本发明专利技术涉及储能系统及其功率均衡控制方法和控制装置，包括p个电池模块和n个储能变流器模块，p个电池模块构成m个电池簇，m≥2，n≥m，每个电池簇中设置有至少一个电池模块。首先得到各电池簇的功率比值，然后根据总的给定功率以及各电池簇的功率比值计算对应的储能变流器模块的给定功率，以进行均衡控制。各个电池簇工作不相互影响，假设有一簇电池坏了，只需要停掉该簇的变流器设备，其他簇还可以正常工作，并不会导致系统工作有较大改变，提升了系统的容错性和运行稳定性。所以该储能系统能够提高系统的稳定性和容错性，大大降低单个电池损坏对系统整体的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能系统及其功率均衡控制方法和控制装置。
技术介绍
近年来，不断增长的能源需求和日益紧缺的能源资源之间构成了不可调和的矛盾，因此可再生能源的开发和利用成了社会各界关注的热点问题。可再生能源一般指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能和海洋能等，它们和煤炭、石油、天然气等化石能源比起来，最突出的优点是可以永续利用，并且对环境无害或者危害极小。在这些可再生能源中，应用最为广泛的可再生能源为太阳能和风能。以我国的风能为例，根据最新的风能资源评估指标，全国陆地可利用的风能约为3亿千瓦，再加可利海上风能资源，总共约为10亿千瓦。国家能源局于2011年12月15日公布了一系列的可再生能源“十二五”规划目标[1]：计划到2015年风电发电量达到1亿千瓦；年发电量1900亿千瓦时(其中海上风电500万千瓦时)；风电的装机量比例占全部装机量的7％，以风电为代表的可再生能源将逐步成为我国主要的、新型的发电能源。但是在现阶段，由于大多数的风电基地都远离负荷中心，并且电网比较脆弱、缺乏电源支撑，因此需要进行高电压、大容量、远距离输送。风电的随机性和反调峰性，增大了主网调峰、调压和频率控制等方面的难度，加大了电网安全稳定运行的风险。另外，一些受端电网的功率也随着风电出力的大小而发生变化，这也提高了电网调频的难度，增加了局部电网安全运行的风险。在输电线路还没有建成以及本地调峰调频机组容量有限的情况下，发展风电的遭遇到了“瓶颈”。而储能系统可以增强电网的柔性，提高本地电网消纳风电的能力，相对于高压跨区域电网输电线路、调峰调频机组和负荷端的管理来说，储能系统存在着以下独特的优点：响应速度快；信息化、自动化程度高；方便电网调度；减少备用机组容量；提高机组运行效率；减少温室气体排放等。储能系统是提高现代电力系统运行能力的重要技术。现代电力系统的发展方向是智能电力系统，现代电力系统的基本要求为安全、经济、高效和优质。随着电力需求的增长和智能电网的发展，出现了许多新问题，如：①电力系统的负荷迅速增长，系统装机容量难以保证同步增长；②电网的输电能力难以满足用户的需求；③电网受到扰动后，可能出现不能安全稳定运行的状况；④电网的供电品质下降；⑤为了提高电网的智能化水平和可靠性，需进行巨额投资。为了解决上述5个方面的问题，提高现代电力系统的运行能力，应该着重研究发电与用电相对独立的储能系统。储能系统可以平抑系统瞬时功率的不平衡，可以填谷削峰，可以减少系统的备用容量，提高现有输配电设备和发电机组的利用率，改善电网的经济运行。总之，储能系统在电力系统的运行、控制、设计和规划等各个方面都将带来重大的变革，从而为构建智能电网发挥关键的作用。根据工作原理，储能技术可以分为三类：第一类为将电能转化为化学能，第二类是直接储存电磁能，第三类是将电能转化为动能或势能等三种储能技术。第一类储能技术，如铅酸电池、钠硫电池、锌溴电池和锂离子电池等等，下文将分别阐述这四电池储能技术。铅酸蓄电池成本低廉，生产工艺和技术成熟，而且可靠性高，因此，铅酸蓄电池已被广泛地应用于电力系统的各个领域中。上世纪80年代，在美国加加利福利亚CHINO变电站建设了10MW/40MWh的储能电站，铅酸电池的技术虽然比较成熟，但是铅酸蓄电池也存在许多缺点：充电速度慢、重量较重、使用寿命短(仅数百次)、维修费用高、污染环境、效率低(蓄电池的效率一般在60％～80％之间)等。铅蓄电池的体积大，并且重量比较重，导致了它的能量密度和功率密度都非常低，不能满足功率和容量同时兼顾的大规模储能市场。硫溴电池是利用钠硫电解液和钠溴之间的可逆化学反应来储存能量的，单个Cell的电压可达到1.5V，净效率可以达到75％以上，目前，在英国正在建设120MWh的示范工程。20世纪80年代，澳大利亚的新南威尔士大学研究专利技术了钒氧电池，钒氧电池也是一种液流电池，该电池的单个Cell的电压可达到1.4-1.6V，净效率高达85％，SulnitomoElectric2Industries公司获得专利许可后，建设了容量最高容量为3MW的示范工程。日益受到学界和工业界关注的另一种新颖液流电池——钠硫电池，它的负极为液态熔融的钠，它的正极为液态熔融的硫，该电池必须在300度以上的温度条件下运行，当电极发生化学反应时，单体电池可以产生约2V的电压，最高效率为89％。钠硫电池最突出的特点是：它能以六倍的额定功率在短时间内(30秒)将电能释放完，因此，最适合用于电力削峰和调节电能质量。目前钠硫电池已经实现了商业化生产，如：09年NGK公司钠流电池的产能为30MW～65MW，并且该公司已在全球建了100余座钠硫电池储能站，其中最大的储能站容量高达9.6MWh。锂离子(Li-ion)电池的特点是能量密度大，它可以达到300～400KWh/m或130KWh/ton，它的效率接近于100％，寿命相当长，在80％的放电深度下可以达到3000次的循环寿命，所以适合用于小功率的便携式设备。锂离子电池的最大问题就是价格高昂，高达每600美元/KWh。第二类储能技术如超导储能和超级电容储能，这类储能技术直接存储磁场能或电场能，因此，这类储能技术的转换效率较高。超级电容以电场能的方式将电能储存起来，这是超级电容与传统电容的共同点，但是超级电容器的极板采用活性炭，它的电极具有极大的有效面积，因此可以存储更多的电能，虽然超级电容的工作原理在本质上与传统电容器的工作原理类似，但是它的存储容量是普通电容器存储容量的20-1000倍，同时它又保持了传统电容器释放能量速度快的特点。由于超级电容直接储存电场能，不存在由其他形式的能量转化为电能，因此，基于超级电容储能系统的优点为：转换效率高达95％以上，而且响应速度快。基于超级电容的储能系统的缺点为：单体电压低，在工程应用中基于超级电容器的储能模块是由多个超级电容器串并联组合而成的，以满足电压等级和储能容量的要求。由于不同超级电容器的内部参数存在差异，导致了超级电容器之间的电压不一致，这严重影响了系统的可靠性和使用寿命。高频快速充电/放电会导致电容器内部发热、内阻增加和容量降低，严重降低了超级电容的使用寿命，因此，它不能用在高频率地充电/放电的电路中。此外，因为超级电容器的特性与蓄电池的特性存在互补性，所以将两者有机地联合起来使用，这种将超级电容与蓄电池联合起来使用已经成为目前研究的热点之一。在第二类储能技术中，另外一种储能技术为超导储能。超导储能是将电能转化为磁场能的一种储能技术。在用电低谷时，通过变换器对超导线圈充电，即将电能以磁场能的形式储存起来；在用电高峰(或电能不足)的时候，利用变换器将超导线圈存储的磁能转变为电能，并且回馈给电网。超导储能系统一般由超导线圈、变流装置以及测控系统、制冷装置、低温容器等组成，与其他储能装置比较，超导储能具有蓄能量大、转换效率高、响应迅速、控制方便以及使用灵活和对环境没有污染等一系列的优点。国内，华中科技大学超导储能在电力系统中的应用进行了深入的研究。第三类储能技术如抽水储能和压缩空气储能是将电能转变为势能储存起来，而飞轮储能是将电能转化为动能储存起来。抽水储能的原理为：在用电低谷时，用电能将水抽到地势较高的水库中，将电能转换为势能存储起来；在用本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种储能系统，其特征在于，包括p个电池模块，所述p个电池模块构成m个电池簇，m≥2，每个电池簇中设置有至少一个电池模块；所述储能系统还包括n个储能变流器模块，n≥m，各储能变流器模块的交流侧并联设置；一个电池簇对应一个储能变流器模块，一个储能变流器模块最多对应一个电池簇。
【技术特征摘要】
1.一种储能系统，其特征在于，包括p个电池模块，所述p个电池模块构成m个电池簇，m≥2，每个电池簇中设置有至少一个电池模块；所述储能系统还包括n个储能变流器模块，n≥m，各储能变流器模块的交流侧并联设置；一个电池簇对应一个储能变流器模块，一个储能变流器模块最多对应一个电池簇。2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述电池模块由一个单体电池构成。3.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，当电池簇中包括有至少两个电池模块时，电池模块之间并联设置。4.一种基于权利要求1所述储能系统的储能系统功率均衡控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据各电池模块的额定功率计算对应电池簇的额定功率，所述电池簇的额定功率为对应包含的所有电池模块的额定功率之和；(2)计算所有的电池簇的额定功率之和，并计算各储能变流器模块对应的电池簇的额定功率与所述额定功率之和的比值；(3)将各储能变流器模块对应的电池簇所占功率的比值与总给定功率相乘得到对应储能变流器模块的给定功率，根据得到的各储能变流器模块的给定功率对对应的储能变流器模块进行功率控制。5.根据权利要求4所述的储能系统功率均衡控制方法，其特征在于，当储能变流器模块故障时，认定对应的电池簇的额定功率为0。6.根据权利要求4所述的储能系统功率均衡控制方法，其特征在于，若计算得到的储能变流器模块...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，陈世峰，陈天锦，韩海伦，曹智慧，季建伟，马俊，高鹏，魏众，詹金果，于朝辉，
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，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南;41
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