本實(shí)用新型涉及一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，屬于電氣技術(shù)學(xué)科的電力電子變換技術(shù)領(lǐng)域，適用于儲(chǔ)能、電池充放電等應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠平抑光伏風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)生的功率波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的“削峰填谷”，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性，對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行帶來革命性的影響。電池儲(chǔ)能具有循環(huán)效率高、工況轉(zhuǎn)換快、電站建設(shè)用地要求不高、地理適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，適合大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用，將極大促進(jìn)我國(guó)智能電網(wǎng)發(fā)展，具有巨大的市場(chǎng)前景。

目前國(guó)內(nèi)外電池儲(chǔ)能系統(tǒng)主要采用集中式儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，將電池組串并聯(lián)組合形成電池堆并通過單級(jí)交直流變換器直接并網(wǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單但對(duì)電池一致性要求較高，從而增加電池成本；部分電池儲(chǔ)能系統(tǒng)采用分布式并聯(lián)結(jié)構(gòu)，但是采用功率均分或者根據(jù)電池SOC特性進(jìn)行功率分配，難以適應(yīng)初始狀態(tài)不同的電池二次利用場(chǎng)合。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)問題的缺陷，提供一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，解決現(xiàn)有電池儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)電池一致性要求高、成本高等問題，適用于大規(guī)模的儲(chǔ)能應(yīng)用。

根據(jù)本實(shí)用新型，提供一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括：

至少一臺(tái)儲(chǔ)能電池；

至少一臺(tái)電池儲(chǔ)能變換器；以及

一集中控制單元；

其中，每一儲(chǔ)能電池分別與每一電池儲(chǔ)能變換器相連接，所述至少一臺(tái)電池儲(chǔ)能變換器的輸出端并聯(lián)連接至并網(wǎng)電網(wǎng)；

所述集中控制單元通過通訊網(wǎng)絡(luò)與每一儲(chǔ)能電池以及每一電池儲(chǔ)能變換器相連接。

優(yōu)選地，所述儲(chǔ)能電池包括電池組以及電池能量管理系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述電池組采用一次使用電池或者采用二次使用的廢舊電池。

優(yōu)選地，所述電池能量管理系統(tǒng)能夠進(jìn)行單體電池電壓測(cè)量、單體電池溫度測(cè)量、電池電流測(cè)量、估算電池荷電狀態(tài)和電池健康狀態(tài)、以及將測(cè)量數(shù)據(jù)上傳至集中控制單元。

優(yōu)選地，所述電池儲(chǔ)能變換器包括能量變換裝置與控制電路。

優(yōu)選地，所述能量變換裝置采用DC-DC加DC-AC兩級(jí)變換電路，實(shí)現(xiàn)電池低壓向電網(wǎng)高壓的轉(zhuǎn)換。

優(yōu)選地，所述控制電路包括采樣模塊、鎖相模塊、閉環(huán)控制模塊、驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊和通訊模塊；

其中，所述采樣模塊對(duì)三相交流電壓、三相交流電流、雙向直流變換器輸入電壓、直流電壓、直流電流進(jìn)行采樣，將三相交流電壓采樣值送入鎖相模塊，將三相交流電流采樣值、直流電壓采樣值、直流電流采樣值送入閉環(huán)控制模塊，將三相交流電壓采樣值、三相交流電流采樣值和直流電壓采樣值、直流電流采樣值送入通訊模塊；

所述鎖相模塊對(duì)三相交流電壓采樣值進(jìn)行鎖相，獲得三相交流電壓的相位信息，并將所獲取的相位信息送入閉環(huán)控制模塊與驅(qū)動(dòng)模塊；

所述閉環(huán)控制模塊對(duì)能量變換裝置輸出的有功功率、無功功率進(jìn)行計(jì)算，并分別與集中控制單元發(fā)出的有功功率指令、無功功率指令相比較，所得的誤差值送入控制計(jì)算環(huán)節(jié)，控制計(jì)算環(huán)節(jié)輸出有功電流指令與無功電流指令；

所述閉環(huán)控制模塊利用三相交流電壓的相位信息對(duì)三相交流電流進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，變換為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流有功電流與交流無功電流，交流有功電流、交流無功電流分別與給定的交流有功電流指令值、交流無功電流指令值相比較，獲得交流有功電流誤差值與交流無功電流誤差值，并送入控制計(jì)算環(huán)節(jié)，控制計(jì)算環(huán)節(jié)輸出交流有功調(diào)制電壓與交流無功調(diào)制電壓信息，送入DC-AC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊；

所述閉環(huán)控制模塊將直流電壓指令值與直流電壓檢測(cè)值做比較，送入控制計(jì)算環(huán)節(jié)；控制計(jì)算環(huán)節(jié)輸出變換器調(diào)制電壓信息，并送入DC-DC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊；

所述DC-AC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊根據(jù)輸入的交流電壓相位、交流有功調(diào)制電壓和交流無功調(diào)制電壓產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，送入交直流變流器；

所述DC-DC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊根據(jù)DC-DC變換器調(diào)制電壓信息生成對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，送入DC-DC變換器；

所述通訊模塊將三相交流電壓、三相交流電流、直流電壓、直流電流信息上傳至集中控制單元，并接收集中控制單元發(fā)送的有功功率指令和無功功率指令。

優(yōu)選地，所述鎖相模塊的鎖相方法包括但不限于：過零鎖相、DQ鎖相；

所述控制計(jì)算環(huán)節(jié)采用一控制算法，所述控制算法包括但不限于：PI控制算法、超前控制算法；

所述DC-AC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊根據(jù)交直流變流器拓?fù)淠軌虿捎玫尿?qū)動(dòng)生成算法包括但不限于：SPWM調(diào)制、SVPWM調(diào)制或多電平調(diào)制。

優(yōu)選地，所述集中控制單元包括功率分配模塊、存儲(chǔ)模塊和通訊模塊；

其中，所述功率分配模塊根據(jù)儲(chǔ)能電池上傳的電池荷電狀態(tài)和電池健康狀態(tài)信息計(jì)算各臺(tái)儲(chǔ)能電池已存儲(chǔ)的能量，根據(jù)各臺(tái)儲(chǔ)能電池儲(chǔ)存能量大小計(jì)算各臺(tái)儲(chǔ)能電池的功率分配系數(shù)，并根據(jù)功率調(diào)度指令計(jì)算各個(gè)電池儲(chǔ)能變換器的有功功率指令與無功功率指令；

所述存儲(chǔ)模塊接收各臺(tái)儲(chǔ)能電池與電池儲(chǔ)能變換器上傳的電池狀態(tài)信息、電池儲(chǔ)能變換器的工作信息；

所述通訊模塊接收儲(chǔ)能電池上傳的電池電壓、溫度、電流、電池荷電狀態(tài)與電池健康狀態(tài)，接收電池儲(chǔ)能變換器上傳的交流電壓、交流電流、直流電壓與直流電流信息，向各個(gè)電池儲(chǔ)能變換器發(fā)送有功功率指令與無功功率指令。

本實(shí)用新型的一個(gè)有益效果是：

本實(shí)用新型采用分布式儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了單臺(tái)電池的獨(dú)立并網(wǎng)，并根據(jù)各自電池儲(chǔ)能能量大小調(diào)節(jié)各個(gè)儲(chǔ)能電池輸出功率，可以適應(yīng)狀態(tài)不同的電池二次利用場(chǎng)合，具有極大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明：

圖1為根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)示意圖；

圖2為根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的雙有源橋式電路圖；

圖3為根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的三相半橋電路圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1-3，本實(shí)用新型提供了一種電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，如圖1所示，其示出了N（N≥1）臺(tái)儲(chǔ)能電池、N臺(tái)電池儲(chǔ)能變換器以及一集中控制單元，其中，每臺(tái)儲(chǔ)能電池與每臺(tái)電池儲(chǔ)能變換器相連接，N臺(tái)電池儲(chǔ)能變換器輸出端并聯(lián)連接至并網(wǎng)電網(wǎng)；集中控制單元通過通訊網(wǎng)絡(luò)與各臺(tái)儲(chǔ)能電池、電池儲(chǔ)能變換器相連接。

每一儲(chǔ)能電池包括電池組以及電池能量管理系統(tǒng)（BMS）。

每一電池組采用一次使用電池或者采用二次使用的廢舊電池。

電池能量管理系統(tǒng)能夠進(jìn)行單體電池電壓測(cè)量、單體電池溫度測(cè)量、電池電流測(cè)量、估算電池荷電狀態(tài)（SOC）和電池健康狀態(tài)（SOH）、以及將測(cè)量數(shù)據(jù)上傳至集中控制單元。

每一電池儲(chǔ)能變換器包括能量變換裝置與控制電路。

每一能量變換裝置采用DC-DC加DC-AC兩級(jí)變換電路，實(shí)現(xiàn)電池低壓向電網(wǎng)高壓的轉(zhuǎn)換，DC-DC電路采用雙有源橋式變換電路，如圖2所示；DC-AC電路采用三相半橋變換電路，如圖2所示。

替代地，DC-DC電路還可采用Buck-Boost變換器或者雙向移相全橋電路。

替代地，DC-AC電路還可采用三相三電平電路或者三相多電平電路。

根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，控制電路包括采樣模塊、鎖相模塊、閉環(huán)控制模塊、驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊和通訊模塊。

其中，采樣模塊對(duì)三相交流電壓、三相交流電流、雙向直流變換器輸入電壓、直流電壓、直流電流進(jìn)行采樣，將三相交流電壓采樣值送入鎖相模塊，將三相交流電流采樣值、直流電壓采樣值、直流電流采樣值送入閉環(huán)控制模塊，將三相交流電壓采樣值、三相交流電流采樣值和直流電壓采樣值、直流電流采樣值送入通訊模塊。

鎖相模塊對(duì)三相交流電壓采樣值進(jìn)行鎖相，獲得三相交流電壓的相位信息，鎖相模塊采用過零鎖相，鎖相獲取的相位信息送入閉環(huán)控制模塊與驅(qū)動(dòng)模塊。

替代地，鎖相模塊還可采用DQ鎖相。

閉環(huán)控制模塊對(duì)能量變換裝置輸出的有功功率、無功功率進(jìn)行計(jì)算，并分別與集中控制單元發(fā)出的有功功率指令、無功功率指令相比較，所得的誤差值送入控制計(jì)算環(huán)節(jié)，控制計(jì)算環(huán)節(jié)輸出有功電流指令與無功電流指令。

閉環(huán)控制模塊利用三相交流電壓的相位信息對(duì)三相交流電流進(jìn)行數(shù)學(xué)變換，變換為同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的交流有功電流與交流無功電流，交流有功電流、交流無功電流分別與給定的交流有功電流指令值、交流無功電流指令值相比較，獲得交流有功電流誤差值與交流無功電流誤差值，并送入控制計(jì)算環(huán)節(jié)，控制計(jì)算環(huán)節(jié)采用PI控制算法，控制計(jì)算環(huán)節(jié)輸出交流有功調(diào)制電壓與交流無功調(diào)制電壓信息，送入DC-AC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊。

閉環(huán)控制模塊將直流電壓指令值與直流電壓檢測(cè)值做比較，送入控制計(jì)算環(huán)節(jié)；控制計(jì)算環(huán)節(jié)采用PI控制算法，控制計(jì)算環(huán)節(jié)輸出變換器調(diào)制電壓信息，并送入DC-DC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊。

替代地，控制計(jì)算環(huán)節(jié)還可采用超前控制算法。

DC-AC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊根據(jù)輸入的交流電壓相位、交流有功調(diào)制電壓和交流無功調(diào)制電壓產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，送入交直流變流器，DC-AC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊采用SPWM調(diào)制。

替代地，DC-AC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊還可采用SVPWM調(diào)制或多電平調(diào)制。

DC-DC變換器驅(qū)動(dòng)發(fā)生模塊根據(jù)DC-DC變換器調(diào)制電壓信息生成對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，送入DC-DC變換器。

通訊模塊將三相交流電壓、三相交流電流、直流電壓、直流電流信息上傳至集中控制單元，并接收集中控制單元發(fā)送的有功功率指令和無功功率指令。

根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，集中控制單元包括功率分配模塊、存儲(chǔ)模塊和通訊模塊；

其中，功率分配模塊根據(jù)儲(chǔ)能電池上傳的SOC與SOH信息計(jì)算各臺(tái)儲(chǔ)能電池已存儲(chǔ)的能量，根據(jù)各臺(tái)儲(chǔ)能電池儲(chǔ)存能量大小計(jì)算各臺(tái)儲(chǔ)能電池的功率分配系數(shù)，并根據(jù)功率調(diào)度指令計(jì)算各個(gè)電池儲(chǔ)能變換器的有功功率指令與無功功率指令；

存儲(chǔ)模塊接收各臺(tái)儲(chǔ)能電池與電池儲(chǔ)能變換器上傳的電池狀態(tài)信息、電池儲(chǔ)能變換器的工作信息；

通訊模塊接收儲(chǔ)能電池上傳的電池電壓、溫度、電流、SOC與SOH，接收電池儲(chǔ)能變換器上傳的交流電壓、交流電流、直流電壓與直流電流信息，向各個(gè)電池儲(chǔ)能變換器發(fā)送有功功率指令與無功功率指令。

以上是對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說明，但本實(shí)用新型創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實(shí)用新型精神的前提下還可作出種種的等同變形或替換，這些等同的變型或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。