WO2012065355A1 - 镍氢电池储能监控系统 - Google Patents

Description

镍氢电池储能监控系统 技术领域

本发明涉及一种电池储能控制技术， 具体涉及一种镍氢电池储能监控系 统。 背景技术

目前， 中国电力负荷增长迅速， 不少地区出现了电力供需的矛盾， 特别 是在迎峰度冬夏期间， 高峰负荷往往受到发电能力和电网安全的限制， 需要 按地区和时间合理安排电力负荷， 调配电力供应以充分利用电能， 缓解电网 压力而电池储能系统是当今电网系统的重要组成部分之一， 而电池储能系统 需要有效的管理、 控制、 监视、 电网调度运行的良好手段控制。 发明的公开

本发明提供一种镍氢电池储能监控系统， 使电网运行更效率、 稳定， 同 时提高管理效率， 减少系统输电网络的损耗， 获取经济效益。

• 为实现上述目的， 本发明提供一种镍氢电池储能监控系统， 其特征是， 该系统包含电池储能监控系统， 与该电池储能监控系统网络连接的镍氢电池 储能监控单元， 与该镍氢电池储能监控单元通过现场总线连接的电池管理系 统， 以及与该镍氢电池储能监控单元通过串口连接的电网接入系统。

上述的镍氢电池储能监控单元包含主板模块， 分别与该主板模块电路连 接的存储模块、 网络模块、 和设备接口模块， 以及与该设备接口模块电路连 接的控制模块； 该设备接口模块还与网络模块电路连接； 该主板模块还电路 连接有外接的输入输出设备。

上述的电池管理系统包含若干个并联连接的电池管理模块， 以及与电池 管理模块电路连接的电池管理系统控制模块；

上述电池管理模块包含与电池管理系统控制模块电路连接的电池柜模 块， 以及与所述电池柜模块电路连接的电池开关模块。 上述的电网接入系统还分别电路连接上述的电池开关模块和电池管理系 统控制模块。

电池管理系统控制模块接收镍氢电池的信息， 并传输至镍氢电池储能监 控单元， 同时电网接入系统将其运行信息传输至镍氢电池储能监控单元。 镍 氢电池储能监控单元接收到电池管理系统和电网接入系统的信息后传输至主 板模块， 主板模块将信息存入存储模块， 并发送到输入输出设备进行显示。 主板模块通过网络模块将电池的信息发送给电池储能监控系统。 电池储能监, 控系统总体掌握镍氢电池储能监控系统中电池储能系统的运行情况。

在电网正常工作时， 电池储能监控系统发送电池充电命令至镍氢电池储 能监控单元， 镍氢电池储能监控单元则将命令下送到电网接入系统， 电网接 入系统控制其下的各个镍氢电池进行充电。

当电网需要电池储能监控系统输出电能时， 电池储能监控系统发送放电 命令至镍氢电池储能监控单元， 镍氢电池 j诸能监控单元与电网接入系统和电 池管理系统通信， 电池管理系统和电网接入系统控制电池进行放电供应电网 需求

当电池管理系统控制模块检测到电池不能正常工作时， 即发送信息至电 网揆入系统， 电网接入系统停止使用电池， 电池管理系统同时发送故障信息 至镍氢电池储能监控单元， 控制模块控制电池开关模块断开以保护电池组， 同时存储模块保存下电池故障的记录， 输入输出设备将故障信息显示输出。

本发明镍氢电池储能监控系统和现有技术相比， 其优点在于， 本发明说 明了一种电池储能系统的监控系统， 便于电力管理部门及时掌握电池储能电 量、 电池充放电能力， 电网负荷等各种电池储能数据和信息， 对信息进行处 理分析， 形成控制策略， 及时发布各种充放电控制命令、 电网信息， 在电网 负荷峰值时向电网输送电能， 这种方式有助于减少系统输电网绛的损耗， 对 负荷实施削峰填谷， 从而获取经济效益。并可为决策者进行中长期宏观管理、 规划、 调度提供依据。 附图的简要说明

图 1为本发明镍氢电池储能监控系统的总体结构示意图；

图 2为本发明镍氢电池储能监控系统的镍氢电池储能监控单元的模块示 意图；

图 3为本发明镍氢电池储能监控系统的电网接入装置和电池管理系统的 模块示意图。 实现本发明的最佳方式

以下结合附图说明本发明具体实施方式。

如图 1所示， 本发明提供一种镍氢电池储能监控系统， 该系统包含电池 储能监控系统 1， 与该电池储能监控系统 1网络连接的镍氢电池储能监控单 元 !> 与该镍氢电池储能监控单元 2通过现场 CAN总线连接的电池管理系统 4， 以及与该镍氢电池储能监控单元 2通过 RS485总线串口连接的电网接入 系统 3。 镍氢电池储能监控单元 2对下采集各电池管理系统 4和电网接入系 统 3的信息， 并上传到电池储能监控系统 1， 同时转发电池储能监控系统 1 的控制命令。 电池管理系统 4负责采集本组电池的电压、 温度等运行数据， 对采集的数据处理后上传给镍氢电池储能控制单元 2。

如图 2所示， 镍氢电池储能监控单元 2包含主板模块 21， 分别与该主板 模块 21电路连接的存储模块 22、 网络模块 23、 和设备接口模块 24， 以及与 该设备接口模块 24电路连接的控制模块 25。 设备接口模块 24还与网络模块 23之间电路连接， 主板模块 21还电路连接有外接的输入输出设备 26。 主板 模块 21是镍氢电池储能监控单元 2的核心单元把各个功能模块连成一个整 体， 并实时把信息传输至输入输出设备 26， 该输入输出设备 26包含显示设 备和指令输入设备， 通过显示设备把信息显示给用户， 同时'通过指令输入设 备响应用户的各种操作， 将控制指令传输至主板模块 21。 存储模块 22采用 SSD (电子盘)， 完成参数和历史数据的存储。 网络模块 23实现镍氢电池储 能监控单元 2通过 LAN/WAN与远程其它系统的互联通讯。 控制模块 25采 用 PLC系统， 其用于控制电池管理系统 4内部的开关控制， 完成保护和遥控 的操作控制。设备接口模块 24提供不同的互联接口， 实现不同智能设备的接 入， 其内部设有规约库， 可实现不同协议转换的功能， 设备接口模块 24连接 电池管理系统 4， 向电池管理系统 4发送校时参数设置命令， 并接受由电池 管理系统 4发送的遥测信 >镍氢电池储能监控单元 2还包含一个电源模块 其连接 220V (AC)或 110V (DC)， 对镍氢电池储能监控单元 2内的各功能 模块提供电源。

如图 3所示， 电池管理系统 4 (BMS) 包含六个并联连接的电池管理模 块 42， 以及与该电池管理模块 42电路连接的电池管理系统控制模块 41。 其 中， 电池管理系统控制模块 41通过 CAN总线连接镍氢电池储能监控单元 2 的设备接口模块 24， 电池管理模块 42包含电池柜模块 421和电池开关模块 422。 电池柜模块 421中设有一个 384V、 lOOAh的镍氢电池。 电池开关模块 422电路连接镍氢电池储能监控单元 2的控制模块 25， 该电池开关模块 422 采用高压继电器。 六个电池柜模块 421通过 CAN总线与电池管理系统控制 模块 41并联连接。 六个电池开 模块 422与电池管理系统控制模块 41分别 电路连接电网接入系统 3 (PCS), 通过电网接入系统 3无环流并联成电源系 统。 六套电池管理模块 42—起协同工作（10%〜90%SOC)时， 以 100kW功 率对外做功， 每组电池管理模块 42输出功率为 20 KW; 当有 N套电池管理 模块 42退出工作， 其余 6-N套电池管理模块 42能可一起协同工作 （ 10°/。〜 90%SOC)， 此时最大输出功率为 （6-N) X 20KW。

每组 384V100Ah的电池柜模块 421都配有一个电池管理系统 负责电池 柜模块 421的管理， 当电池管理系统 4检测到电池柜模块 421不满足充放电 条件时， 会通过充电使能和放电使能信号 ¾知电网接入系统 3停止对电池管 理系统 4的使用， 并通过 CAN信号将电源系统故障发送给镍氢电池储能监 控单元 2记录。 电池管理系统 4检测到电源系统故障时， 将信息发送至镍氢 电池储能监控单元 2， 镍氢电池储能监控单元 2的控制模块 25会发出控制切 断电池开关模块 422， 保护电源系统。

本发明镍氢电池储能监控系统的运作流程如下：

电池管理系统控制模块 41接收各电池管理模块 42下镍氢电池的信息， 并分别通过 CAN总线网络将电池信息传输至镍氢电 ^fe储能监控单元 2 同时 电网接入系统 3将 PCS运行信息通过 RS485串口传输至镍氢电池储能监控单 元 2。镍氢电池储能监控单元 2的设备接口模块 24接收到电池管理系统 4和 电网接入系统 3的信息后传输至主板模块 主板模块 21将电网接入系统 3 和电池管理系统 4信息存入存储模块 22， 并发送到输入输出设备 26进行显 示， 便于操作人员监控。 主板模块 21将信息处理后通过网络模块 23将电池 的信息发送给电池储能监控系统 1。 电池储能监控系统 1总体掌握镍氢电池 储能监控系统中电池储能系统的运行情况。

在电网正常工作时， 电池储能监控系统 1发送电池充电命令至镍氢电池 储能监控单元 2， 镍氢电池储能监控单元 2则将命令下送到电网接入系统 3， 电网接入系统 3控制其下的各个镍氢电池进行充电。

当电网需要电池储能监控系统输出电能时， 电池储能监控系统 1发送放 电命令至镍氢电池储能监控单元 镍氢电池储能监控单元 2通过 CAN网络 与电池管理系统控制模块 41通信， 电池管理系统控制模块 41控制电池管理 系统 4和电网接入系统 3控制电池进行放电供应电网需求。

当电池管理系统控制模块 41检测到电池管理系统 4中电池不能正常工作 时， 即发送信息至电网接入系统 3， 电网接入系统 3停止使用镍氢电池， 电 池管理系统 4同时发送故障信息至镍氢电池储能监控单元 2， 主板模块 21收 到电池的故障信息后发送断路信号至控制模块 25， 控制模块 25控制电池开 关模块 422断开以保护电池组 同时主板模块 21将电池故障信息交由存储模 块 22和输入输出设备 26进行存储， 存储模块 22保存下电池故障的记录， 输 入输出设备 26将故障信息显示输出。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍， 但应当认识 到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。 在本领域技术人员阅读了上述 内容后， 对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。 因此， 本发明的 保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

权利要求

1. 一种镍氢电池储能监控系统， 其特征在于， 该系统包含电池储能监控系统

(1)， 与所述电池储能监控系统 （1) 网络连接的镍氢电池储能监控单元

(2)， 与所述镍氢电池储能监控单元 （2)通过现场总线连接的电池管理 系统 （4)， 以及与所述镍氢电池储能监控单元 （2) 通过串口连接的电网 接入系统 （3)。

2. 如权利要求 1所述的镍氢电池储能监控系统， 其特征在于， 所述的镍氢电 池储能监控单元（2)包含主板模块（21)， 分别与所述主板模块（21) 电 路连接的存储模块 （22)、 网络模块 （23)、 和设备接口模块 （24)， 以及 与所述的设备接口模块 （24) 电路连接的控制模块 （25); 述的设备接 口模块 (24)还与网络模块（23) 电路连接； 所述的主板模块（21)还电 路连接有外接的输入输出设备 （26)。

3. 如权利要求 1所述的镍氢电池储能监控系统， 其特征在于， 所述的电池管 理系统（4)包含若干个并联连接的电池管理模块（42)， 以^:与所述的电 池管理模块 （42) 电路连接的电池管理系统控制模块 （41);

所述电池管理模块 （42) 包含与所述电池管理系统控制模块 （41) 电路连接的电池柜模块（421)， 以及与所述电池柜模块（421) 电路连接 的电池开关模块 （422)。

4. 如权利要求 所述的镍氢电池储能监控系统， 其特征在于， 所述的电网接 ' 入系统（3)还分别电路连接所述的电池开关模块（422)和电池管理系统 控制模块 （41)。