[發(fā)明專利]一種大規(guī)模全釩液流電池儲能電站及其控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710043770.8
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN106655526A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 魏達;劉平平;劉杰
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南省德沃普儲能有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00;H02J7/00;H02J7/34
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司12002
• 代理人: 侯力

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及儲能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種大規(guī)模全釩液流電池儲能電站及其控制方法。

背景技術(shù)：

近年來，大規(guī)模風電和光伏得到快速的發(fā)展，但其接入也給電力系統(tǒng)帶來新的問題，儲能技術(shù)被認為是解決這些問題的有效途徑之一，全釩液流電池具有儲能規(guī)模易調(diào)節(jié)、安全性高等優(yōu)點，是比較具有發(fā)展前景的儲能類型之一。如附圖4所示，全釩液流電池是將具有不同價態(tài)的釩離子溶液儲存在正極和負極的電解液儲罐中，電池充放電時，泵將電解液泵至電池堆進行氧化還原反應，通過多個電堆模塊的串并聯(lián)實現(xiàn)全釩液流電池系統(tǒng)功率和容量的增加，模塊化系統(tǒng)集成技術(shù)是全釩液流電池研發(fā)的重要方向。

大規(guī)模全釩液流電池儲能電站通常由若干電池單元串并聯(lián)組合而成，由于硬件設(shè)備、工作環(huán)境等的不同，會造成各單元之間出現(xiàn)不均衡的狀況。但是，目前的儲能電站工作策略通常是由各個電池單元平均出力，這種充放電策略會導致電池單元的荷電狀態(tài)不均衡，影響儲能電池的效率和使用壽命。因此，為實現(xiàn)大規(guī)模全釩液流電池系統(tǒng)的模塊化集成和協(xié)調(diào)控制，需要提供一種大規(guī)模全釩液流電池儲能電站及其控制方法，實現(xiàn)儲能電站內(nèi)部各個全釩液流電池單元荷電狀態(tài)的均衡，以延長其使用壽命，提高其經(jīng)濟性。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明提供一種大規(guī)模全釩液流電池儲能電站及其控制方法。具體技術(shù)方案如下：

一種大規(guī)模全釩液流電池儲能電站，包括m條并聯(lián)的支路，m的數(shù)值大于或等于2；所述每條支路包括：一臺變壓器、一臺PCS和n條并聯(lián)的電池組支路，n的數(shù)值大于或等于2；每條電池組支路包括：一臺DC/DC、w個串聯(lián)全釩液流電池單元、一個均衡電容、開關(guān)陣列組成，w的數(shù)值大于或等于2。

作為優(yōu)選方案之一，所述每個全釩液流電池單元具有獨立的泵、電池堆和儲液罐。

作為優(yōu)選方案之二，PCS的功率等級為1MW，每個全釩液流電池單元的功率為p，其中n*w*p的數(shù)值大于或等于1MW，且小于或等于1.1MW。

上述電池儲能電站的控制方法，包括以下幾個步驟：

步驟1：采集每個全釩液流電池單元的SOC_ijk，在此基礎(chǔ)上，計算每臺DC/DC下串聯(lián)電池組總的SOC_ij，以及每臺PCS下并聯(lián)支路總的SOC_i；

步驟2：判斷每臺PCS的總SOC_i是否超過臨界約束；對于超過臨界約束的支路，不分配充放電功率；對于不超過臨界約束的支路，按比例分配給每臺PCS不同的充放電功率；

步驟3：判斷每臺DC/DC的總SOC_ij是否超過臨界約束；對于超過臨界約束的支路，不分配充放電功率；對于不超過臨界約束的支路，按比例分配給每臺DC/DC不同的充放電功率；

步驟4：每個串聯(lián)電池組的開關(guān)陣列進行開斷控制，使得串聯(lián)電池組內(nèi)每個全釩液流電池單元的SOC達到均衡。

作為控制方法的優(yōu)選方案之一，所述步驟2的具體過程為：

步驟201：判斷每臺PCS下并聯(lián)支路總的SOC是否超過充放電上下限值；

步驟202：若所有PCS下并聯(lián)支路總的SOC不超過充放電上下限值，則每臺PCS的充放電功率為

步驟203：若有PCS下并聯(lián)支路總的SOC超過充放電上下限值，則越限的PCS不充放電，其余每臺PCS的充放電功率為其中I為除越限的SOC外的其他支路的標號。

作為控制方法的優(yōu)選方案之二，所述步驟3的具體過程為：

步驟301：判斷每臺DC/DC下并聯(lián)支路總的SOC是否超過充放電上下限值；

步驟302：若所有DC/DC下并聯(lián)支路總的SOC不超過充放電上下限值，則每臺DC/DC的充放電功率為

步驟303：若有DC/DC下并聯(lián)支路總的SOC超過充放電上下限值，則越限的DC/DC不充放電，其余每臺DC/DC的充放電功率為其中J為除越限的SOC外的其他支路的標號。

作為控制方法的優(yōu)選方案之三，所述步驟4的具體過程為：

步驟401：計算每個串聯(lián)電池組的平均SOC，

步驟402：對開關(guān)陣列進行開斷控制，使大于的全釩液流電池單元放電小于的全釩液流電池單元充電

本發(fā)明提供的一種大規(guī)模全釩液流電池儲能電站及其控制方法，其優(yōu)點在于：

(一)儲能電站的拓撲結(jié)構(gòu)可以便于儲能電站大規(guī)模集成，提高集成電站的運行效率。