用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)以及一種用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著社會(huì)的發(fā)展，對(duì)于電力能源的需求不斷增大，用電集中度也越來(lái)越大，這就會(huì)造成了在白天、傍晚等用電高峰時(shí)電力供應(yīng)不足，較大的功率缺額直接影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性與安全性，使得越來(lái)越多的地方不得不采用拉閘限電等極端方式來(lái)保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，但這也給人們的生活帶來(lái)了極大的不便，影響工業(yè)生產(chǎn)，造成較大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0003]在這種情況下，各種形式的儲(chǔ)能系統(tǒng)獲得了極大的發(fā)展機(jī)遇，儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)削峰填谷的形式可以起到改善供電質(zhì)量、提高電網(wǎng)穩(wěn)定性的作用。相對(duì)于其他儲(chǔ)能方式而言，以鋰電子、釩液電池為代表的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)擁有方便快捷、能量轉(zhuǎn)換率高的優(yōu)點(diǎn)，因此受到越來(lái)越多的重視。
[0004]相關(guān)技術(shù)中提出了一種用于配電網(wǎng)削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方式，但是其采用的是單臺(tái)變流器電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，從而會(huì)受功率電壓等級(jí)限制，只能用于小功率場(chǎng)合，并且對(duì)于電網(wǎng)補(bǔ)償?shù)淖饔糜邢?，同時(shí)若出現(xiàn)故障，則系統(tǒng)完全無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，可靠性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術(shù)缺陷之一。
[0006]為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)由多個(gè)儲(chǔ)能模塊并聯(lián)組成，不僅增強(qiáng)削峰填谷能力，對(duì)提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性能夠起到較為明顯的作用，而且提高了系統(tǒng)的冗余度和適用性。
[0007]本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一種用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明一方面實(shí)施例提出的一種用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括:M個(gè)儲(chǔ)能模塊，所述M個(gè)儲(chǔ)能模塊相互并聯(lián)，所述M個(gè)儲(chǔ)能模塊中的每個(gè)儲(chǔ)能模塊包括電池組和雙向變流器，所述雙向變流器的直流端與所述電池組相連，所述雙向變流器的交流端與電網(wǎng)相連，其中，M為大于I的整數(shù)；監(jiān)控模塊，所述監(jiān)控模塊與所述每個(gè)儲(chǔ)能模塊中的電池組和雙向變流器分別相連，所述監(jiān)控模塊用于獲取充放電功率需求曲線(xiàn)和M個(gè)電池組的當(dāng)前S0C，并根據(jù)所述充放電功率需求曲線(xiàn)、所述M個(gè)電池組的當(dāng)前SOC和所述每個(gè)儲(chǔ)能模塊的功率-效率曲線(xiàn)對(duì)所述M個(gè)儲(chǔ)能模塊進(jìn)行啟停控制和功率分配。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用M個(gè)儲(chǔ)能模塊并聯(lián)組成，M個(gè)并聯(lián)的儲(chǔ)能模塊結(jié)構(gòu)完全相同，并且監(jiān)控模塊根據(jù)充放電功率需求曲線(xiàn)、M個(gè)電池組的當(dāng)前SOC和每個(gè)儲(chǔ)能模塊的功率-效率曲線(xiàn)對(duì)M個(gè)儲(chǔ)能模塊進(jìn)行啟?？刂坪凸β史峙鋾r(shí)予以區(qū)別對(duì)待，遵循“多電多放、少電快充、高損少用、低損多用”的原則，最大限度地保障各儲(chǔ)能模塊電池組的均衡性，增加電池組的使用壽命，降低系統(tǒng)成本，有利于推廣。同時(shí)，M個(gè)儲(chǔ)能模塊并聯(lián)不僅由于功率等級(jí)的提高增強(qiáng)了削峰填谷能力，對(duì)提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性與安全性能起到較為明顯的作用，而且由于M個(gè)儲(chǔ)能模塊相互獨(dú)立，單儲(chǔ)能模塊故障時(shí)對(duì)于系統(tǒng)正常運(yùn)行影響較小，提高了系統(tǒng)的冗余度和適用性。
[0010]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明另一方面實(shí)施例提出了一種用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法，其中，所述電池儲(chǔ)能系統(tǒng)包括M個(gè)并聯(lián)的儲(chǔ)能模塊，每個(gè)儲(chǔ)能模塊包括電池組和雙向變流器，并且M為大于I的整數(shù)，所述控制方法包括以下步驟:SI，獲取充放電功率需求曲線(xiàn)和M個(gè)電池組的當(dāng)前SOC ;S2，根據(jù)所述充放電功率需求曲線(xiàn)、所述M個(gè)電池組的當(dāng)前SOC和所述每個(gè)儲(chǔ)能模塊的功率-效率曲線(xiàn)對(duì)所述M個(gè)儲(chǔ)能模塊進(jìn)行啟?？刂坪凸β史峙?。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例的用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法，根據(jù)充放電功率需求曲線(xiàn)、M個(gè)電池組的當(dāng)前SOC和每個(gè)儲(chǔ)能模塊的功率-效率曲線(xiàn)對(duì)M個(gè)儲(chǔ)能模塊進(jìn)行啟停控制和功率分配時(shí)予以區(qū)別對(duì)待，遵循“多電多放、少電快充、高損少用、低損多用”的原則，能夠最大限度地保障各儲(chǔ)能模塊電池組的均衡性，增加電池組的使用壽命，降低系統(tǒng)成本，有利于推廣。同時(shí)，M個(gè)儲(chǔ)能模塊并聯(lián)不僅由于功率等級(jí)的提高增強(qiáng)了削峰填谷能力，對(duì)提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性與安全性能起到較為明顯的作用，而且由于M個(gè)儲(chǔ)能模塊相互獨(dú)立，單儲(chǔ)能模塊故障時(shí)對(duì)于系統(tǒng)正常運(yùn)行影響較小，提高了系統(tǒng)的冗余度和適用性。
[0012]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。
【附圖說(shuō)明】
[0013]本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從下面結(jié)合附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0014]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的方框示意圖；
[0015]圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法的流程圖；
[0016]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法的流程圖；
[0017]圖4為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法中步驟S305的進(jìn)一步流程圖；
[0018]圖5為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法中步驟S307的進(jìn)一步流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類(lèi)似的標(biāo)號(hào)表示相同或類(lèi)似的元件或具有相同或類(lèi)似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0020]下文的公開(kāi)提供了許多不同的實(shí)施例或例子用來(lái)實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的不同結(jié)構(gòu)。為了簡(jiǎn)化本發(fā)明的公開(kāi)，下文中對(duì)特定例子的部件和設(shè)置進(jìn)行描述。當(dāng)然，它們僅僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明可以在不同例子中重復(fù)參考數(shù)字和/或字母。這種重復(fù)是為了簡(jiǎn)化和清楚的目的，其本身不指示所討論各種實(shí)施例和/或設(shè)置之間的關(guān)系。此夕卜，本發(fā)明提供了的各種特定的工藝和材料的例子，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識(shí)到其他工藝的可應(yīng)用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的結(jié)構(gòu)可以包括第一和第二特征形成為直接接觸的實(shí)施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之間的實(shí)施例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。
[0021]在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
[0022]下面參照附圖來(lái)描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)以及用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制方法。
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的方框示意圖。如圖1所示，該用于削峰填谷的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)包括M個(gè)儲(chǔ)能模塊101、102、103、...、10M和監(jiān)控模塊 200。
[0024]其中，M個(gè)儲(chǔ)能模塊101、102、103、…、1M相互并聯(lián)，并且M個(gè)儲(chǔ)能模塊中的每個(gè)儲(chǔ)能模塊包括電池組10和雙向變流器20，雙向變流器20的直流端與電池組10相連，雙向變流器20的交流端與電網(wǎng)300相連，其中，M為大于I的整數(shù)。
[0025]監(jiān)控模塊200與每個(gè)儲(chǔ)能模塊中的電池組10和雙向變流器20分別相連，監(jiān)控模塊200用于獲取充放電功率需求曲線(xiàn)和M個(gè)電池組的當(dāng)前SOC (State Of Charge，荷電狀態(tài))，并根據(jù)充放電功率需求曲線(xiàn)、M個(gè)電池組的當(dāng)前SOC和每個(gè)儲(chǔ)能模塊的功率-效率曲線(xiàn)對(duì)M個(gè)儲(chǔ)能模塊進(jìn)行啟停控制和功率分配。
[0026]在本發(fā)明的實(shí)施例中，M個(gè)儲(chǔ)能模塊的結(jié)構(gòu)完全相同，并且每個(gè)儲(chǔ)能模塊中的雙向變流器又包括三相三電平逆變橋、交流濾波器、隔離變壓器、采樣電路、逆變控制器。所述三相三電平逆變橋?yàn)镮GBT模塊或IPM模塊類(lèi)電力電子器件，所述采樣電路包括電壓互感器、電流變換器、電流霍爾、電壓過(guò)零檢測(cè)電路等。優(yōu)選的是，所述逆變控制器采用能夠?qū)﹄妷弘娏餍畔⑦M(jìn)行高速實(shí)時(shí)處理的處理器，例如DSP、FPGA等。所述電池組包括大容量鋰電池或釩液電池等可充放電電池，并且能夠通過(guò)電池管理系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)電池組的S0C、電壓電流信息、故障信息等。
[0027]監(jiān)控模塊200通過(guò)通訊總線(xiàn)與各個(gè)雙向變流器中的逆變控制器、采樣電路以及電池組相連，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各雙向變流器及電池組的電壓、電流、功率、容量、運(yùn)行狀態(tài)、告警信息等；同時(shí)還實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)端的電壓信息、電流信息、負(fù)載端的電壓信息、電流信息等。并且，監(jiān)控模塊根據(jù)監(jiān)測(cè)的歷史功率數(shù)據(jù)和電網(wǎng)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)負(fù)載曲線(xiàn)，獲取所述充放電功率需求曲線(xiàn)，下發(fā)命令控制前述并聯(lián)的M個(gè)儲(chǔ)能模塊啟停、改變功率輸出等。
[0028]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，監(jiān)控模塊200還可以直接接收上位機(jī)即上級(jí)調(diào)度系統(tǒng)發(fā)送的所述充放電功率需求曲線(xiàn)。
[0029]并且，監(jiān)控模塊根據(jù)M個(gè)電池組的總充放電時(shí)間、實(shí)際最大容量、標(biāo)稱(chēng)最大容量以及經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)獲取的電池衰減壽命特性曲線(xiàn)等信息，計(jì)算電池的衰減程度與可能的使用壽命，從而獲取M個(gè)電池組的當(dāng)前S0C。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，監(jiān)控模塊200根據(jù)M個(gè)電池組的當(dāng)前SOC獲得M個(gè)電池組的總SOC即M個(gè)電池組的總?cè)萘?，并根?jù)總SOC即M個(gè)電池組的總?cè)萘亢退龀浞烹姽β市枨笄€(xiàn)判斷電池儲(chǔ)能系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的目標(biāo)需求功率是否大于等于系統(tǒng)充放電功率限值，如果是，則以所述系統(tǒng)充放電功率限值為所述目標(biāo)需求功率。即言，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的目標(biāo)需求功率大于等于系統(tǒng)放電功率限值，則以系統(tǒng)放電功率限值為目標(biāo)需求功率；電池儲(chǔ)能系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)的目標(biāo)需求功率大于等于系統(tǒng)充電功率限值，則以系統(tǒng)充電功率限值為目標(biāo)需求功率。
[0031]并且，監(jiān)控模塊200根據(jù)目標(biāo)需求功率和每個(gè)儲(chǔ)能模塊的額定功率計(jì)算需要進(jìn)行工作的儲(chǔ)能模塊的數(shù)量。
[0032]進(jìn)一步地，監(jiān)控模塊200根據(jù)以下公式計(jì)算所述需要進(jìn)行工作的儲(chǔ)能模塊的數(shù)量:
[0033]N=取整(I Pobj I /Pe)+1 (I)
[0034]其中，N為需要進(jìn)行工作的儲(chǔ)能模塊的數(shù)量，Pobj為目標(biāo)需求功率，Pe為每個(gè)儲(chǔ)能模塊的額定功率。
[0035]也就是說(shuō)，監(jiān)控模塊200根據(jù)目標(biāo)需求功率及各個(gè)儲(chǔ)能模塊的額定功率初略確定需要啟動(dòng)進(jìn)行工作的儲(chǔ)能模塊的數(shù)量，并根據(jù)儲(chǔ)能模塊的單個(gè)充放電功率限值和目標(biāo)需求功率對(duì)需要啟動(dòng)進(jìn)行工作的儲(chǔ)能模塊的數(shù)量進(jìn)行調(diào)整。
[0036]具體地,在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)目標(biāo)需求功率Pobj大于O且需要進(jìn)行工作的儲(chǔ)能模塊的數(shù)量N小于M時(shí)，監(jiān)控模塊200獲得單個(gè)放電功率限值大于額定功率Pe的儲(chǔ)能模塊的數(shù)量，并當(dāng)單個(gè)放電功率限值大于所述額定功率Pe的儲(chǔ)能模塊的數(shù)量大于