一種微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)，多個并聯(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荷端單向電連接，也與充電/放電機雙向電連接；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/放電機雙向連接；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其交流端通過交流配電柜與市電相連接。本實用新型的微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)，通過并聯(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、高效利用的安全問題和可靠性問題。
【專利說明】—種微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實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)鎳氫電池儲能系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]城市經(jīng)濟發(fā)展引發(fā)了一系列的社會問題，如人口增長、能源危機、環(huán)境污染、自然災(zāi)害等，其中城市用電短缺尤為嚴重。
[0003]城市用電問題具體表現(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；計劃用電與發(fā)電不匹配，用電負荷時段不均勻，造成供需矛盾和資源浪費；新能源的應(yīng)用比例低，例如風(fēng)能、太陽能的入網(wǎng)比例低，而電網(wǎng)消納更低，新能源的浪費嚴重。
[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。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)、分布式儲能平臺、負荷節(jié)能系統(tǒng)、能源管理系統(tǒng)匯集而成的小型發(fā)、配、儲、輸、送的電力系統(tǒng)，既可以與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運行，也可以孤立運行。
[0006]電池儲能系統(tǒng)作為分布式儲能平臺的重要組成部分，起著高效調(diào)配供電和用電之間的矛盾，通過電池儲能系統(tǒng)的能量存儲和釋放來實現(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，電池儲能系統(tǒng)也存在成本偏高，需要大量的電池進行串并聯(lián)以實現(xiàn)規(guī)?；芰看鎯歪尫拍芰?，需要進行較為復(fù)雜的管理和均衡，以提高電池儲能系統(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大問題，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)過串聯(lián)形成高電壓電池串后再進行間接并聯(lián)連接，但是雙向DC-DC的引入，降低了電池儲能系統(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，對電池儲能系統(tǒng)進行均衡充電或放電管理，以維持單體電池之間的相對一致性，以保證電池儲能系統(tǒng)能夠提供能量存儲和釋放的功能，但是這種方式往往帶來均衡管理成本高、均衡效率低的問題。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型旨在克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，提供一種并聯(lián)成組簡單，均衡管理簡單有效，投入成本低的微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)。本實用新型通過以下方案實現(xiàn):
[0009]一種微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)，多個并聯(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荷端單向電連接，也與充電/放電機雙向電連接；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/放電機雙向連接；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其交流端通過交流配電柜與市電相連接。
[0010]所述充電/放電機與鎳氫電池柜雙向電連接，且在鎳氫電池柜正極端與充電/放電機正極端的連接電路上設(shè)置有熔斷器，在鎳氫電池柜負極端與充電/放電機負極端的連接電路上設(shè)置有智能開關(guān)。
[0011]所述并聯(lián)控制柜中，單向二極管與智能開關(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關(guān)并聯(lián)后，連接到電池柜的負極端，形成電路。
[0012]一種微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)，具有可在并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機模式、均衡維護模式中的一種模式下運行的功能，或者具有可在均衡維護模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機模式三種模式的任意耦合中的一種模式下運行的功能。
[0013]滿足以下條件時并聯(lián)充電模式運行:(I)電池管理系統(tǒng)接收到能量管理系統(tǒng)要求進入充電模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)無錯誤和報警信息，(3)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)無錯誤和報警信息即不存在不滿足充電功能要求的異常情況。
[0014]滿足以下條件時并聯(lián)放電模式運行:(I)電池管理系統(tǒng)接收到能量管理系統(tǒng)要求進入放電模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)無錯誤和報警信息，(3)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)無錯誤和報警信息即不存在不滿足放電功能要求的異常情況。
[0015]滿足以下條件時并聯(lián)待機模式運行:(I)電池管理系統(tǒng)接收到能量管理系統(tǒng)要求進入待機模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、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)達到放電的正常截止條件)，電池管理系統(tǒng)無錯誤和報警信息。
[0016]滿足以下條件時均衡維護模式運行:(I)某個鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC偏差過大即某個鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC值與多個鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC平均值之間的差值達到15%以上；或者某個鎳氫電池柜電壓偏差過大即某個鎳氫電池柜內(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 %時候達到40*n mv以上,其中η為所述某個鎳氫電池柜內(nèi)單體電池的數(shù)量；或者某個鎳氫電池柜記憶效應(yīng)過大即某個鎳氫電池柜以某一同等倍率放電至單體電池平均電壓達到1200*n mv時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到1200*n mv時候的鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC值的差值達到15%以上，其中η為所述某個鎳氫電池柜內(nèi)單體電池的數(shù)量；或者某個鎳氫電池柜電流偏差過大即某個鎳氫電池柜的充電或放電電流I與多個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對值大于50% ；(2)充電/放電機無錯誤和報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]滿足以下條件時均衡維護模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機模式任意一種耦合的耦合模式運行，(I)微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機模式、并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式中的一種模式；(2)某個鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC偏差過大即某個鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC值與多個鎳氫電池柜SOC平均值之間的差值達到15%以上；或者某個鎳氫電池柜電壓偏差過大即某個鎳氫電池柜內(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%時候達到40*n mv以上，其中η為所述某個鎳氫電池柜內(nèi)單體電池的數(shù)量；或者某個鎳氫電池柜電流偏差過大即某個鎳氫電池柜充電或放電電流I與多個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對值大于 50%。
[0018]本發(fā)明的微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)的運行過程如下:
[0019]當能量管理系統(tǒng)EMS接收到電池管理系統(tǒng)BMS狀態(tài)正常的信息時，能量管理系統(tǒng)EMS向電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出待機指令，之后電池管理系統(tǒng)BMS向并聯(lián)控制柜發(fā)出導(dǎo)通智能開關(guān)的指令，智能開關(guān)導(dǎo)通，各鎳氫電池柜依次實現(xiàn)導(dǎo)通，形成并聯(lián)，此時微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機模式。
[0020]當能量管理系統(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)鎳氫電池儲能系統(tǒng)此時不處于并聯(lián)待機模式，則先執(zhí)行并聯(lián)待機模式相關(guān)指令動作，實現(xiàn)各鎳氫電池柜的并聯(lián)，如果微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機模式，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，此時微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)充電模式。當各鎳氫電池柜已經(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，停止對各鎳氫電池柜充電，此時微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)恢復(fù)到并聯(lián)待機模式。
[0021]當能量管理系統(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)鎳氫電池儲能系統(tǒng)此時不處于并聯(lián)待機模式，則先執(zhí)行并聯(lián)待機模式相關(guān)指令動作，實現(xiàn)各鎳氫電池柜的并聯(lián)，如果微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機模式，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,此時微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)放電模式。當各鎳氫電池柜已經(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，停止對各鎳氫電池柜放電，此時微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)恢復(fù)到并聯(lián)待機模式。
[0022]當某個鎳氫電池柜出現(xiàn)了帶電狀態(tài)SOC偏差過大或者電壓偏差過大或者電流偏差過大或者記憶效應(yīng)過大時，能量管理系統(tǒng)EMS先確認充電/放電機無錯誤和報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)出對該鎳氫電池柜均衡維護工作指令，電池管理系統(tǒng)BMS將指令發(fā)給并聯(lián)控制柜斷開并聯(lián)該鎳氫電池柜的智能開關(guān)，電池管理系統(tǒng)BMS接收到并聯(lián)控制柜斷開智能開關(guān)的信息后，給充電/放電機發(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傳回的斷開并聯(lián)控制柜的智能開關(guān)、導(dǎo)通充電/放電機的信息后，能量管理系統(tǒng)EMS向充電/放電機發(fā)出充電或放電功率指令，充電/放電機進行逆變工作，對該鎳氫電池柜進行充電或放電操作，微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)進入均衡維護模式。
[0023]當微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機模式、并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式中的一種模式，當某個鎳氫電池柜出現(xiàn)了帶電狀態(tài)SOC偏差過大或者電壓偏差過大或者電流偏差過大時，電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)送并聯(lián)斷開指令給并聯(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鎳氫電池柜的智能開關(guān)斷開，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)置的均衡策略進行決策，進入到相應(yīng)的均衡維護模式，此時微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)就處于均衡維護模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機模式任意一種稱合的稱合模式。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)，具有以下特點和優(yōu)點:
[0025]1、有利于微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)的規(guī)?；瘮U展。本實用新型以較低的成本，較好的解決了微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)規(guī)?；^程中，需進行大量并聯(lián)控制的問題。通過并聯(lián)控制柜的設(shè)置，既實現(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)鎳氫電池儲能系統(tǒng)的高效均衡和高效利用。獨立的充電/放電機和均衡電路的設(shè)置，可以在基本不影響微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)整體運行工作的前提下，對鎳氫電池儲能系統(tǒng)的局部進行均衡維護處理，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。
[0027]3、有利于微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)的安全性。并聯(lián)控制柜和獨立均衡設(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)始終處于一個可靠和相對穩(wěn)定的狀態(tài)，極大提升了微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)的安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1實施例1中微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
[0029]圖2實施例1中電池柜的結(jié)構(gòu)示意圖
[0030]圖3實施例1中電池托的結(jié)構(gòu)示意圖
[0031]圖4實施例1中微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)的工作原理圖
【具體實施方式】
[0032]實施例只是為了說明本實用新型的一種實現(xiàn)方式，不作為對本實用新型保護范圍的限制性說明。
[0033]實施例1
[0034]一種微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)，如圖1所示，L個并聯(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荷端單向電連接，也與充電/放電機雙向電連接；充電/放電機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/放電機實現(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/放電機實現(xiàn)雙向通信連接；能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其交流端通過交流配電柜與市電相連接。
[0035]L個鎳氫電池柜之間通過并聯(lián)控制柜進行并聯(lián)電連接。如圖2所示，鎳氫電池柜包括M個相互串聯(lián)的電池托；如圖3所示，電池托包括N個相互串聯(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/放電機的負極端與鎳氫電池柜的負極端電連接并在連接電路上設(shè)置有可接受遠程信息控制的智能開關(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個單向二極管D、m個智能開關(guān)K及m/2熔斷器FUSE，其中m為電池柜數(shù)量L的2倍。一個單向二極管D與一個智能開關(guān)K并聯(lián)后與一個熔斷器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 個單向二極管D與一個智能開關(guān)K并聯(lián)后，連接到電池柜的負極端，形成m/2條電路并聯(lián)接入能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS提供的直流負極端B。
[0038]微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)，具有可在并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機模式、均衡維護模式中的一種模式下運行的功能，或者具有可在均衡維護模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機模式三種模式的任意耦合中的一種模式下運行的功能。
[0039]本實施例中的微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)的運行過程如下:
[0040]微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)通電后，能量管理系統(tǒng)EMS監(jiān)測到電池管理系統(tǒng)BMS上傳的信息，確認鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)BMS無錯誤和報警信息，能量管理系統(tǒng)EMS向電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出進入并聯(lián)待機模式工作指令，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行均衡維護的鎳氫電池柜，因此所有的并聯(lián)控制柜中的智能開關(guān)K1、K2、K3、K4、....、Km-l、Km接收到閉合信號指令，逐次進行閉合動作，實現(xiàn)所有鎳氫電池柜的 并聯(lián)，微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機模式。
[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行充電的指令，確認鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)BMS無錯誤和報警信息，確認能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS無錯誤和報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)控制柜中的智能開關(guān)K1、K2、K3、K4、….、Km-l、Km當前狀態(tài)反饋到能量管理系統(tǒng)EMS，如果智能開關(guān)Kl、K2、K3、K4、....、Km-UKm是閉合狀態(tài)，則表明微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)已經(jīng)處于并聯(lián)待機模式，如果智能開關(guān)KU K2、K3、K4、….、Km-1、Km是斷開狀態(tài)，則電池管理系統(tǒng)BMS執(zhí)行并聯(lián)待機模式的工作指令使得智能開關(guān)K1、K2、K3、K4、....、Km-l、Km進行閉合動作并達到閉合狀態(tài)。能量管理系統(tǒng)EMS確認電池管理系統(tǒng)BMS已經(jīng)處于并聯(lián)待機模式后，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)鎳氫電池儲能系統(tǒng)進行并聯(lián)充電模式。
[0042]當鎳氫電池柜已經(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，停止對鎳氫電池柜充電，此時微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)恢復(fù)到并聯(lián)待機模式。
[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行放電的指令，確認鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統(tǒng)BMS無錯誤和報警信息，確認能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS無錯誤和報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)控制柜中的智能開關(guān)K1、K2、K3、K4、….、Km-l、Km當前狀態(tài)反饋到能量管理系統(tǒng)EMS，如果智能開關(guān)Kl、K2、K3、K4、....、Km-UKm是閉合狀態(tài)，則表明微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)已經(jīng)處于并聯(lián)待機模式，如果智能開關(guān)K1、K2、K3、K4、….、Km-1、Km是斷開狀態(tài)，則電池管理系統(tǒng)BMS執(zhí)行并聯(lián)待機模式的工作指令使得智能開關(guān)K1、K2、K3、K4、....、Km-l、Km進行閉合動作并達到閉合狀態(tài)。能量管理系統(tǒng)EMS確認電池管理系統(tǒng)BMS已經(jīng)處于并聯(lián)待機模式后，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，進行電能逆變，微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)進行并聯(lián)放電模式。
[0044]當鎳氫電池柜已經(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，停止對鎳氫電池柜的放電，此時微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)恢復(fù)到并聯(lián)待機模式。
[0045]當鎳氫電池柜I出現(xiàn):⑴鎳氫電池柜I帶電狀態(tài)SOC值與L個鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC平均值之間的差值達到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%時候達到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到1200*n mv時候的鎳氫電池柜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到1200*n mv時候的鎳氫電池柜I帶電狀態(tài)SOC值的差值達到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個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對值大于50%時，能量管理系統(tǒng)EMS確認充電/放電機無錯誤和報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)出針對電池柜I的均衡維護工作指令，電池管理系統(tǒng)BMS接收到能量管理系統(tǒng)EMS進入均衡維護工作模式的指令，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進一步確認Kl和Κ2處于斷開狀態(tài)后，電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)出閉合智能開關(guān)Kjl指令，智能開關(guān)Kjl執(zhí)行閉合完成與充電/放電機的電路導(dǎo)通，能量管理系統(tǒng)EMS接收電池管理系統(tǒng)BMS信息確認Kl和Κ2處于斷開狀態(tài)、Kjl處于閉合狀態(tài)，能量管理系統(tǒng)EMS向充電/放電機發(fā)出充電或放電功率指令，充電/放電機進行逆變工作，對電池柜I進行充電或放電的操作，電池柜I處于均衡維護模式。待均衡維護處理完成，能量管理系統(tǒng)EMS向充電/放電機發(fā)出結(jié)束命令，充電/放電機功率降為零，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均衡維護結(jié)束指令，電池管理系統(tǒng)BMS指揮Kjl斷開。
[0046]當微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)待機模式、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個鎳氫電池柜帶電狀態(tài)SOC平 均值之間的差值達到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%時候達到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個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足(1-1ave)/Iave的絕對值大于50%時，電池管理系統(tǒng)BMS發(fā)送并聯(lián)斷開指令給并聯(lián)控制柜，并聯(lián)控制柜中的智能開關(guān)Κ1、K2執(zhí)行電池管理系統(tǒng)BMS指令斷開電路，由于單向二極管Dl、D2的單向性，此時鎳氫電池柜I就實現(xiàn)了與其它鎳氫電池柜的斷開，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斷開而脫離工作，鎳氫電池柜I原來承擔的放電電流分攤到其它的鎳氫電池柜工作電流中，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)置的均衡策略進行決策，進入到相應(yīng)的均衡維護模式，而其他鎳氫電池柜仍為并聯(lián)放電模式，微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)處于并聯(lián)放電模式和均衡維護模式的耦合。
【權(quán)利要求】
1.一種微網(wǎng)鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征在于:多個并聯(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荷端單向電連接，也與充電/放電機雙向電連接；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/放電機雙向連接；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其交流端通過交流配電柜與市電相連接； 所述充電/放電機與鎳氫電池柜雙向電連接，且在鎳氫電池柜正極端與充電/放電機正極端的連接電路上設(shè)置有熔斷器，在鎳氫電池柜負極端與充電/放電機負極端的連接電路上設(shè)置有智能開關(guān)； 所述并聯(lián)控制柜中，單向二極管與智能開關(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關(guān)并聯(lián)后，連接到電池柜的負極端，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)待機模式、均衡維護模式中的一種模式下運行的功能，或者具有可在均衡維護模式與并聯(lián)充電模式、并聯(lián)放電模式、并聯(lián)待機模式三種模式的任意耦合中的一種模式下運行的功能。
【文檔編號】H02J3/32GK203787968SQ201320780353
【公開日】2014年8月20日 申請日期: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, 周樹良, 夏敏 申請人:深圳先進儲能材料國家工程研究中心有限公司