CN220527700U - 储能系统和供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种储能系统和供电系统，属于储能技术领域。储能系统，包括：开关电源；电池包，电池包的输出端通过控制开关与开关电源的第一输入端电连接；PCS，PCS的输出端与开关电源的第二输入端电连接；传感器，传感器安装于电池包，用于采集电池包中电池单体的电压；CMU，CMU与传感器、开关电源的输出端及控制开关的控制端电连接，用于在电池单体的电压低于第一目标电压的情况下，控制控制开关保持断路，且在电池单体的电压不低于第二目标电压的情况下，控制控制开关闭合。根据本申请提供的储能系统，通过上述CMU和控制开关的设置，可避免在电池包亏电时控制开关反复开关导致电池包的电源系统频繁重启，从而延长电池包的电源系统的使用寿命。

Description

储能系统和供电系统

技术领域

本申请属于储能技术领域，尤其涉及一种储能系统和供电系统。

背景技术

在离网模式下，储能系统默认由电池包的直流侧供电，当CMU(Cell MonitorUnit，簇级管理单元)监测到电池包的电压过低时，切断电池包直流侧的供电，此时将电源系统强切至与电网供电接口电连接，CMU获取供电存在，而CMU一旦获取到供电存在，则控制电池包重新启动为储能系统供电，但电池包启动后CMU再次监测到电压过低，随即再次切断电池包直流侧的供电，以此循环往复直至电池包的电压回归正常值。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种储能系统和供电系统，可避免在电池包亏电时控制开关反复开关导致电池包的电源系统频繁重启，从而延长电池包的电源系统的使用寿命。

第一方面，本申请提供了一种储能系统，包括：

开关电源；

电池包，所述电池包的输出端通过控制开关与所述开关电源的第一输入端电连接；

储能变流器，所述储能变流器的输出端与所述开关电源的第二输入端电连接；

传感器，所述传感器安装于所述电池包，用于采集所述电池包中电池单体的电压；

簇级管理单元，所述簇级管理单元与所述传感器、所述开关电源的输出端及所述控制开关的控制端电连接，用于在所述电池单体的电压低于第一目标电压的情况下，控制所述控制开关保持断路，且在所述电池单体的电压不低于第二目标电压的情况下，控制所述控制开关闭合。

根据本申请实施例提供的储能系统，通过上述CMU和控制开关的设置，可避免在电池包亏电时控制开关反复开关导致电池包的电源系统频繁重启，从而延长电池包的电源系统的使用寿命。

根据本申请的一个实施例，所述控制开关设置为在失电的情况下保持断路。

根据本申请的一个实施例，所述控制开关为磁保持继电器。

根据本申请的一个实施例，所述第一目标电压大于或等于2.4V，且小于或等于2.6V。

根据本申请的一个实施例，所述第二目标电压大于或等于2.6V，且小于或等于2.8V。

根据本申请的一个实施例，还包括：

微处理器，所述微处理器与所述开关电源的输出端电连接。

根据本申请的一个实施例，还包括：

数字信号处理器，所述数字信号处理器与所述开关电源的输出端电连接。

根据本申请的一个实施例，所述簇级管理单元包括：

比较器，所述比较器适于与所述传感器电连接，用于将所述传感器采集的电压数据与所述第一目标电压和所述第二目标电压比较；

处理器，所述处理器与所述比较器和所述控制开关的控制端电连接，用于基于比较结果输出控制指令，所述控制指令用于控制所述控制开关。

根据本申请的一个实施例，所述储能系统为集装箱式储能系统。

第二方面，本申请提供了一种供电系统，该供电系统包括：

可再生能源发电系统；

如上述任一种所述的储能系统，所述可再生能源发电系统与所述储能系统电连接。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的储能系统的连接示意图。

附图标记：

电池包100、控制开关200、开关电源300、第一输入端310、第二输入端320、第一输出端330、第三输出端340、第四输出端350。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考图1描述根据本申请实施例的储能系统和供电系统。

本申请实施例提供一种储能系统，如图1所示，该储能系统包括开关电源、电池包、储能变流器(Power Conversion System，以下简称为PCS)、控制开关、传感器和簇级管理单元(Cell Monitor Unit，以下简称为CMU)。

其中，如图1所示，开关电源具有第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端、第三输出端和第四输出端，开关电源的型号包括但不限于24V、12V或者5V等，可根据实际情况选择合适的开关电源的型号，本申请实施例以24V的开关电源为例说明。

如图1所示，电池包的输出端通过控制开关与开关电源的第一输入端电连接，电池包由多个电池单体组成，多个电池单体均与电池包的电源系统电连接，电池包的电源系统的直流输出端通过控制开关与开关电源的第一输入端电连接。

电池包的总电压可以为1500V，也可以为1200V或者其他的电压值。

如图1所示，PCS的输入端可以与电网电连接，也可以与其他的发电系统电连接，PCS的输出端与开关电源的第二输入端电连接，PCS用于将电网的交流电转换成直流电，并将直流电输出至开关电源处。

传感器安装于电池包，用于采集电池包中电池单体的电压，储能系统中还包括温度传感器，温度传感器用于采集电池包中电池单体的温度信息，通过传感器和温度传感器对电池包中电池单体的电压和温度进行实时监控。

CMU与传感器、开关电源的输出端及控制开关的控制端电连接，用于在电池单体的电压低于第一目标电压的情况下，控制控制开关保持断路，且在电池单体的电压不低于第二目标电压的情况下，控制控制开关闭合，其中，第一目标电压和第二目标电压为储能系统工作前预存的数据。

传感器与储能系统的BMU(Battery Management Unit，电池管理单元)电连接，BMU的输出端与CMU的输入端电连接，开关电源的第一输出端同样与CMU的输入端点链接，开关电源的第二输出端与储能系统的电源系统电连接，CMU的输出端与控制开关的控制端电连接。

在实际执行过程中，在并网模式下，储能系统的电源系统通过电网供电，控制开关断开，电网输出的交流电通过PCS转换成直流电，PCS将转换后的直流电输出至开关电源，开关电源将高电压的直流电转换成24V的低电压，利用24V电压为储能系统的电源系统供电。

在离网模式下，储能系统的电源系统通过电池包供电，此时控制开关处于闭合状态，开关电源与PCS之间断开，电池包将1500V的直流电通过控制开关输出至开关电源，开关电源将1500V的直流电转换成24V的直流电，并利用24V电压为储能系统的电源系统供电。

在离网模式下，传感器实时检测电池包中电池单体的电压，并将检测到的电压数据发送至BMU，BMU将电池单体的电压数据上传到CMU，CMU判断电压数据与第一目标电压和第二目标电压的大小，若电池单体的电压小于第一目标电压，CMU控制控制开关断开，电池包的供电回路断开，此时强切至PCS直流侧的临时供电接口，即，通过PCS输出电流至开关电源，并通过开关电源为CMU和储能系统的电源系统供电，当CMU获取到供电存在，且电池单体的电压小于第一目标电压时，控制控制开关保持断开状态。

若电池单体的电压升高至大于第二目标电压时，CMU控制控制开关闭合，此时CMU和储能系统的电源系统通过电池包供电。

通过将CMU设置为在电池包中电池单体的电压低于第一目标电压时控制控制开关保持断开，在电池单体的电压大于第二目标电压时控制控制开关闭合，可在离网模式，且电池包处于亏电状态时，使控制开关始终保持断开状态，利用电网为CMU和储能系统的电源系统供电，直至电池包电压恢复正常后再切换至利用电池包供电，从而可避免在电池包亏电时控制开关反复开关导致电池包的电源系统频繁重启。

根据本申请实施例提供的储能系统，通过上述CMU和控制开关的设置，可避免在电池包亏电时控制开关反复开关导致电池包的电源系统频繁重启，从而延长电池包的电源系统的使用寿命。

在一些实施例中，如图1所示，控制开关设置为在失电的情况下保持断路。

在离网模式下，当电池包中电池单体的电压低于第一目标电压时，CMU控制控制开关断开，且在整个过程中控制开关始终处于断路，直至CMU输出指令，控制开关才能切换成闭合状态。

通过将控制开关设置为在失电的情况下保持断路，可确保在电池包亏电利用电网供电时控制开关始终处于断路，避免电池包的电源系统频繁重启。

在一些实施例中，如图1所示，控制开关为磁保持继电器。

在离网模式下，当电池包中电池单体的电压低于第一目标电压时，CMU控制控制开关断开，并切换至PCS直流侧供电，由于控制开关为磁保持继电器，因此PCS重新为CMU和储能系统的电源系统供电后，磁保持继电器在自身永磁体产生的磁场作用下保持断路；当电池包中电池单体的电压大于第二目标电压时，CMU向磁保持继电器输出直流脉冲电压激励线圈，此时磁保持继电器从断开状态切换至闭合状态，以连接电池包和开关电源。

可以理解的是，若控制开关为其他类型的继电器或者开关，在电池包亏电，CMU由PCS供电时，控制开关会立即从断开状态切换至闭合状态，从而导致控制开关在电池包亏电状态下反复开闭。

通过将控制开关设置为磁保持继电器，可利用自身永磁体的特性在电池包亏电时保持断路，在CMU输出直流脉冲电压后才切换成闭合，结构简单，可确保电池包与开关电源之间断路的稳定性。

在一些实施例中，第一目标电压大于或等于2.4V，且小于或等于2.6V。

其中，电池包中的电池单体可以为锂电池，第一目标电压可以为2.5V，当电池包中电池单体的电压低于2.5V时，CMU控制控制开关断开，并切换至PCS直流侧供电。

通过将第一目标电压设置为大于或等于2.4V，且小于或等于2.6V，可避免电池单体电压过低导致电池单体损坏，提高电池单体使用的安全性，以及延长电池单体的使用寿命。

需要说明的是，电池包中的电池单体也可以为铅酸电池或者其他类型，可以根据不同类型的电池单体选择合适的第一目标电压。

在一些实施例中，第二目标电压大于或等于2.6V，且小于或等于2.8V。

其中，电池包中的电池单体可以为锂电池，第二目标电压可以为2.7V，当电池包中电池单体的电压高于2.7V时，CMU控制控制开关闭合，并切换至电池包供电。

通过将第二目标电压设置为大于或等于2.6V，且小于或等于2.8V，可在确保电池单体处于正常工作的电压的同时，能够在离网模式下尽快切回至电池包供电。

需要说明的是，电池包中的电池单体也可以为铅酸电池或者其他类型，可以根据不同类型的电池单体选择合适的第二目标电压。

在一些实施例中，如图1所示，储能系统还包括微处理器(Advanced RISCMachine，以下简称为ARM)，ARM与开关电源的输出端电连接。

其中，如图1所示，ARM与开关电源的第三输出端电连接，ARM可以与储能系统中的语音系统或者除电源系统外的其他控制系统电连接，通过ARM实现对其他控制系统的控制。

通过设置ARM，可在低成本、低功耗的情况下对对应的控制系统进行控制，且执行指令速度较快，执行效率较高。

在一些实施例中，如图1所示，储能系统还包括数字信号处理器(Digital SignalProcessing，以下简称为DSP)，DSP与开关电源的输出端电连接。

其中，如图1所示，DSP与开关电源的第四输出端电连接，DSP可以与储能系统中的中央控制系统或者除电源系统外的其他控制系统电连接，通过DSP实现对其他控制系统的控制。

通过设置DSP，可提高储能系统的大规模集成性，且DSP稳定性较高，控制精度较高，且执行指令速度较快，可提高储能系统的运行效率。

在一些实施例中，CMU包括比较器和处理器。

其中，比较器适于与传感器电连接，用于将传感器采集的电压数据与第一目标电压和第二目标电压比较，可以根据需求选择合适的比较器型号，比如，TLV3801、TLV3604和TLV90xx等。

处理器与比较器和控制开关的控制端电连接，用于基于比较结果输出控制指令，控制指令用于控制控制开关。

在实际执行过程中，当传感器采集到电池单体的电压数据后，发送信号至比较器，比较器将传感器采集到的电压数据与第一目标电压和第二目标电压比较，并根据比较结果向处理器发送对应的信号，处理器根据比较器发送的信号输出对应的控制指令，通过控制指令控制控制开关闭合或断开。

通过设置比较器和处理器，使CMU中各个处理区域分工明确，结构简单，且处理结果较为准确。

在一些实施例中，储能系统为集装箱式储能系统。

其中，集装箱式储能系统中的各个器件均安装于集装箱中，比如，集装箱的内部集合了电池包、BMS和环境监控系统等。

由于集装箱本身移动和安装均较为方便，还能适应高海拔、极寒和风沙地区等环境，因此通过将储能系统设置为集装箱式储能系统，可提高储能系统的使用寿命，降低生产成本和维护成本。

本申请实施例还提供一种供电系统，该供电系统包括可再生能源发电系统和如上述实施例中任一种储能系统，可再生能源发电系统与储能系统电连接。

其中，可再生能源发电系统可以为光伏发电系统、风力发电系统或者潮汐发电系统等，可再生能源发电系统的输出端与储能系统的输入端电连接。

根据本申请实施例提供的供电系统，通过采用上述储能系统，可避免在电池包亏电时控制开关反复开关导致电池包的电源系统频繁重启，从而延长电池包的电源系统的使用寿命。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种储能系统，其特征在于，包括：

开关电源；

电池包，所述电池包的输出端通过控制开关与所述开关电源的第一输入端电连接；

储能变流器，所述储能变流器的输出端与所述开关电源的第二输入端电连接；

传感器，所述传感器安装于所述电池包，用于采集所述电池包中电池单体的电压；

簇级管理单元，所述簇级管理单元与所述传感器、所述开关电源的输出端及所述控制开关的控制端电连接，用于在所述电池单体的电压低于第一目标电压的情况下，控制所述控制开关保持断路，且在所述电池单体的电压不低于第二目标电压的情况下，控制所述控制开关闭合。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述控制开关设置为在失电的情况下保持断路。

3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述控制开关为磁保持继电器。

4.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述第一目标电压大于或等于2.4V，且小于或等于2.6V。

5.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述第二目标电压大于或等于2.6V，且小于或等于2.8V。

6.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，还包括：

微处理器，所述微处理器与所述开关电源的输出端电连接。

7.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，还包括：

数字信号处理器，所述数字信号处理器与所述开关电源的输出端电连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的储能系统，其特征在于，所述簇级管理单元包括：

比较器，所述比较器适于与所述传感器电连接，用于将所述传感器采集的电压数据与所述第一目标电压和所述第二目标电压比较；

处理器，所述处理器与所述比较器和所述控制开关的控制端电连接，用于基于比较结果输出控制指令，所述控制指令用于控制所述控制开关。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统为集装箱式储能系统。

10.一种供电系统，其特征在于，包括：

可再生能源发电系统；

如权利要求1-9中任一项所述的储能系统，所述可再生能源发电系统与所述储能系统电连接。