[發(fā)明專利]金字塔型大規(guī)模電池儲(chǔ)能架構(gòu)系統(tǒng)及其能量管理控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110264640.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112968457B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃俊星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 黃俊星
• 主分類號(hào): H02J3/32
• 分類號(hào): H02J3/32
• 代理公司: 深圳市能聞知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44717
• 代理人: 姚大雷

本發(fā)明涉及電池儲(chǔ)能架構(gòu)系統(tǒng)及其能量管理控制方法，該架構(gòu)系統(tǒng)包括電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。電池儲(chǔ)能系統(tǒng)包括多個(gè)儲(chǔ)能電柜，每個(gè)儲(chǔ)能電柜包括儲(chǔ)能變流器，其中儲(chǔ)能變流器并接到交流母線；每個(gè)儲(chǔ)能電柜包含多個(gè)電池包和多個(gè)雙向直流斬波器，每個(gè)電池包與每個(gè)雙向直流斬波器串聯(lián)，雙向直流斬波器還與直流母線連接，并且直流母線通過(guò)直流開(kāi)關(guān)與儲(chǔ)能變流器的直流端進(jìn)行連接；控制系統(tǒng)包括中央控制器、設(shè)置在儲(chǔ)能電柜中的電柜控制器和本地控制器，其中，每個(gè)儲(chǔ)能變流器與每個(gè)電柜控制器連接，在每個(gè)儲(chǔ)能電柜中的多個(gè)本地控制器均與該儲(chǔ)能電柜中的電柜控制器連接，多個(gè)儲(chǔ)能電柜的多個(gè)電柜控制器與中央控制器連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，一般涉及具有多電池包的儲(chǔ)能架構(gòu)系統(tǒng)及其能量管理控制方法，具體涉及一種金字塔型大規(guī)模電池儲(chǔ)能架構(gòu)系統(tǒng)及其能量管理控制方法。

背景技術(shù)

隨著越來(lái)越多的新能源系統(tǒng)特別是分布式發(fā)電系統(tǒng)的接入，現(xiàn)有電網(wǎng)的穩(wěn)定性受到了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。而儲(chǔ)能系統(tǒng)可以平抑和穩(wěn)定風(fēng)能、太陽(yáng)能等間歇式可再生能源發(fā)電的輸出功率，因此可以提高電網(wǎng)接納可再生能源的能力從而保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。正是由于這個(gè)原因，發(fā)展時(shí)間長(zhǎng)、功率大的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)，被認(rèn)為是未來(lái)發(fā)展智能電網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型目標(biāo)的一個(gè)必然選擇。儲(chǔ)能系統(tǒng)有多種實(shí)現(xiàn)形式，這其中化學(xué)儲(chǔ)能尤其是鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)由于其能量密度高、建設(shè)周期短、轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長(zhǎng)、部署方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在儲(chǔ)能市場(chǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。特別是新能源汽車對(duì)動(dòng)力電池的巨大需求使得鋰電池的成本在近10年來(lái)降低了近90％，更進(jìn)一步促進(jìn)了鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。

隨著鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的大規(guī)模安裝和投入運(yùn)行，儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行效率、使用壽命、安全可靠性能等越來(lái)越受到人們的重視。而業(yè)界對(duì)上述問(wèn)題的研究，最終都會(huì)體現(xiàn)在對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理和功率分配策略上。目前對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率分配方式大部分都是基于電池荷電狀態(tài)(SOC)來(lái)進(jìn)行，當(dāng)大規(guī)模系統(tǒng)中接入的電池由于品牌，容量大小，衰減速度不一致時(shí)，基于SOC的分配方式會(huì)出現(xiàn)較大的偏差，即使加入自適應(yīng)算法、模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算等等，均無(wú)法解決實(shí)時(shí)控制難、系統(tǒng)拓展不靈活等問(wèn)題。

另外隨著動(dòng)力電池退役潮的到來(lái)，越來(lái)越多的退役動(dòng)力電池將會(huì)接入梯次利用儲(chǔ)能系統(tǒng)，屆時(shí)也會(huì)出現(xiàn)新舊電池混合使用的儲(chǔ)能場(chǎng)景，而每個(gè)退役電池的制造廠家和電池的剩余容量均可能不一致，因此如何接納這些退役的電池并進(jìn)行高效安全的功率控制，顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供金字塔型大規(guī)模電池儲(chǔ)能架構(gòu)系統(tǒng)及其能量管理控制方法，旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一。

本發(fā)明的技術(shù)方案一方面涉及一種電池儲(chǔ)能架構(gòu)系統(tǒng)，包括電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。所述的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)包括多個(gè)儲(chǔ)能電柜，每個(gè)儲(chǔ)能電柜包括儲(chǔ)能變流器，其中所述的多個(gè)儲(chǔ)能電柜的儲(chǔ)能變流器并接到交流母線，該交流母線通過(guò)變壓器連接到交流外電網(wǎng)；每個(gè)儲(chǔ)能電柜包含多個(gè)電池包和多個(gè)雙向直流斬波器，其中，每個(gè)電池包具有電池管理系統(tǒng)，每個(gè)電池包與每個(gè)雙向直流斬波器串聯(lián)，所述的雙向直流斬波器還與直流母線連接，并且直流母線通過(guò)直流開(kāi)關(guān)與所述的儲(chǔ)能變流器的直流端進(jìn)行連接；所述的控制系統(tǒng)包括中央控制器，設(shè)置在所述的儲(chǔ)能電柜中的電柜控制器和本地控制器，其中，每個(gè)所述的儲(chǔ)能變流器與每個(gè)所述的電柜控制器連接，在每個(gè)儲(chǔ)能電柜中的多個(gè)本地控制器均與該儲(chǔ)能電柜中的電柜控制器連接，所述的多個(gè)儲(chǔ)能電柜的多個(gè)電柜控制器與所述的中央控制器連接。

進(jìn)一步，所述的本地控制器配置為：通過(guò)通信總線收集電池管理系統(tǒng)及雙向直流斬波器發(fā)送的信息；計(jì)算所述的電池包的儲(chǔ)能單元的最小可接受的充放電功率和/或可充放電能量盈余空間；將電量信息通過(guò)通信總線上發(fā)至本地儲(chǔ)能電柜的電柜控制器，同時(shí)接收所述的電柜控制器下發(fā)的功率指令和啟停命令，以實(shí)現(xiàn)對(duì)本地電池包的儲(chǔ)能單元的就地控制。