本公開涉及一種儲能系統(tǒng)以及用于儲能系統(tǒng)中的故障控制的方法。

背景技術(shù)：

1、儲能系統(tǒng)(ess)是用于大量儲存電能的系統(tǒng)。電能可能是由不一致的發(fā)電裝置產(chǎn)生的，因此，即使發(fā)電裝置本身離網(wǎng)，ess也方便地提供了一種存儲所產(chǎn)生的電能以供以后按需使用的途徑。因此，ess可以形成包括例如太陽能或風能發(fā)電的可再生能源配電網(wǎng)的重要組成部分。

2、ess通常可以包括布置在柜中的儲能模塊，其中術(shù)語“柜(cabinet)”可以被認為是互連的儲能模塊的結(jié)構(gòu)化集成。每個儲能模塊可以包括一個或多個儲能單元，例如(超級)電容器等。因此，將儲能模塊布置到柜中可以有利地提供模塊化ess。

3、在ess的使用壽命期間，柜可能會因柜中組件出現(xiàn)的老化、損壞或其他故障而出現(xiàn)故障。在這種情況下，可能需要將發(fā)生故障的柜與發(fā)電裝置和/或電網(wǎng)隔離。然而，發(fā)生故障的柜中可能仍存儲有大量的電能，在使發(fā)生故障的柜變得安全之前可能需要將其放電。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、根據(jù)本公開的一方面，提供了一種用于儲能系統(tǒng)(ess)故障響應的計算機實現(xiàn)的方法。可以應用該方法的ess包括：串聯(lián)儲能柜的串，每個柜包括多個用于存儲電能的儲能模塊，其中:所述儲能柜的串被配置為集中地由外部電源充電(例如風能或太陽能等可再生能源)和向電網(wǎng)放電。

2、該儲能柜的串包括至少兩個儲能柜和放電電阻，該放電電阻被布置成使得該放電電阻選擇性地可連接至兩個柜中的每個或兩個柜?！斑x擇性地可連接”可以意味著放電電阻可以在例如可控開關的作用下，連接至至少兩個柜中的任一柜而不連接至另一柜，或者放電電阻可以同時連接至至少兩個柜中的兩個(或全部)。

3、在正常操作期間，例如，ess的柜可以根據(jù)電網(wǎng)的需要進行充電和放電。然而，有時可能需要對另一個柜的故障/失效做出響應。就本公開而言，假設故障柜是共享公共放電電阻的兩個(或更多個)柜之一。

4、因此，并且如本文所述，用于故障響應的方法包括檢測該至少兩個柜中的第一柜的故障?？梢酝ㄟ^任何合適的手段來檢測故障，例如通過包含在柜中或連接至柜的輔助電子設備，如儲能管理系統(tǒng)(esms)。

5、響應于檢測到第一柜的故障，并且根據(jù)本公開的方法，放電電阻選擇性地電連接至第一柜，從而經(jīng)由放電電阻對第一柜中存儲的電能進行放電。當?shù)谝还窠?jīng)由放電電阻放電時，第二柜可以正常運行而不中斷(例如向電網(wǎng)供電)。

6、通過在多個柜之間共享放電電阻，可以簡化保護電路的集成，因為保護電路總體上可以包括更少的組件。本實施例中，保護電路包括放電電阻，該放電電阻為至少兩個柜共用。此外，有利地減少了這種配置中所需的終端的數(shù)量，從而簡化了ess的構(gòu)造。

7、在某些情況下，柜發(fā)生故障后，即使已發(fā)生故障，電流也可能流過柜，這具體取決于故障類型。然而，能夠通過故障柜的電流量可能會顯著減少。

8、在一些另外的示例中，導致電流中斷的柜中的故障可能影響整個串，因為串中的柜是串聯(lián)連接的。根據(jù)一些示例，串可以進一步在內(nèi)部并聯(lián)連接，在這種情況下，電流仍然可以流過并聯(lián)組件(例如電容器)。

9、然而，即使在電流仍然流過柜的情況下，柜中的故障組件上仍然可能存在電壓，因此故障可能升級為更嚴重的故障。因此，旁路故障柜可以有利于防止隨時間推移而發(fā)生的故障。

10、根據(jù)一些示例，該方法還可以包括，在第一柜中存儲的電能的所述放電之后，電旁路第一柜，從而將第一柜與串電隔離。發(fā)生故障的柜對多余的電能進行放電，然后可以在該第一柜旁路就位的同時安全地修理或更換。

11、電旁路可以具有與放電電阻類似的選擇性。也就是說，第一柜可以被電旁路，而不旁路第二柜，使得第二柜可以作為串的一部分繼續(xù)正常運作。

12、電旁路第一柜可以包括電隔離第一柜，同時放電電阻仍然選擇性地跨第一柜連接。因此，即使第一柜尚未將其電能完全放電至可接受的水平(例如，零或某個安全閾值)，串中的正常電流流動(即，不受故障/失效阻礙)也可以盡快恢復。此后，第一柜可以繼續(xù)經(jīng)由放電電阻對其電能進行放電。

13、電旁路第一柜還可以包括在將第一柜與串電隔離的同時，或者在第一柜已經(jīng)與串電隔離之后，將第一柜與放電電阻電斷開。

14、通過將放電電阻與第一柜斷開(例如，在確定已經(jīng)從第一柜進行了足夠的電能放電之后)，如果第二柜存在故障風險，則放電電阻可用于選擇性地電連接至第二柜。

15、因此，在一些示例中，放電電阻可以被配置為使得其僅在所需的時間內(nèi)選擇性地連接至(一個或多個)儲能柜，以便將所述儲能柜放電到可接受的水平(例如零或某個閾值量的電能存儲)。可以優(yōu)選地將故障的柜放電至零，以便減少通過旁路故障柜時采用的旁路電路的潛在浪涌電流。

16、在一些示例中，第二柜可能在第一柜之前發(fā)生故障。在這種情況下，故障響應的方法可以包括檢測兩個柜中的第二柜的故障；和響應于檢測到第二柜的故障，選擇性地將放電電阻電連接至第二柜，從而經(jīng)由放電電阻將第二柜中存儲的電能進行放電。

17、在其他示例中，第二柜可能在第一柜已經(jīng)發(fā)生故障之后發(fā)生故障。假設發(fā)生故障的第一柜已經(jīng)與串電隔離，則這種情況下的故障響應可以基本上類似于第二柜在第一柜之前發(fā)生故障的情況。

18、也就是說，故障響應還可以包括(在第一柜被旁路的同時)檢測第二柜的故障，和響應于檢測到第二柜的故障，選擇性地將放電電阻電連接至第二柜，從而經(jīng)由放電電阻將存儲在第二柜中的電能放電。

19、根據(jù)一些示例，共享相同放電電阻的至少兩個柜中的兩個(或全部)可能同時發(fā)生故障。在這種情況下，故障響應方法可以包括在檢測第一柜的故障的同時檢測第二柜的故障。此后，響應于檢測到第一柜和第二柜的故障，該方法還可以包括將放電電阻同時連接至第一柜和第二柜。

20、在特定的ess中，可以假設多個柜同時發(fā)生故障是(非常)不太可能的情況。因此，在這種系統(tǒng)中，可以假設放電可能僅需要一次選擇性地電連接至一個儲能柜。因此，放電電阻可以僅提供適當?shù)碾娮瑁糜谝淮螐囊粋€柜對電能放電。

21、可選地，放電電阻可以替代地針對最壞情況進行額定，其中放電電阻可選擇性地電連接的所有柜都發(fā)生故障。

22、在兩個或更多柜同時發(fā)生故障的情況下，故障響應方法還可以包括電旁路所有兩個或多個柜，從而將這些柜與串電隔離。一旦這些柜的電能被充分放電，這些柜就可以與放電電阻斷開連接，或者這可能不需要，因為在這種情況下，可能不存在用于放電電阻選擇性連接的其他非故障柜。

23、放電電阻可以以任何合適的方式連接至電氣柜，以允許與其選擇性的電連接。還可以優(yōu)化這些連接的配置，以允許旁路電路將故障柜與串單獨隔離。

24、ess還可以包括被配置為控制和/或協(xié)調(diào)故障響應方法的故障響應控制器。故障響應可以是諸如計算機等的數(shù)據(jù)處理設備，其包括用于執(zhí)行故障響應方法的裝置。故障響應方法可以以包括在計算機可讀介質(zhì)中的指令的形式存儲，使得當指令由計算機執(zhí)行時，計算機執(zhí)行故障響應方法。

25、故障響應控制器對于特定串可以是唯一的，或者可以負責監(jiān)視和協(xié)調(diào)ess中或跨多個ess的多個串的故障響應。故障控制器可以位于與包含其控制的ess的儲能室分開的控制室內(nèi)。然后故障控制器可以經(jīng)由適合傳送控制信號的任何有線或無線裝置連接至ess。

26、在具有共享公共放電電阻的兩個柜的一個示例ess配置中，放電電阻可以僅使用四個開關選擇性地電連接至其中一個或兩個柜，同時還提供旁路電路，用于將故障柜與串電隔離，并且一旦電能已經(jīng)從故障柜放電，就將放電電阻與故障柜斷開。

27、每個儲能柜可以包括用于互連柜的串的端子，例如，一個正極和一個負極端子。為了說明ess當前配置中的電連接，柜的端子應被稱為每個柜的第一端子和第二端子。根據(jù)該標記方案，第一柜的第二端子可以連接至第二柜的第一端子，作為兩個柜所屬的串的串聯(lián)連接的一部分。

28、放電電阻還可以包括將被稱為用于連接至柜的第一端子和第二端子。

29、第一柜的第一端子可以經(jīng)由第一開關連接至放電電阻的第一端子，并且第一柜的第二端子可以經(jīng)由第二開關連接至放電電阻的第二端子。

30、此外，第二柜的第一端子可以經(jīng)由第三開關連接至放電電阻的第一端子，并且第二柜的第二端子可以經(jīng)由第四開關連接至放電電阻的第二端子。

31、為了提供最小化端子并方便地提供故障柜的旁路并將其與放電電阻斷開的配置，第一柜的第二端子可以經(jīng)由第三開關連接至放電電阻的第一端子，并且第二柜的第一端子經(jīng)由第二開關連接至放電電阻的第二端子。

32、故障響應控制器可以被配置為控制第一開關、第二開關、第三開關和第四開關。例如，故障控制器可以控制包括在開關中的開關線圈并監(jiān)視開關的狀態(tài)(即閉合或斷開)。開關本身可以安裝在第一和/或第二柜中的某處，或者安裝在單獨的模塊中，例如，安裝在兩個儲能柜上或之間。

33、根據(jù)ess的上述示例配置，選擇性地將放電電阻電連接至第一柜(不將放電電阻連接至第二柜)，可以包括閉合第一開關和第二開關。

34、在第一柜中存儲的電能放電后，電旁路第一柜可以包括斷開第二開關并閉合第三開關。此后，如果在第一柜被旁路的同時第二柜發(fā)生故障，則選擇性地將放電電阻電連接至第二柜可以包括在第一柜被電旁路的情況下，閉合第四開關。

35、在第二柜中存儲的電能放電后，電旁路第二柜然后可以包括閉合第二開關。

36、應當理解，開關的這種配置和操作它們的方法可以組合將故障柜與串電隔離以及將故障柜與放電電阻斷開的動作。如果希望這些步驟是分開的(或可分離的)，則可以調(diào)整開關的配置和/或操作。

37、下面通過多個說明性實施例描述本發(fā)明。應當理解，提供這些示例僅用于說明和解釋，并且不旨在限制本發(fā)明的范圍。相反，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書限定。此外，雖然示例可以以單獨實施例的形式呈現(xiàn)，但是應當認識到，本發(fā)明還涵蓋本文描述的實施例的組合。