钠硫电池电站监控系统技术方案

本发明专利技术涉及一种钠硫电池电站监控系统，包括就地控制层、集中控制层、调度控制层，就地控制层与集中控制层通信连接，集中控制层与调度控制层通信连接，就地控制层包括能量转换子系统监控模块、电池管理子系统、现场监控设备、电力信息采集装置，集中控制层包括集控服务器、集控交换机、集控人机交互设备，调度控制层包括若干调度控制终端设备，调度控制终端设备包括调度控制服务器、调度控制工作站。本发明专利技术提供了一种具有实用性、指导性的钠硫电池电站监控系统，具有良好的商业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池电站监控系统，特别涉及一种钠硫电池电站监控系统，属于储能电站领域。
技术介绍
储能是指通过介质或者设备，利用化学或者物理的方法把能量存储起来，根据应用的需求以特定能量形式释放的过程，通常说的储能是指针对电能的储能。电力储能技术为实现电网可持续发展目标，解决电量供需不平衡矛盾和提高供电可靠性问题提供了一揽子解决方案。采用大规模储能装置，可以减少和延缓用于发、输、变、配电设备的投资，提高现有电力设备的利用率和供电可靠性，降低发电煤耗、供电线损。同时，电网发展本身也面临着用电峰谷差逐渐增大，电网规模增大后电网安全运行风险增大，大都市电网对电能质量要求上升，新能源并网运行技术新要求等问题，解决这些问题建设智能电网，也对发展电力储能技术提出了迫切的要求。在智能电网的各项关键核心技术中，储能技术起步相对较晚，技术成熟性与产业化研究存在明显不足，国内更是处于起步阶段，亟需大力推进。储能按照储能介质分为三类：物理储能、化学储能以及其他形式的储能。物理储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等，化学储能主要包括铅酸电池、锂电池、液流电池、钠硫电池、镍镉电池等电池形式的储能等，其它形式的储能包括超级电容器、超导电磁储能等。随着社会对电力的需求和生产持续增长，电网内的装机容量、覆盖区域及负荷峰谷差不断扩大，如此大量的电力需求对电网的稳定性、安全性、智能化提出了更高的要求。为此迫切需要这样的电力储能系统与之相配套，以平衡电力负荷，提高设备运行效率和经济性，减少或延缓电力建设的投资，提高电网突发事故的应对能力，保证电力系统运行安全。更为重要的是，电力储能系统可以将间歇性的可再生能源“拼接”起来，提高电力系统的稳定性，从而解决可再生能源发展的瓶颈问题。作为负荷平衡装置和备用电源，电力储能系统也是智能电网和分布式能源系统必需的关键技术，用于解决其故障率高、系统容量小、负荷波动大等问题。钠硫储能电池(以下简称钠硫电池)因其容量大、体积小、能量储存和转换效率高、寿命长、不受地域限制等优点，非常适合电力储能使用。经综合比较分析，钠硫电池是目前能量密度、功率密度最大的储能方式之一，是目前唯一的一种同时完全适用于功率型储能和能量型储能的储能电池。钠硫电池作为化学电源家族中的一个新成员出现后，已在世界上许多国家受到极大的重视和发展。由于钠硫电池具有高能电池的一系列特点，在80年代末和90年代初开始，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用，并越来越显示其优越性。钠硫电池已经成功用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。钠硫电池技术与生产工艺已相对成熟，但目前钠硫电池储能系统的工程化应用缺少实际经验，对钠硫电池储能系统充放电运行特性、循环运行特性、串并联运行特性等仍缺少实践性的认识，在电网接入的系统设计方面仍缺少指导性的规范。
技术实现思路
本专利技术钠硫电池电站监控系统公开了新方案，提供了一种具有实用性、指导性的钠硫电池电站监控系统，解决了现有技术缺乏实用方案的问题。本专利技术钠硫电池电站监控系统包括就地控制层、集中控制层、调度控制层，就地控制层与集中控制层通信连接，集中控制层与调度控制层通信连接，就地控制层包括能量转换子系统监控模块、电池管理子系统、现场监控设备、电力信息采集装置，集中控制层包括集控服务器、集控交换机、集控人机交互设备，调度控制层包括若干调度控制终端设备，调度控制终端设备包括调度控制服务器、调度控制工作站。进一步，本方案的能量转换子系统监控模块包括变流器电压监控模块、变流器电流监控模块、变流器温度监控模块，变流器开关监控模块，变流器电压监控模块采集变流器的直流侧、交流侧的电压信号，变流器电流监控模块采集变流器的电流信号，变流器温度监控模块采集变流器的温度信号，变流器开关监控模块监控变流器的开关状态。进一步，本方案的电池管理子系统包括直流管理单元、电池管理单元，直流管理单元设在汇流柜内，电池管理单元设在钠硫储能模块内，电池管理单元包括电池电压检测模块、电池温度检测控制模块，直流管理单元包括回路电压检测模块、回路电流检测模块、电池管理单元控制模块、数据通信接口，直流管理单元通过数据通信接口向上位机、能量转换系统传送功能信号，直流管理单元通过数据通信接口从上位机监控系统接收运行指令、设置信息，直流管理单元通过电池管理单元控制模块向电池管理单元传送上述运行指令、设置信息。进一步，本方案的直流管理单元与电池管理单元通过RS485总线通信，直流管理单元与上位机监控系统、能量转换系统通过MODBUS通信。进一步，本方案的汇流柜内还设有电池服/退役控制器、电池电源控制器、GPRS设备，远程客户端通过GPRS设备监控钠硫电池电站的运行情况。进一步，本方案的现场监控设备包括现场摄像装置，现场摄像装置包括若干摄像头，现场摄像装置通过摄像头采集、存储现场视频信息，现场监控设备的上位机随时调阅现场视频信息。进一步，本方案的电力信息采集装置包括若干多功能电表，多功能电表采集配电网接口的电压、电流、相位、频率、有功功率、无功功率、功率因数、有功电量、无功电量信号。进一步，本方案的集控服务器包括数据分析/存储模块、储能系统开关设备分合控制模块、故障报警模块、事故处理模块，数据分析/存储模块对采集数据进行计算分析、越线告警、合理性检查、存储，储能系统开关设备分合控制模块控制储能系统的相应开关设备分合状态、储能装置的充放电状态，故障报警模块控制事故信号和异常信号的报警确认与清除、报警查询、自定义报警级别、报警统计分析、报警信息存储通过图形、语音、文字、打印实现，事故处理模块控制顺序记录、定位、查询就地故障信息。进一步，本方案的集控人机交互设备包括终端显示器、人机交互接口、报表管理服务器，操作人员通过人机交互接口编辑、修改、确认数据信息，报表管理服务器自动生成、编辑、存储、查询、打印报表。进一步，本方案的调度控制终端设备与调度自动化系统、配电自动化系统、营销管理系统通信连接来进行数据、信息交换。本专利技术钠硫电池电站监控系统提供了一种具有实用性、指导性的钠硫电池电站监控系统，具有良好的商业应用前景。附图说明图1是本方案的钠硫电池电站监控系统的原理示意图。图2是电池管理系统的原理示意图。图3是双向直流变换器的原理示意图。图4是双模式储能变流器的原理示意图。其中，PCS是能量转换系统，BMS是电池管理系统，BMU是电池管理单元，DMU是直流管理单元。具体实施方式钠硫电池电站主要有三部分组成：钠硫储能子系统、能量转换子系统以及监控系统。钠硫储能子系统主要有钠硫储能电池模块、电池管理系统和汇流柜、堆仓等电气设备，主要实现钠硫电池运行控制和在线检测。能量转换子系统包括双向直流变换(DC/DC)和双模式储能变流(AC/DC)，实现电池储能系统直流电池与交流电网之间的双向能量传递。监控系统是以计算机为基础的过程控制与调度自动化系统，主要由现场工作站和服务器等组成。钠硫储能子系统是电站中最重要的子系统，包括钠硫电池模块、电池管理系统(BMS)和汇流柜，是由钠硫电池储能模块、电池管理子系统、汇流柜及堆仓构成储能模块堆。钠硫储能子系统由2组4串钠硫储能模块组成，接入2台PCS，每个模块串配1台直流管理单本文档来自技高网...

【技术保护点】
钠硫电池电站监控系统，其特征是包括就地控制层、集中控制层、调度控制层，所述就地控制层与所述集中控制层通信连接，所述集中控制层与所述调度控制层通信连接，所述就地控制层包括能量转换子系统监控模块、电池管理子系统、现场监控设备、电力信息采集装置，所述集中控制层包括集控服务器、集控交换机、集控人机交互设备，所述调度控制层包括若干调度控制终端设备，所述调度控制终端设备包括调度控制服务器、调度控制工作站。

【技术特征摘要】
1.钠硫电池电站监控系统，其特征是包括就地控制层、集中控制层、调度控制层，所述就地控制层与所述集中控制层通信连接，所述集中控制层与所述调度控制层通信连接，所述就地控制层包括能量转换子系统监控模块、电池管理子系统、现场监控设备、电力信息采集装置，所述集中控制层包括集控服务器、集控交换机、集控人机交互设备，所述调度控制层包括若干调度控制终端设备，所述调度控制终端设备包括调度控制服务器、调度控制工作站。2.根据权利要求1所述的钠硫电池电站监控系统，其特征在于，所述能量转换子系统监控模块包括变流器电压监控模块、变流器电流监控模块、变流器温度监控模块，变流器开关监控模块，所述变流器电压监控模块采集所述变流器的直流侧、交流侧的电压信号，所述变流器电流监控模块采集所述变流器的电流信号，所述变流器温度监控模块采集所述变流器的温度信号，所述变流器开关监控模块监控所述变流器的开关状态。3.根据权利要求1所述的钠硫电池电站监控系统，其特征在于，所述电池管理子系统包括直流管理单元、电池管理单元，所述直流管理单元设在汇流柜内，所述电池管理单元设在钠硫储能模块内，所述电池管理单元包括电池电压检测模块、电池温度检测控制模块，所述直流管理单元包括回路电压检测模块、回路电流检测模块、电池管理单元控制模块、数据通信接口，所述直流管理单元通过所述数据通信接口向上位机、能量转换系统传送功能信号，所述直流管理单元通过所述数据通信接口从上位机监控系统接收运行指令、设置信息，所述直流管理单元通过所述电池管理单元控制模块向所述电池管理单元传送所述运行指令、设置信息。4.根据权利要求3所述的钠硫电池电站监控系统，其特征在于，所述直流管理单元与所述电池管理单元通过RS485总线通信，所述直流管理单元与所述上位机监控系统、能量转换系统通过MODBUS通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚超群，施勇，
申请(专利权)人：国网上海市电力公司，上海电气钠硫储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31