[發(fā)明專利]一種改進(jìn)的電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010118784.3
• 申請(qǐng)日: 2020-02-25
• 公開（公告）號(hào): CN111313109B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫玉樹;裴瑋;張國(guó)偉;李寧寧;趙振興
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電工研究所
• 主分類號(hào): H01M10/42
• 分類號(hào): H01M10/42
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 關(guān)玲

本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由多個(gè)電池單元串并聯(lián)組成，且每列相鄰電池單元之間連接有并聯(lián)開關(guān)，當(dāng)某一個(gè)或者多個(gè)電池單元故障時(shí)，閉合與其相連行的所有開關(guān)。本發(fā)明大大提高了電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)應(yīng)對(duì)故障的能力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

由于風(fēng)光等可再生能源發(fā)電受風(fēng)速、輻照強(qiáng)度、溫度等因素的影響，其出力具有間歇性、波動(dòng)性和不可預(yù)測(cè)性的特點(diǎn)，規(guī)模化并網(wǎng)會(huì)影響電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，這給儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展提供很好的契機(jī)。儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率可以雙向流動(dòng)，能夠吸收或放出電能，穩(wěn)定和平滑系統(tǒng)頻率和電壓的波動(dòng)，改善電能質(zhì)量，提高電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性；可以維持電力系統(tǒng)發(fā)電與負(fù)荷的動(dòng)態(tài)平衡，在負(fù)荷高峰期也可以參與調(diào)峰，提高現(xiàn)有電網(wǎng)設(shè)備的利用率；可以降低系統(tǒng)備用容量，有效減少電網(wǎng)的大規(guī)模建設(shè)投資，提高可再生能源并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)效益等。目前儲(chǔ)能在“發(fā)-輸-配-用-儲(chǔ)”環(huán)節(jié)中的作用越來越突出，研究和開發(fā)儲(chǔ)能技術(shù)，成為維持電力能源可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。其中電池儲(chǔ)能以其建造周期短、安裝方便快捷、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、安全可靠、技術(shù)相對(duì)成熟等優(yōu)點(diǎn)，在眾多儲(chǔ)能中脫穎而出，在電源備用、可再生能源發(fā)電和微電網(wǎng)等領(lǐng)域中得到了應(yīng)用廣泛。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種改進(jìn)的電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法，以提高系統(tǒng)應(yīng)對(duì)故障的能力，其提升能力與系統(tǒng)的列數(shù)成正比。

本發(fā)明技術(shù)解決方案：一種改進(jìn)的電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，由多個(gè)電池單元串并聯(lián)組成，其特征在于：每列相鄰電池單元之間接有并聯(lián)的開關(guān)S，當(dāng)某一個(gè)或者多個(gè)電池單元故障時(shí)，閉合與其相連行的所有開關(guān)S。系統(tǒng)的故障應(yīng)對(duì)具體步驟為：(1)故障發(fā)生后，計(jì)算故障后系統(tǒng)的總功率和總電流；(2)根據(jù)步驟(1)中的總功率和總電流計(jì)算故障后系統(tǒng)各電池單元的電壓和電流；(3)給出系統(tǒng)各電池單元的電壓和電流運(yùn)行限制；(4)基于步驟(3)中得到的電壓和電流的運(yùn)行限制和步驟(2)中的各電池單元的電壓和電流，來計(jì)算系統(tǒng)所能承擔(dān)的電池單元最大故障數(shù)。

1.常規(guī)電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

常規(guī)電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由m行n列個(gè)電池單元串并聯(lián)組成。每個(gè)電池單元的電壓為U，電流為I，功率為P＝U×I。

(1)故障支路各電池單元的電壓和電流

當(dāng)電池單元發(fā)生故障時(shí)，傳統(tǒng)的應(yīng)對(duì)策略是將該電池單元短路，此時(shí)的支路電流為

其中，l為故障的電池單元數(shù)，j為故障的列數(shù)編號(hào)，P_j為該支路的總功率，I_j為該支路j的總電流。

此時(shí)，沒故障的電池單元電壓相同，即：

(2)系統(tǒng)各電池單元的電壓和電流運(yùn)行限制

假定電池單元的電流限制為(1+α)×I，其中α＞0，為電流耐受因子；電壓下限限制為(1-β₁)×U，上限限制為(1+β₂)×U，其中β₁＞0，β₂＞0分別為電壓下限和上限耐受因子。

(3)系統(tǒng)所能承擔(dān)的電池單元最大故障數(shù)

當(dāng)?shù)趈列有故障發(fā)生時(shí)，需要同時(shí)滿足以下電流和電壓限制：

①電流限制

即電流一定滿足要求

②電壓限制

即

因此，對(duì)于一個(gè)給定的電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其能夠承受的最大故障數(shù)為

為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種改進(jìn)的電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及方法，基于常規(guī)的電池網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，本發(fā)明在每列相鄰電池單元之間增加了開關(guān)S。