一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)，其特征在于：所述的管理系統(tǒng)包括鋅溴液流電池的五個電堆串聯(lián)后，接入DC/DC變流器的低壓端，DC/DC變流器隔離升壓后分為16路并聯(lián)輸出到DC Bus直流總線上；鋰電池分為4路變流器接入DC/DC變流器的低壓端，與鋅溴液流電池在DC Bus直流總線上匯流統(tǒng)一輸出，構(gòu)成直流輸出端口，直接與PCS的直流端連接。本實用新型的優(yōu)點解決了傳統(tǒng)微網(wǎng)系統(tǒng)中單一電池應用的缺陷，即克服了鋰電池的不能長時間深度放電種種技術(shù)問題及液流電池不能快速倍率放電等等問題，大大擴展了未來微網(wǎng)和智能電網(wǎng)中儲能的應用規(guī)模和應用前景，具有極高的推廣價值。
【專利說明】
一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及鋰電池與鋅溴液流電池的綜合利用領(lǐng)域，特別涉及一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]鋰電池是一款優(yōu)秀的動力電池，充放電效率高，能倍率放電等，但在大容量電力儲能應用時由于大容量的鋰電池是由多個單電池組成的，當容量大到一定程度，單電池的數(shù)量達到一定數(shù)量后，電池間的一致性問題就突出出來。同時鋰電池對充放電有著嚴格的要求，過充或過放都會造成電池起火爆炸，特別是大容量應用時，電池串并聯(lián)數(shù)量很多時，安全性問題就猶為突出。
[0003]溴化鋅電解液是一種弱酸性鹽溶液，在化學反應過程中無毒、無害、無任何有毒物質(zhì)產(chǎn)生，無任何可燃氣體析出整體系統(tǒng)安全環(huán)保;充放電深度可達100%，即使在SOC在10%以下仍可按額定功率放電；鋅溴電池的能量密度在100Wh/L以上，利用其液流特性可做為大容量電池，最小模塊為50kWh，最大為IMffh，多臺模塊并聯(lián)可組成百兆瓦級系統(tǒng)。適用與太陽能、風能等大規(guī)模再生能源配套，作為能量型儲能電池。同時鋅溴電池的運行溫度范圍為-30?50 °C間，可適應我國北方在區(qū)寒冷的冬季和南方酷熱的夏季。電池系統(tǒng)的使用壽命可超過20年，電解液在運行過程中無損耗，可長期可無限次循環(huán)使用；電堆壽命在深度充放電的情況下可充放5000次;在淺充淺放的情況下可超過10000次，電堆失效后只需更換電堆，其它部件仍可繼續(xù)使用，更換電堆的費用僅占系統(tǒng)費用的10%左右。但是鋅溴液流儲能電池的能量效率只有70%，低于鈉硫電池和鋰電池;鋅溴電池系統(tǒng)在首次啟動運行時需要有十五分鐘的啟動時間，用于對電解液循環(huán)系統(tǒng)進行預運行。鋅溴電池系統(tǒng)是能量型電池，最大放電倍率為0.5C，沒有動力電池能倍率放電的優(yōu)勢。
[0004]綜上所示，如何將鋰電池與鋅溴電池按一定的配比組合為一體，充分發(fā)揮鋰電池和鋅溴電池的優(yōu)勢，形成不同電池間優(yōu)勢互補的一種技術(shù)策略是現(xiàn)有技術(shù)需要解決的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)，將鋰電池與鋅溴電池按一定的配比組合為一體，充分發(fā)揮鋰電池和鋅溴電池的優(yōu)勢。
[0006]為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是，一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的管理系統(tǒng)包括鋅溴液流電池的五個電堆串聯(lián)后，接入DC/DC變流器的低壓端，DC/DC變流器隔離升壓后分為16路并聯(lián)輸出到DC Bus直流總線上;鋰電池分為4路變流器接入DC/DC變流器的低壓端，與鋅溴液流電池在DC Bus直流總線上匯流統(tǒng)一輸出，構(gòu)成直流輸出端口，直接與PCS的直流端連接。
[0007]所述的DC/DC變流器輸出端20路變流器的通訊端同時接進入主控制器，主控制器對管理系統(tǒng)的每個變流器下發(fā)充放電指令。
[0008]所述的主控制器設(shè)有一個標準以太網(wǎng)通訊接口，主控制器通過太網(wǎng)通訊接口連接至SCADA上位機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸交換。
[0009]一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)，由于采用上述的結(jié)構(gòu)，本實用新型的優(yōu)點解決了傳統(tǒng)微網(wǎng)系統(tǒng)中單一電池應用的缺陷，即克服了鋰電池的不能長時間深度放電種種技術(shù)問題及液流電池不能快速倍率放電等等問題，大大擴展了未來微網(wǎng)和智能電網(wǎng)中儲能的應用規(guī)模和應用前景，具有極高的推廣價值。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明；
[0011]圖1為本實用新型一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]現(xiàn)在的微網(wǎng)或智能電網(wǎng)系統(tǒng)中對儲能電池的要求即有瞬時的調(diào)頻調(diào)峰的要求，又有長時間充放電的削峰填谷的要求，而現(xiàn)有的微網(wǎng)配置只采用單一的鋰電池，或液流電池，不能完全響應微網(wǎng)的需求，導致儲能電池的應用無法快速發(fā)展。
[0013]要滿足微網(wǎng)的不同應用需求，就必須結(jié)合動力電池和能量型電池，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，全面響應微網(wǎng)系統(tǒng)的各種需求，這才是儲能電池發(fā)展的主導方向。
[0014]本實用新型在上述應用需求和原設(shè)計弊端的基礎(chǔ)上，混合儲能系統(tǒng)顯得尤為重要，如圖1所示，本實用新型包括鋅溴液流電池的五個電堆串聯(lián)后，接入DC/DC變流器的低壓端，DC/DC變流器隔離升壓后分為16路并聯(lián)輸出到DCBus直流總線上;鋰電池分為4路變流器接入DC/DC變流器的低壓端，與鋅溴液流電池在DC Bus直流總線上匯流統(tǒng)一輸出，構(gòu)成直流輸出端口，直接與PCS的直流端連接。
[0015]DC/DC變流器輸出端20路變流器的通訊端同時接進入主控制器，主控制器對管理系統(tǒng)的每個變流器下發(fā)充放電指令。主控制器設(shè)有一個標準以太網(wǎng)通訊接口，主控制器通過太網(wǎng)通訊接口連接至SCADA上位機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸交換。
[0016]鋅溴液流電池系統(tǒng)內(nèi)，五個電堆串聯(lián)后，接入DC/DC變流器的低壓端，每個電堆端口電壓為100VDC，串聯(lián)后為500VDC，變流器的一端500VDC，經(jīng)隔離升壓后為800VDC，共16路變流器，變流器在800VDC端進行并聯(lián)。
[0017]具體的，鋰電池系統(tǒng)內(nèi)，50kWh為一個標準模塊，接入鋰電池DC/DC變流器的低壓端，共4路變流器，統(tǒng)一升壓至800VDC。與鋅溴液流電池在DC Bus直流總線上匯流，統(tǒng)一輸出，直流總線端為整個系統(tǒng)的電氣輸出端口，可直接與PCS的直流端連接。
[0018]在20路變流器通訊端同時接進入主控制器，此主控制器的作用相當于統(tǒng)一控制系統(tǒng)的中樞神經(jīng)，下層系統(tǒng)通過與通訊與每個變流器進行對話，并可對整個系統(tǒng)的充放電下發(fā)指令，并控制整個系統(tǒng)的充放電邏輯。主控制器同時輸出一個標準以太網(wǎng)通訊接口，系統(tǒng)內(nèi)的所有數(shù)據(jù)可通過此通訊接口接至SCADA上位機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸交換。
[0019]現(xiàn)有微網(wǎng)中應用的混合儲能系統(tǒng)一般都采用在交流側(cè)匯流的傳統(tǒng)控制模式。該控制模式設(shè)計簡單，較為成熟，針對不同的電池分開進行獨立的控制，相互之間沒有影響。缺點是多種電池混合，每種電池都要配有各自的逆變器裝置，一則效率低(都有直流到交流的變流損耗)，二則成本高，逆變器配置數(shù)量較多。
[0020]本實用新型混合儲能電池管理和控制系統(tǒng)采用直流側(cè)匯流控制作為一個標準設(shè)計，與微網(wǎng)需求相適應，獨立控制。直流側(cè)匯流控制設(shè)計易于能源控制和調(diào)度，大大降低成本，提供效率并且易于擴展，從技術(shù)和結(jié)構(gòu)上全面保證了系統(tǒng)的安全可靠性。
[0021]本實用新型與其它充放電設(shè)備的接口在于直流母線，直流母線的標稱值是800VDC，可根據(jù)項目需求任意設(shè)置每種電池的充放電電壓范圍，即可以設(shè)備鋰電池優(yōu)先充電，也可以設(shè)置液流電池優(yōu)先放電等。設(shè)置后充放電控制是根據(jù)母線電壓的高低來自動匹配。
[0022]上面結(jié)合附圖對本實用新型進行了示例性描述，顯然本實用新型具體實現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本實用新型技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應用于其它場合的，均在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的管理系統(tǒng)包括鋅溴液流電池的五個電堆串聯(lián)后，接入DC/DC變流器的低壓端，DC/DC變流器隔離升壓后分為16路并聯(lián)輸出到DC Bus直流總線上;鋰電池分為4路變流器接入DC/DC變流器的低壓端，與鋅溴液流電池在DC Bus直流總線上匯流統(tǒng)一輸出，構(gòu)成直流輸出端口，直接與PCS的直流端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的DC/DC變流器輸出端20路變流器的通訊端同時接進入主控制器，主控制器對管理系統(tǒng)的每個變流器下發(fā)充放電指令。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于鋰電池與鋅溴液流電池的混合儲能管理系統(tǒng)，其特征在于:所述的主控制器設(shè)有一個標準以太網(wǎng)通訊接口，主控制器通過太網(wǎng)通訊接口連接至SCADA上位機，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸交換。
【文檔編號】H01M16/00GK205595428SQ201620433727
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月12日
【發(fā)明人】楊波, 張紅瑾, 殷俊, 秦小州, 馮先進, 史培森, 吳慶
【申請人】安徽美能儲能系統(tǒng)有限公司