[發(fā)明專利]一種梯次利用退役動(dòng)力鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911007233.3
• 申請(qǐng)日: 2019-10-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110808598A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭國(guó)軍;施平;李秀瓊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 云南恒協(xié)科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/32
• 分類號(hào): H02J3/32;H01M10/42
• 代理公司: 南京常青藤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32286
• 代理人: 毛洪梅

本發(fā)明提供一種梯次利用退役動(dòng)力鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)，對(duì)電動(dòng)汽車上退役的主流三元材料動(dòng)力電池展開(kāi)具備實(shí)際操作性的，可混搭不同SOH與容量的退役電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案研究并建立示范研究平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)優(yōu)化技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的應(yīng)用與運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景；研究?jī)?yōu)化功率變換顆粒度的整體架構(gòu)及其新型功率變換設(shè)備與系統(tǒng)調(diào)控技術(shù)，實(shí)現(xiàn)多種SOH與容量的退役電池模組的混搭；研究退役電池在不同充放電策略與溫度下的衰減特性與優(yōu)化殘值回收策略；實(shí)現(xiàn)退役電池在儲(chǔ)能階段的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控與管理。發(fā)明的研究成果將有效促進(jìn)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的電池儲(chǔ)能技術(shù)全面應(yīng)用，促進(jìn)新能源的應(yīng)用和普及。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種梯次利用退役動(dòng)力鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前應(yīng)用的儲(chǔ)能方案均以鋰電池為主，相比其他儲(chǔ)能形式，其具有能量密度高循環(huán)壽命長(zhǎng)、效率高等優(yōu)勢(shì)。但是其價(jià)格居高不下，也成為了制約儲(chǔ)能在電網(wǎng)中規(guī)模化應(yīng)用的重要因素之一。鋰電池在儲(chǔ)能系統(tǒng)的整體成本中占有較大的比重，不僅初期投資成本過(guò)高，而且隨著鋰電池的消耗，后期也會(huì)產(chǎn)生大量的運(yùn)維成本。近年來(lái)，電動(dòng)汽車逐漸普及，同時(shí)也產(chǎn)生了大量的退役動(dòng)力電池。電動(dòng)汽車對(duì)車載動(dòng)力電池的容量、比能量等性能參數(shù)有較高要求，當(dāng)電池性能難以滿足車用標(biāo)準(zhǔn)時(shí)必須進(jìn)行更換。這些退役的動(dòng)力電池通常還保有初始容量70％～80％的剩余容量，適于在儲(chǔ)能這種對(duì)能量密度要求不高的領(lǐng)域發(fā)揮余熱，因此動(dòng)力電池梯次利用的概念應(yīng)運(yùn)而生。

動(dòng)力電池的梯次利用在理論上可以解決高昂的電池成本這個(gè)限制儲(chǔ)能系統(tǒng)推廣應(yīng)用的瓶頸。但是，目前的梯次利用技術(shù)缺乏可操作性，其中的核心問(wèn)題是現(xiàn)有儲(chǔ)能系統(tǒng)采用大型串并聯(lián)電池組來(lái)適配大功率AC/DC變流器，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)不同容量與健康狀況的退役電池組的自由混搭使用，而被迫采用新電池。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種梯次利用退役動(dòng)力鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)，以解決可混搭不同SOH與容量的退役電池的功率變換架構(gòu)和退役三元電池的儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)濟(jì)性模型的問(wèn)題。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

一種梯次利用退役動(dòng)力鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括功率變化構(gòu)架系統(tǒng)，所述功率變化構(gòu)架系統(tǒng)包括交流配電網(wǎng)、配電網(wǎng)變壓器、配電網(wǎng)斷路器、本地負(fù)荷、控制調(diào)度中心和架構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)，所述交流配電網(wǎng)給所述本地負(fù)荷供電，所述架構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)主動(dòng)配電網(wǎng)中所述控制調(diào)度中心的指令輸出或吸收有功功率和無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償或者削峰填谷的功能；當(dāng)所述交流配電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，所述配電網(wǎng)斷路器斷開(kāi)，所述架構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)可以運(yùn)行在應(yīng)急電源模式，為所述本地負(fù)荷緊急供電；所述架構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)包括斷路器、變壓器、儲(chǔ)能變流器(PCS)、DC/DC變換器和儲(chǔ)能電池組，其中多個(gè)所述DC/DC變換器采用共直流母線的結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述DC/DC變換器下面接一組特性基本一致的所述儲(chǔ)能電池組。

進(jìn)一步的，所述架構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)所述斷路器與所述本地負(fù)荷相連，所述儲(chǔ)能變流器(PCS)通過(guò)所述隔離變壓器與所述斷路器相連，所述所述儲(chǔ)能變流器(PCS)采用三相三橋臂兩電平或三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其中所述儲(chǔ)能變流器(PCS)的交流濾波器部分采用LCL型濾波器。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)能變流器(PCS)直流側(cè)母線接有若干所述DC/DC變換器，所述DC/DC變換器采用雙向功率半橋結(jié)構(gòu)，直流濾波器采用LC濾波器。

進(jìn)一步的，所述交流配電網(wǎng)通過(guò)靜態(tài)開(kāi)關(guān)為所述本地負(fù)荷供電，當(dāng)所述交流配電網(wǎng)發(fā)生故障后，靜態(tài)開(kāi)關(guān)可以快速斷開(kāi)，從而讓架構(gòu)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急供電。

進(jìn)一步的，所述儲(chǔ)能系統(tǒng)還包括特性規(guī)律測(cè)試系統(tǒng)，所述特性規(guī)律測(cè)試系統(tǒng)包括對(duì)于充放電深度，淺充淺放對(duì)于所述儲(chǔ)能電池組全生命周期的總的能量吞吐量有提升；對(duì)于充放電倍率，對(duì)于同樣的放電深度，充放電倍率對(duì)于所述儲(chǔ)能電池組容量的衰減的影響；開(kāi)展對(duì)于溫度這個(gè)參變量對(duì)于退役所述儲(chǔ)能電池組的總的能量吞吐量的影響；通過(guò)后臺(tái)的在線運(yùn)行數(shù)據(jù)來(lái)監(jiān)測(cè)容量變化的方法，依據(jù)前述規(guī)律的檢測(cè)結(jié)果，根據(jù)當(dāng)前容量和溫度參變量實(shí)現(xiàn)循環(huán)深度和充放電倍率的動(dòng)態(tài)調(diào)整的充放電策略。

本發(fā)明的有益效果是：