[發明專利]一種可動態重構的電池儲能系統及方法

在審

• 申請號: 201710422445.2
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107171387A
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 王飛;崔偉;谷鳴;李偉;胡俊鵬;張恒旭;施嘯寒;范英樂
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司;山東大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

1.一種可動態重構的電池儲能系統，其特征在于：包括儲能系統主電路和電池管理系統，

儲能系統主電路具有充放電接口電路和與所述充放電接口電路相連的儲能電池組，儲能電池組由多個電池單體并聯構成，每一電池單體兩端均設有可控開關S_n(n＝1,2，，，n)；在所述由多個電池單體并聯構成的儲能電池中，每一電池單體的正極端還通過可控開關S’_n(n＝1,2，，，n)與相鄰電池單體的正極端相連，每一電池單體的負極端也通過可控開關S″_n(n＝1,2，，，n)與相鄰電池單體的負極端相連；

電池管理系統與所述儲能系統主電路相連，具有采集模塊，用于采集所述電池單體的電氣信息；通信模塊，用于獲取充放電接口電路輸出的功率交換指令；電池管理模塊，與所述采集模塊和通信模塊相連，用于根據所述電池單體的電氣信息和功率交換指令生成儲能電池組重構決策，并控制所述可控開關S_n、S’_n和S″_n的通斷，改變儲能電池組拓撲。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述電池管理模塊包括狀態估計模塊、動態重組控制模塊和觸發模塊；

所述狀態估計模塊，與所述采集模塊相連，用于根據電池單體的電氣信息估算電池單體的狀態；

所述動態重組控制模塊，與所述狀態估計模塊和通信模塊相連，用于根據所述電池單體的狀態和所述功率交換指令，改變儲能電池組拓撲，向通信模塊發送請求改變充放電接口電路輸出的功率；

觸發模塊，與所述動態重組控制模塊相連，用于根據儲能電池組重構決策，生成開通或關斷控制信號，發送至可控開關，驅動可控制開關的通斷，改變儲能電池組拓撲。

3.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述充放電接口電路包括充電接口電路和放電接口電路，充電接口電路與所述儲能電池組的輸入相連，放電接口電路與所述儲能電池組的輸出相連。

4.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述充電接口電路包括三相不控整流電路和buck電路，三相不控整流電路的輸入與交流電源相連，buck電路發熱輸出與儲能電池組相連，三相不控整流電路通過第一緩沖電容與所述buck電路相連。

5.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述放電接口電路包括boost電路和逆變器，boost電路的輸入與所述儲能電池組相連，逆變器的輸出連接交流負載；boost電路與所述逆變器之間通過第二緩沖電容相連。

6.根據權利要求1所述的系統，其特征在于：所述放電接口電路包括boost電路和與所述boost電路相連的第三緩沖電容，boost電路的輸入與所述儲能電池組相連，第三緩沖電容的輸出連接直流負載。

7.一種可動態重構的電池儲能方法，其特征在于，包括以下步驟：

當電池儲能方向為充電方向，

采集電池單體的電氣參數，估計電池單體的狀態；

獲取充放電接口電路輸出的功率；

確定與所述充放電接口電路輸出功率對應的最優儲能電池組運行電壓與電流參數；

根據電池單體的狀態，生成重構儲能電池組拓撲的策略；

執行儲能電池組拓撲重構，即改變儲能電池組網絡結構。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，判斷重構儲能電池組拓撲的策略是否可行，若不可行則重新確定與所述充放電接口電路輸出功率對應的最優儲能電池組運行電壓與電流參數，若可行則執行儲能電池組拓撲重構。

9.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，設定時檢測機制，若達到設定時間，則重新采集電池單體的電氣參數，估計電池單體的狀態。

10.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，檢測所述充放電接口電路輸出功率需求是否改變，若輸出功率需發生改變，則重新確定與所述充放電接口電路輸出功率對應的最優儲能電池組運行電壓與電流參數，若可行則執行儲能電池組拓撲重構。