一种电网储能系统及其储能装置均衡控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种电网储能系统及其储能装置均衡控制方法，电网储能系统包括三相储能支路，各储能支路中设置有至少两个储能装置；各储能装置包括双向变换器、储能模块和直流母线，每相储能直流中各储能装置的双向变换器交流侧级联，直流侧连接相应的直流母线；储能模块包括至少两个储能单元，各储能单元包括一个储能电池和一个DC/DC变换器，各DC/DC变换器的一侧连接相应的储能电池，另一侧级联，与相应的直流母线连接。本发明专利技术提供的技术方案，将储能单元级联成储能模块，将各储能模块级联成电网储能系统，通过各储能单元对各储能电池进行调节，通过各储能模块对整个储能系统的并网和离网状态进行调节，从而降低对储能系统的控制难度。

A grid energy storage system and its energy storage device equalization control method

The invention provides a grid energy storage system and a balanced control method for its energy storage device. The grid energy storage system comprises three-phase energy storage branches, each of which is provided with at least two energy storage devices, and each energy storage device comprises a bidirectional converter, an energy storage module and a DC bus, and bidirectional conversion of the energy storage devices in each phase of the energy storage DC. The AC side of the converter is cascaded and the DC side is connected with the corresponding DC bus. The energy storage module consists of at least two energy storage units, each of which consists of an energy storage battery and a DC/DC converter. The technical scheme provided by the invention cascades energy storage units into energy storage modules, cascades each energy storage module into a grid energy storage system, adjusts each energy storage battery through each energy storage unit, and adjusts the grid connection and off-grid state of the entire energy storage system through each energy storage module, thereby reducing the difficulty of controlling the energy storage system.

【技术实现步骤摘要】
一种电网储能系统及其储能装置均衡控制方法
本专利技术属于电网储能
，具体涉及一种电网储能系统及其储能装置均衡控制方法。
技术介绍
大规模储能技术是我国可再生能源发电利用的关键支撑技术。针对大规模可再生能源发电的接入，一方面能够通过储能技术与可再生能源发电的联合，减少电网的随机性并提高其可调性；另一方面通过电网级的储能应用增强电网对可再生能源发电的适应性。对于后者，储能作为电网的可调度资源，具有更大的应用价值和应用空间。在电网级应用中，需要储能进行秒至小时级的多时间尺度功率支撑，而电池储能技术由于具有四象限调节能力、效率高、安装灵活等特点，被认为在电网级应用中具有广阔的应用前景。在各种储能载体中，电池储能系统(BatteryEnergyStorageSystem，BESS)因其无运动部件、对场地无特殊要求、动态特性好、能量密度高等特点，被用于风/光等可再生能源的波动功率平滑和电网友好接入、城网调频调峰以及重要负荷应急保障等场合。电池是BESS实现电能存储和释放的主要载体，其容量大小及运行状态直接关系着储能系统的能量转换能力及其安全可靠性。因受电池单体端电压低、比能量及比功率有限、充放电倍率不高等因素的制约，BESS的电池系统一般由大量电池单体经串并联后而组成。由电池单体经串/并联成组的方式较多，在实际应用中一般先由多个电池单体经串/并联后形成电池模块，再将多个电池模块串联成电池串，最后由多个电池串经过串并联组配后形成电池模组。现有电池储能电站多通过储能系统单元并联扩展形成一定规模，对于百兆瓦级电池储能站，需要上百个电池储能系统并联运行扩容，如此便增加了电池储能系统的控制难度，储能系统运行的稳定性和控制精度不能得到保证；并且众多的电池单体串并联，会由于电池单体的不一致性，导致储能电池模组内部各个并联的电池簇之间存在环流，影响储能电池模组的工作效率和安全性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种电网储能系统及其储能装置均衡控制方法，用于提高电网储能系统运行的稳定性。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：系统方案1：一种电网储能系统，包括三相储能支路，每相储能支路中设置有至少两个储能装置；各储能装置包括一个双向变换器、一个储能模块和直流母线，每相储能直流中各储能装置的双向变换器交流侧级联，直流侧连接相应的直流母线；所述储能模块包括至少两个储能单元，每个储能单元包括一个储能电池和一个DC/DC变换器，各DC/DC变换器的其中一侧连接相应的储能电池，另一侧级联，与相应的直流母线连接。本专利技术提供的技术方案，将储能单元级联形成储能模块，然后再将各储能模块级联，形成电网储能系统，通过控制各储能单元能够对各储能电池进行调节，通过调节各储能模块能够对整个储能系统的并网和离网状态进行调节，从而保证电网储能系统的稳定性，并提高对电网储能系统的控制精度。系统方案2：在系统方案1的基础上，各直流母线通过滤波电感连接相应的DC/DC变换器。设置滤波电感，能够滤除级联电路中的交流分量，防止出现冲击电压而对级联电路造成损害。系统方案3：在系统方案1或2的基础上，还包括隔离变压器，各储能支路连接所述隔离变压器的原边，隔离变压器的副边用于连接电网。设置隔离变压器，不仅能够调节电网储能系统从电网取电的电压等级，还能够防止电网对储能系统造成损害。系统方案4：在系统方案3的基础上，所述三相储能支路采用星形连接。系统方案5：在系统方案3的基础上，所述隔离变压器的原边线路上设置有相应的电感器和电容器。设置电感器和电容器构成LC滤波电路，能够对储能系统线路上的电压和电流进行高频滤波处理。系统方案6：在系统方案3的基础上，所述隔离变压器的副边线路上设置有相应的断路器。方法方案1：一种如系统方案1所述电网储能系统的储能装置均衡控制方法，包括如下步骤：(1)获取各相储能支路的电压偏移量；(2)在各相储能支路调制波的基础上分别增加相应的偏移量，对各相储能支路的调制波进行校正；(3)将校正后的各相储能支路调制波与移相三角载波相比较，生成PWM脉冲，对各相的储能装置进行均衡控制。方法方案2，在方法方案1的基础上，所述各相储能支路的偏移量根据各储能装置的等效荷电状态值与相应相等值的误差放大得到。方法方案3：在方法方案1或2的基础上，各相储能支路偏移量与相应相电流的相位相同。附图说明图1为实施例中电网储能系统的结构原理图；图2为实施例中储能装置的结构原理图；图3为实施例中储能模块与相应直流母线的结构原理图；图4为实施例中储能单元的储能均衡调节原理图；图5为实施例中储能装置间的储能均衡调节原理图。具体实施方式本专利技术提供一种电网储能系统及其储能装置均衡控制方法，用于提高电网储能系统运行的稳定性。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种电网储能系统，包括三相储能支路，每相储能支路中设置有至少两个储能装置；各储能装置包括一个双向变换器、一个储能模块和直流母线，每相储能直流中各储能装置的双向变换器交流侧级联，直流侧连接相应的直流母线；所述储能模块包括至少两个储能单元，每个储能单元包括一个储能电池和一个DC/DC变换器，各DC/DC变换器的其中一侧连接相应的储能电池，另一侧级联，与相应的直流母线连接。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案是：一种电网储能系统，包括三相储能支路，每相储能支路中设置有至少两个储能装置；所述储能装置包括相应的双向变换器，储能模块和直流母线，各相中各储能装置的双向变换器交流侧级联，直流侧连接相应的直流母线；所述储能模块包括至少两个储能单元，储能单元包括相应的储能电池和DC/DC变换器，各DC/DC变换器的其中一侧连接相应的储能电池，另一侧级联，构成级联电路；各级联电路与相应的直流母线连接。下面结合附图对本专利技术的实施方式作进一步说明。本实施例提供一种电网储能系统，应用于电网系统中，当电网用电量较小时，将剩余的电压存储到电池系统中，当电网用电量较大时，电网储能系统放电，为电网提供电能。本实施例所提供的电网储能系统，其系统结构如图1所示，包括三相储能支路，三相储能支路的其中一端呈Y型连接，另一端连接隔离变压器。三相储能支路中，第一储能支路级联设置有储能装置A1，A2，A3……An，第二储能支路级联设置有储能装置B1，B2，B3……Bn，第三储能支路级联设置有储能装置C1，C2，C3……Cn。储能装置的结构如图2所示，包括双向变换器和至少两个储能模块，双向变换模块为四个晶闸管构成的双向桥式变换器。每条储能支路中，各储能装置双向变换器的交流侧级联，级联后的交流侧设置在相应的储能支路上。各双向变换器的直流侧连接相应的直流母线，各储能装置的储能模块与相应的直流母线连接。储能模块与相应直流母线连接的结构原理如图3所示，每个储能模块包括至少两个储能单元。各储能单元包括一个相应的储能电池和一个DC/DC变换器，各DC/DC变换器的其中一侧连接相应的储能电池，另一侧级联，形成级联电路。级联电路的其中一端连接相应储能装置直流母线的正极，另一端连接相应储能装置直流母线的负极，并且为了防止直流母线中瞬时高压对各储能单元造成损害，在级联电路连接相应直流母线的线路上设置有滤波电感L。隔离变压器的其中一端连接各相储能支路，另一端连接电网，在连接电网的线路上设置有断路器，通过控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电网储能系统，包括三相储能支路，每相储能支路中设置有至少两个储能装置；各储能装置包括一个双向变换器、一个储能模块和直流母线，每相储能直流中各储能装置的双向变换器交流侧级联，直流侧连接相应的直流母线；其特征在于，所述储能模块包括至少两个储能单元，每个储能单元包括一个储能电池和一个DC/DC变换器，各DC/DC变换器的其中一侧连接相应的储能电池，另一侧级联，与相应的直流母线连接。

【技术特征摘要】
1.一种电网储能系统，包括三相储能支路，每相储能支路中设置有至少两个储能装置；各储能装置包括一个双向变换器、一个储能模块和直流母线，每相储能直流中各储能装置的双向变换器交流侧级联，直流侧连接相应的直流母线；其特征在于，所述储能模块包括至少两个储能单元，每个储能单元包括一个储能电池和一个DC/DC变换器，各DC/DC变换器的其中一侧连接相应的储能电池，另一侧级联，与相应的直流母线连接。2.根据权利要求1所述的一种电网储能系统，其特征在于，各直流母线通过滤波电感连接相应的DC/DC变换器。3.根据权利要求1或2所述的一种电网储能系统，其特征在于，还包括隔离变压器，各储能支路连接所述隔离变压器的原边，隔离变压器的副边用于连接电网。4.根据权利要求3所述的一种电网储能系统，其特征在于，所述三相储能支路采用星形连接。5.根据权利要求3所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玲，马骏，曹智慧，陈常曦，窦亚力，吕海超，王翼，李香龙，陈振，袁瑞铭，钟侃，姜振宇，沈宇，
申请(专利权)人：许继电源有限公司，许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，国网北京市电力公司，国网冀北电力有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41