一種微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，多個(gè)并聯(lián)電連接的鎳氫電池柜、并聯(lián)控制柜、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、交流配電柜、市電依次雙向電連接；交流配電柜還與用電負(fù)荷端單向電連接，也與充電/放電機(jī)雙向電連接；電池管理系統(tǒng)分別與能量管理系統(tǒng)、鎳氫電池柜、并聯(lián)控制柜、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、充電/放電機(jī)雙向連接；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其交流端通過(guò)交流配電柜與市電相連接。本實(shí)用新型的微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過(guò)并聯(lián)控制柜和電池管理系統(tǒng)協(xié)調(diào)管理和控制，可以實(shí)現(xiàn)電池柜的大規(guī)?；⒙?lián)，較好解決由于單體電池容量低難以規(guī)?；⒙?lián)應(yīng)用、均衡維護(hù)、高效利用的安全問(wèn)題和可靠性問(wèn)題。
【專利說(shuō)明】—種微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種主要應(yīng)用于城市樓宇、園區(qū)、社區(qū)等建筑上的微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展引發(fā)了一系列的社會(huì)問(wèn)題，如人口增長(zhǎng)、能源危機(jī)、環(huán)境污染、自然災(zāi)害等，其中城市用電短缺尤為嚴(yán)重。
[0003]城市用電問(wèn)題具體表現(xiàn)在以下方面:城市用電緊張，大規(guī)模的停電和缺電，碳排放的居高不下；計(jì)劃用電與發(fā)電不匹配，用電負(fù)荷時(shí)段不均勻，造成供需矛盾和資源浪費(fèi)；新能源的應(yīng)用比例低，例如風(fēng)能、太陽(yáng)能的入網(wǎng)比例低，而電網(wǎng)消納更低，新能源的浪費(fèi)嚴(yán)重。
[0004]傳統(tǒng)的解決方案如建設(shè)火電站、建設(shè)抽水蓄能電站、城市間電力調(diào)配方式仍然沒(méi)有擺脫傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)和利用方式，不能從根本上解決問(wèn)題。
[0005]大力發(fā)展基于用戶側(cè)的微網(wǎng)系統(tǒng)，提高可再生能源和新能源的利用率，提升能源的利用效率，減少碳排放，正逐漸成為共識(shí)。微網(wǎng)系統(tǒng)是以集成3S(BMS+PCS+EMS)技術(shù)為核心，由分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)、分布式儲(chǔ)能平臺(tái)、負(fù)荷節(jié)能系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)匯集而成的小型發(fā)、配、儲(chǔ)、輸、送的電力系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行。
[0006]電池儲(chǔ)能系統(tǒng)作為分布式儲(chǔ)能平臺(tái)的重要組成部分，起著高效調(diào)配供電和用電之間的矛盾，通過(guò)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)和釋放來(lái)實(shí)現(xiàn)能量供需平衡和微網(wǎng)功率平衡，可以有效解決分布式發(fā)電的間隙性、不穩(wěn)定性、低可靠性、低安全性的缺陷，是微網(wǎng)系統(tǒng)的關(guān)鍵子系統(tǒng)。但是，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也存在成本偏高，需要大量的電池進(jìn)行串并聯(lián)以實(shí)現(xiàn)規(guī)?；芰看鎯?chǔ)和釋放能力，需要進(jìn)行較為復(fù)雜的管理和均衡，以提高電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性、可靠性。
[0007]采用高容量單體電池以減少電池儲(chǔ)能系統(tǒng)電池的單體電池的串并聯(lián)數(shù)量，但是單體電池高容量化制造是一個(gè)大問(wèn)題，其單體電池之間的一致性往往較差；采用雙向DC-DC，解決單體電池經(jīng)過(guò)串聯(lián)形成高電壓電池串后再進(jìn)行間接并聯(lián)連接，但是雙向DC-DC的引入，降低了電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的效率，而且雙向DC-DC之間的并聯(lián)同樣存在均流和控制的難題；采用BMS(電池管理系統(tǒng))中設(shè)置均衡管理模塊，對(duì)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行均衡充電或放電管理，以維持單體電池之間的相對(duì)一致性，以保證電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠提供能量存儲(chǔ)和釋放的功能，但是這種方式往往帶來(lái)均衡管理成本高、均衡效率低的問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種并聯(lián)成組簡(jiǎn)單，均衡管理簡(jiǎn)單有效，投入成本低的微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。本實(shí)用新型通過(guò)以下方案實(shí)現(xiàn):
[0009]一種微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，多個(gè)并聯(lián)電連接的鎳氫電池柜、并聯(lián)控制柜、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、交流配電柜、市電依次雙向電連接；交流配電柜還與用電負(fù)荷端單向電連接，也與充電/放電機(jī)雙向電連接；電池管理系統(tǒng)一端與能量管理系統(tǒng)雙向連接，另一端則分別與鎳氫電池柜、并聯(lián)控制柜、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、充電/放電機(jī)雙向連接；所述能量管理系統(tǒng)分別與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、充電/放電機(jī)雙向連接；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其交流端通過(guò)交流配電柜與市電相連接。
[0010]所述充電/放電機(jī)與鎳氫電池柜雙向電連接，且在鎳氫電池柜正極端與充電/放電機(jī)正極端的連接電路上設(shè)置有熔斷器，在鎳氫電池柜負(fù)極端與充電/放電機(jī)負(fù)極端的連接電路上設(shè)置有智能開(kāi)關(guān)。
[0011]所述并聯(lián)控制柜中，單向二極管與智能開(kāi)關(guān)并聯(lián)后與熔斷器串聯(lián)，然后連接到電池柜的正極端，形成電路；單向二極管與智能開(kāi)關(guān)并聯(lián)后，連接到電池柜的負(fù)極端，形成電路。
[0012]一種微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有可在并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機(jī)模式、均衡維護(hù)模式中的一種模式下運(yùn)行的功能，或者具有可在均衡維護(hù)模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機(jī)模式三種模式的任意耦合中的一種模式下運(yùn)行的功能。
[0013]滿足以下條件時(shí)并聯(lián)充電模式運(yùn)行:(I)電池管理系統(tǒng)接收到能量管理系統(tǒng)要求進(jìn)入充電模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無(wú)過(guò)溫、欠溫、過(guò)壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息，(3)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息即不存在不滿足充電功能要求的異常情況。
[0014]滿足以下條件時(shí)并聯(lián)放電模式運(yùn)行:(I)電池管理系統(tǒng)接收到能量管理系統(tǒng)要求進(jìn)入放電模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無(wú)過(guò)溫、欠溫、過(guò)壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息，(3)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息即不存在不滿足放電功能要求的異常情況。
[0015]滿足以下條件時(shí)并聯(lián)待機(jī)模式運(yùn)行:(I)電池管理系統(tǒng)接收到能量管理系統(tǒng)要求進(jìn)入待機(jī)模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無(wú)過(guò)溫、欠溫、過(guò)壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，或者鎳氫電池柜已經(jīng)處于充滿(如帶電狀態(tài)SOC為100 %或已經(jīng)達(dá)到充電的正常截止條件)或放空狀態(tài)(如帶電狀態(tài)SOC為0%或已經(jīng)達(dá)到放電的正常截止條件)，電池管理系統(tǒng)無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息。
[0016]滿足以下條件時(shí)均衡維護(hù)模式運(yùn)行:(I)某個(gè)鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC偏差過(guò)大即某個(gè)鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC值與多個(gè)鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC平均值之間的差值達(dá)到15%以上；或者某個(gè)鎳氫電池柜電壓偏差過(guò)大即某個(gè)鎳氫電池柜內(nèi)單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC值為15 %時(shí)候達(dá)到40*n mv以上,其中η為所述某個(gè)鎳氫電池柜內(nèi)單體電池的數(shù)量；或者某個(gè)鎳氫電池柜記憶效應(yīng)過(guò)大即某個(gè)鎳氫電池柜以某一同等倍率放電至單體電池平均電壓達(dá)到1200*n mv時(shí)候的鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC值，與上一次均衡結(jié)束后第一次以相同倍率放電至單體電池平均電壓達(dá)到1200*n mv時(shí)候的鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC值的差值達(dá)到15%以上，其中η為所述某個(gè)鎳氫電池柜內(nèi)單體電池的數(shù)量；或者某個(gè)鎳氫電池柜電流偏差過(guò)大即某個(gè)鎳氫電池柜的充電或放電電流I與多個(gè)鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對(duì)值大于50% ；(2)充電/放電機(jī)無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息即不存在不滿足充電或放電功能要求的異常情況。
[0017]滿足以下條件時(shí)均衡維護(hù)模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機(jī)模式任意一種耦合的耦合模式運(yùn)行，(I)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機(jī)模式、并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式中的一種模式；(2)某個(gè)鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC偏差過(guò)大即某個(gè)鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC值與多個(gè)鎳氫電池柜SOC平均值之間的差值達(dá)到15%以上；或者某個(gè)鎳氫電池柜電壓偏差過(guò)大即某個(gè)鎳氫電池柜內(nèi)單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC為15%時(shí)候達(dá)到40*n mv以上，其中η為所述某個(gè)鎳氫電池柜內(nèi)單體電池的數(shù)量；或者某個(gè)鎳氫電池柜電流偏差過(guò)大即某個(gè)鎳氫電池柜充電或放電電流I與多個(gè)鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對(duì)值大于 50%。
[0018]本發(fā)明的微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程如下:
[0019]當(dāng)能量管理系統(tǒng)EMS接收到電池管理系統(tǒng)BMS狀態(tài)正常的信息時(shí)，能量管理系統(tǒng)EMS向電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出待機(jī)指令，之后電池管理系統(tǒng)BMS向并聯(lián)控制柜發(fā)出導(dǎo)通智能開(kāi)關(guān)的指令，智能開(kāi)關(guān)導(dǎo)通，各鎳氫電池柜依次實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通，形成并聯(lián)，此時(shí)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機(jī)模式。
[0020]當(dāng)能量管理系統(tǒng)EMS接收到能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS狀態(tài)正常信息，依據(jù)充電和放電的控制策略要求，能量管理系統(tǒng)EMS形成了充電的控制指令，并將充電指令下達(dá)到電池管理系統(tǒng)BMS和能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS，如果微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)此時(shí)不處于并聯(lián)待機(jī)模式，則先執(zhí)行并聯(lián)待機(jī)模式相關(guān)指令動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)各鎳氫電池柜的并聯(lián)，如果微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機(jī)模式，則由能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS將交流電轉(zhuǎn)換為直流電給鎳氫電池柜充電，此時(shí)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)充電模式。當(dāng)各鎳氫電池柜已經(jīng)處于充滿(如帶電狀態(tài)SOC為100 %或已經(jīng)達(dá)到充電的正常截止條件)，則能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS的充電功率降為零，停止對(duì)各鎳氫電池柜充電，此時(shí)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)恢復(fù)到并聯(lián)待機(jī)模式。
[0021]當(dāng)能量管理系統(tǒng)EMS接收到能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS狀態(tài)正常信息，依據(jù)充電和放電的控制策略要求，能量管理系統(tǒng)EMS形成了放電的控制指令，能量管理系統(tǒng)EMS將放電指令下達(dá)到電池管理系統(tǒng)BMS和能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS，如果微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)此時(shí)不處于并聯(lián)待機(jī)模式，則先執(zhí)行并聯(lián)待機(jī)模式相關(guān)指令動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)各鎳氫電池柜的并聯(lián)，如果微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機(jī)模式，則由能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS直流電轉(zhuǎn)換為交流電給鎳氫電池柜放電,此時(shí)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)放電模式。當(dāng)各鎳氫電池柜已經(jīng)處于放空狀態(tài)(如帶電狀態(tài)SOC為O %或已經(jīng)達(dá)到放電的正常截止條件)，則能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS放電功率降為零，停止對(duì)各鎳氫電池柜放電，此時(shí)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)恢復(fù)到并聯(lián)待機(jī)模式。
[0022]當(dāng)某個(gè)鎳氫電池柜出現(xiàn)了帶電狀態(tài)SOC偏差過(guò)大或者電壓偏差過(guò)大或者電流偏差過(guò)大或者記憶效應(yīng)過(guò)大時(shí)，能量管理系統(tǒng)EMS先確認(rèn)充電/放電機(jī)無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息即不存在不滿足充電或放電功能要求的異常情況，然后能量管理系統(tǒng)EMS向電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出對(duì)該鎳氫電池柜均衡維護(hù)工作指令，電池管理系統(tǒng)BMS將指令發(fā)給并聯(lián)控制柜斷開(kāi)并聯(lián)該鎳氫電池柜的智能開(kāi)關(guān)，電池管理系統(tǒng)BMS接收到并聯(lián)控制柜斷開(kāi)智能開(kāi)關(guān)的信息后，給充電/放電機(jī)發(fā)出導(dǎo)通指令，能量管理系統(tǒng)EMS接收到電池管理系統(tǒng)BMS傳回的斷開(kāi)并聯(lián)控制柜的智能開(kāi)關(guān)、導(dǎo)通充電/放電機(jī)的信息后，能量管理系統(tǒng)EMS向充電/放電機(jī)發(fā)出充電或放電功率指令，充電/放電機(jī)進(jìn)行逆變工作，對(duì)該鎳氫電池柜進(jìn)行充電或放電操作，微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)入均衡維護(hù)模式。
[0023]當(dāng)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機(jī)模式、并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式中的一種模式，當(dāng)某個(gè)鎳氫電池柜出現(xiàn)了帶電狀態(tài)SOC偏差過(guò)大或者電壓偏差過(guò)大或者電流偏差過(guò)大時(shí)，電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)送并聯(lián)斷開(kāi)指令給并聯(lián)控制柜，首先將帶電狀態(tài)偏差或者電壓偏差或者電流偏差最大的那個(gè)鎳氫電池柜的智能開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，切斷該鎳氫電池柜與其它鎳氫電池柜的并聯(lián)，該鎳氫電池柜信息經(jīng)由電池管理系統(tǒng)BMS采集，并發(fā)送至能量管理系統(tǒng)EMS，由能量管理系統(tǒng)EMS按照事先設(shè)置的均衡策略進(jìn)行決策，進(jìn)入到相應(yīng)的均衡維護(hù)模式，此時(shí)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)就處于均衡維護(hù)模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機(jī)模式任意一種稱合的稱合模式。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn):
[0025]1、有利于微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)?；瘮U(kuò)展。本實(shí)用新型以較低的成本，較好的解決了微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)?；^(guò)程中，需進(jìn)行大量并聯(lián)控制的問(wèn)題。通過(guò)并聯(lián)控制柜的設(shè)置，既實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)的功能，又能有效保障電池的安全性和系統(tǒng)的可靠性。
[0026]2、有利于微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的高效均衡和高效利用。獨(dú)立的充電/放電機(jī)和均衡電路的設(shè)置，可以在基本不影響微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)整體運(yùn)行工作的前提下，對(duì)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的局部進(jìn)行均衡維護(hù)處理，具有非常高的靈活性，有效克服了鎳氫電池記憶效應(yīng)、容量偏低的缺點(diǎn)。
[0027]3、有利于微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性。并聯(lián)控制柜和獨(dú)立均衡設(shè)備和電路的設(shè)置，以及系統(tǒng)工作模式和策略的設(shè)置，能較好避免鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)性能的惡化，解決電流偏差大、電壓偏差大等現(xiàn)象，使得系統(tǒng)始終處于一個(gè)可靠和相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，極大提升了微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0028]圖1實(shí)施例1中微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0029]圖2實(shí)施例1中電池柜的結(jié)構(gòu)示意圖
[0030]圖3實(shí)施例1中電池托的結(jié)構(gòu)示意圖
[0031]圖4實(shí)施例1中微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理圖
【具體實(shí)施方式】
[0032]實(shí)施例只是為了說(shuō)明本實(shí)用新型的一種實(shí)現(xiàn)方式，不作為對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制性說(shuō)明。
[0033]實(shí)施例1
[0034]一種微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，如圖1所示，L個(gè)并聯(lián)電連接的鎳氫電池柜、并聯(lián)控制柜、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、交流配電柜、市電依次雙向電連接；交流配電柜還與用電負(fù)荷端單向電連接，也與充電/放電機(jī)雙向電連接；充電/放電機(jī)與鎳氫電池柜雙向電連接；電池管理系統(tǒng)采用TCP/IP與能量管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙向通信連接，電池管理系統(tǒng)采用RS485分別與并聯(lián)控制柜、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、充電/放電機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通信連接，電池管理系統(tǒng)采用CAN2.0B與鎳氫電池柜實(shí)現(xiàn)雙向通信連接；能量管理系統(tǒng)采用RS485分別與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、充電/放電機(jī)實(shí)現(xiàn)雙向通信連接；能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其交流端通過(guò)交流配電柜與市電相連接。
[0035]L個(gè)鎳氫電池柜之間通過(guò)并聯(lián)控制柜進(jìn)行并聯(lián)電連接。如圖2所示，鎳氫電池柜包括M個(gè)相互串聯(lián)的電池托；如圖3所示，電池托包括N個(gè)相互串聯(lián)的電池包；其中L、M、N為自然數(shù)。[0036]如圖4所示，充電/放電機(jī)的正極端與鎳氫電池柜的正極端電連接并在連接電路上設(shè)置有熔斷器，充電/放電機(jī)的負(fù)極端與鎳氫電池柜的負(fù)極端電連接并在連接電路上設(shè)置有可接受遠(yuǎn)程信息控制的智能開(kāi)關(guān)如直流繼電器或直流接觸器或IGBT即雙極絕緣柵極型晶體管。
[0037]如圖4中所示的并聯(lián)控制柜，包括m個(gè)單向二極管D、m個(gè)智能開(kāi)關(guān)K及m/2熔斷器FUSE，其中m為電池柜數(shù)量L的2倍。一個(gè)單向二極管D與一個(gè)智能開(kāi)關(guān)K并聯(lián)后與一個(gè)熔斷器FUSE串聯(lián)，然后連接到電池柜的正極端，形成m/2條電路并聯(lián)接入能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS提供的直流正極端A 個(gè)單向二極管D與一個(gè)智能開(kāi)關(guān)K并聯(lián)后，連接到電池柜的負(fù)極端，形成m/2條電路并聯(lián)接入能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS提供的直流負(fù)極端B。
[0038]微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，具有可在并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機(jī)模式、均衡維護(hù)模式中的一種模式下運(yùn)行的功能，或者具有可在均衡維護(hù)模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機(jī)模式三種模式的任意耦合中的一種模式下運(yùn)行的功能。
[0039]本實(shí)施例中的微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程如下:
[0040]微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)通電后，能量管理系統(tǒng)EMS監(jiān)測(cè)到電池管理系統(tǒng)BMS上傳的信息，確認(rèn)鎳氫電池柜無(wú)過(guò)溫、欠溫、過(guò)壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)BMS無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息，能量管理系統(tǒng)EMS向電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出進(jìn)入并聯(lián)待機(jī)模式工作指令，電池管理系統(tǒng)BMS接收到能量管理系統(tǒng)EMS指令后，電池管理系統(tǒng)BMS向并聯(lián)控制柜發(fā)出并聯(lián)工作指令，由于不存在有需要進(jìn)行均衡維護(hù)的鎳氫電池柜，因此所有的并聯(lián)控制柜中的智能開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、....、Km-l、Km接收到閉合信號(hào)指令，逐次進(jìn)行閉合動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)所有鎳氫電池柜的 并聯(lián)，微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機(jī)模式。
[0041]能量管理系統(tǒng)EMS按照內(nèi)部設(shè)置的決策邏輯，生成鎳氫電池柜需要進(jìn)行充電的指令，確認(rèn)鎳氫電池柜無(wú)過(guò)溫、欠溫、過(guò)壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)BMS無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息，確認(rèn)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息即不存在不滿足充電功能要求的異常情況。能量管理系統(tǒng)EMS向電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出進(jìn)入并聯(lián)充電模式工作指令，電池管理系統(tǒng)BMS接收到能量管理系統(tǒng)EMS指令后，將并聯(lián)控制柜中的智能開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、….、Km-l、Km當(dāng)前狀態(tài)反饋到能量管理系統(tǒng)EMS，如果智能開(kāi)關(guān)Kl、K2、K3、K4、....、Km-UKm是閉合狀態(tài)，則表明微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)處于并聯(lián)待機(jī)模式，如果智能開(kāi)關(guān)KU K2、K3、K4、….、Km-1、Km是斷開(kāi)狀態(tài)，則電池管理系統(tǒng)BMS執(zhí)行并聯(lián)待機(jī)模式的工作指令使得智能開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、....、Km-l、Km進(jìn)行閉合動(dòng)作并達(dá)到閉合狀態(tài)。能量管理系統(tǒng)EMS確認(rèn)電池管理系統(tǒng)BMS已經(jīng)處于并聯(lián)待機(jī)模式后，能量管理系統(tǒng)EMS向能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS發(fā)出充電功率指令，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS執(zhí)行充電功率輸出，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電給鎳氫電池柜充電，微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行并聯(lián)充電模式。
[0042]當(dāng)鎳氫電池柜已經(jīng)處于充滿(如帶電狀態(tài)SOC為100%或已經(jīng)達(dá)到充電的正常截止條件)，則能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS的充電功率降為零，停止對(duì)鎳氫電池柜充電，此時(shí)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)恢復(fù)到并聯(lián)待機(jī)模式。
[0043]能量管理系統(tǒng)EMS按照內(nèi)部設(shè)置的決策邏輯，生成鎳氫電池柜需要進(jìn)行放電的指令，確認(rèn)鎳氫電池柜無(wú)過(guò)溫、欠溫、過(guò)壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)BMS無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息，確認(rèn)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息即不存在不滿足充電功能要求的異常情況。能量管理系統(tǒng)EMS向電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出進(jìn)入并聯(lián)放電模式工作指令，電池管理系統(tǒng)BMS接收到能量管理系統(tǒng)EMS指令后，將并聯(lián)控制柜中的智能開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、….、Km-l、Km當(dāng)前狀態(tài)反饋到能量管理系統(tǒng)EMS，如果智能開(kāi)關(guān)Kl、K2、K3、K4、....、Km-UKm是閉合狀態(tài)，則表明微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已經(jīng)處于并聯(lián)待機(jī)模式，如果智能開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、….、Km-1、Km是斷開(kāi)狀態(tài)，則電池管理系統(tǒng)BMS執(zhí)行并聯(lián)待機(jī)模式的工作指令使得智能開(kāi)關(guān)K1、K2、K3、K4、....、Km-l、Km進(jìn)行閉合動(dòng)作并達(dá)到閉合狀態(tài)。能量管理系統(tǒng)EMS確認(rèn)電池管理系統(tǒng)BMS已經(jīng)處于并聯(lián)待機(jī)模式后，能量管理系統(tǒng)EMS向能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS發(fā)出放電功率指令，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS執(zhí)行放電功率輸出，進(jìn)行電能逆變，微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行并聯(lián)放電模式。
[0044]當(dāng)鎳氫電池柜已經(jīng)處于放空狀態(tài)(如帶電狀態(tài)SOC為0%或已經(jīng)達(dá)到放電的正常截止條件)，則能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS放電功率降為零，停止對(duì)鎳氫電池柜的放電，此時(shí)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)恢復(fù)到并聯(lián)待機(jī)模式。
[0045]當(dāng)鎳氫電池柜I出現(xiàn):⑴鎳氫電池柜I帶電狀態(tài)SOC值與L個(gè)鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC平均值之間的差值達(dá)到15%以上；或者⑵鎳氫電池柜I內(nèi)單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜I帶電狀態(tài)SOC值為15%時(shí)候達(dá)到40*n mv以上,其中η為所述鎳氫電池柜I內(nèi)單體電池的數(shù)量；或者(3)鎳氫電池柜I以IC倍率放電至單體電池平均電壓達(dá)到1200*n mv時(shí)候的鎳氫電池柜I帶電狀態(tài)SOC值，與上一次均衡結(jié)束后第一次以IC倍率放電至單體電池平均電壓達(dá)到1200*n mv時(shí)候的鎳氫電池柜I帶電狀態(tài)SOC值的差值達(dá)到15%以上，其中η為鎳氫電池柜I內(nèi)單體電池的數(shù)量；或者(4)鎳氫電池柜I的充電或放電電流I與L個(gè)鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對(duì)值大于50%時(shí)，能量管理系統(tǒng)EMS確認(rèn)充電/放電機(jī)無(wú)錯(cuò)誤和報(bào)警信息即不存在不滿足充電或放電功能要求的異常情況，能量管理系統(tǒng)EMS向電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出針對(duì)電池柜I的均衡維護(hù)工作指令，電池管理系統(tǒng)BMS接收到能量管理系統(tǒng)EMS進(jìn)入均衡維護(hù)工作模式的指令，電池管理系統(tǒng)BMS接收并聯(lián)控制柜中智能開(kāi)關(guān)Κ1、Κ2狀態(tài)反饋信息，如果Kl和Κ2處于閉合狀態(tài)，則電池管理系統(tǒng)BMS向并聯(lián)控制柜發(fā)出斷開(kāi)Kl和Κ2的指令，并聯(lián)控制柜執(zhí)行該指令，電池管理系統(tǒng)BMS進(jìn)一步確認(rèn)Kl和Κ2處于斷開(kāi)狀態(tài)后，電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出閉合智能開(kāi)關(guān)Kjl指令，智能開(kāi)關(guān)Kjl執(zhí)行閉合完成與充電/放電機(jī)的電路導(dǎo)通，能量管理系統(tǒng)EMS接收電池管理系統(tǒng)BMS信息確認(rèn)Kl和Κ2處于斷開(kāi)狀態(tài)、Kjl處于閉合狀態(tài)，能量管理系統(tǒng)EMS向充電/放電機(jī)發(fā)出充電或放電功率指令，充電/放電機(jī)進(jìn)行逆變工作，對(duì)電池柜I進(jìn)行充電或放電的操作，電池柜I處于均衡維護(hù)模式。待均衡維護(hù)處理完成，能量管理系統(tǒng)EMS向充電/放電機(jī)發(fā)出結(jié)束命令，充電/放電機(jī)功率降為零，然后能量管理系統(tǒng)EMS向電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出電池柜I均衡維護(hù)結(jié)束指令，電池管理系統(tǒng)BMS指揮Kjl斷開(kāi)。
[0046]當(dāng)微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機(jī)模式、并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式三種模式中的任何一種，如果鎳氫電池柜I發(fā)生:(I)鎳氫電池柜I帶電狀態(tài)SOC值與L個(gè)鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC平 均值之間的差值達(dá)到15%以上；或者(2)鎳氫電池柜I單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜I帶電狀態(tài)SOC為15%時(shí)候達(dá)到40n mv以上,其中η為鎳氫電池柜I內(nèi)單體電池的數(shù)量；或者(3)鎳氫電池柜I充電或放電電流I與L個(gè)鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足(1-1ave)/Iave的絕對(duì)值大于50%時(shí)，電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)送并聯(lián)斷開(kāi)指令給并聯(lián)控制柜，并聯(lián)控制柜中的智能開(kāi)關(guān)Κ1、K2執(zhí)行電池管理系統(tǒng)BMS指令斷開(kāi)電路，由于單向二極管Dl、D2的單向性，此時(shí)鎳氫電池柜I就實(shí)現(xiàn)了與其它鎳氫電池柜的斷開(kāi)，而其它鎳氫電池柜的工作并不受到大的影響，只是由于鎳氫電池柜I斷開(kāi)而脫離工作，鎳氫電池柜I原來(lái)承擔(dān)的放電電流分?jǐn)偟狡渌逆嚉潆姵毓窆ぷ麟娏髦?，而鎳氫電池柜I的信息經(jīng)由電池管理系統(tǒng)BMS采集，并發(fā)送至能量管理系統(tǒng)EMS，由能量管理系統(tǒng)EMS按照事先設(shè)置的均衡策略進(jìn)行決策，進(jìn)入到相應(yīng)的均衡維護(hù)模式，而其他鎳氫電池柜仍為并聯(lián)放電模式，微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于并聯(lián)放電模式和均衡維護(hù)模式的耦合。
【權(quán)利要求】
1.一種微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于:多個(gè)并聯(lián)電連接的鎳氫電池柜、并聯(lián)控制柜、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、交流配電柜、市電依次雙向電連接；交流配電柜還與用電負(fù)荷端單向電連接，也與充電/放電機(jī)雙向電連接；電池管理系統(tǒng)一端與能量管理系統(tǒng)雙向連接，另一端則分別與鎳氫電池柜、并聯(lián)控制柜、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、充電/放電機(jī)雙向連接；所述能量管理系統(tǒng)分別與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、充電/放電機(jī)雙向連接；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其交流端通過(guò)交流配電柜與市電相連接； 所述充電/放電機(jī)與鎳氫電池柜雙向電連接，且在鎳氫電池柜正極端與充電/放電機(jī)正極端的連接電路上設(shè)置有熔斷器，在鎳氫電池柜負(fù)極端與充電/放電機(jī)負(fù)極端的連接電路上設(shè)置有智能開(kāi)關(guān)； 所述并聯(lián)控制柜中，單向二極管與智能開(kāi)關(guān)并聯(lián)后與熔斷器串聯(lián)，然后連接到電池柜的正極端，形成電路；單向二極管與智能開(kāi)關(guān)并聯(lián)后，連接到電池柜的負(fù)極端，形成電路。
2.如權(quán)利要求1所述的一種微網(wǎng)鎳氫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于:具有可在并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機(jī)模式、均衡維護(hù)模式中的一種模式下運(yùn)行的功能，或者具有可在均衡維護(hù)模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機(jī)模式三種模式的任意耦合中的一種模式下運(yùn)行的功能。
【文檔編號(hào)】H02J3/32GK203787968SQ201320780353
【公開(kāi)日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2013年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月2日
【發(fā)明者】劉宏兵, 卓亨, 黃蘭妮, 周樹(shù)良, 夏敏 申請(qǐng)人:深圳先進(jìn)儲(chǔ)能材料國(guó)家工程研究中心有限公司