一种分布式储能系统及其控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种分布式储能系统及其控制系统，本储能系统包括储能柜体、主控管理单元、安装于储能柜体内的单体储能电池以及一一对应的采集均衡单元和后台监控装置；单体储能电池与对应的采集均衡单元相互连接，各采集均衡单元分别与柜体内的主控管理单元连接，各柜体的主控管理单元与后台监控装置通过CAN网络相连；各单体储能电池依次串联，并通过接触器与电网相连；后台监控装置还与各接触器的控制器相连。本实用新型专利技术降低了储能系统集成的约束，允许在不同储能柜体内安装不同的单体储能电池。使用上能更好的改善系统在充放电过程中的不均衡情况。

A distributed energy storage system and its control system

The utility model relates to a distributed storage system and its control system, the energy storage system includes a storage management body, a main control unit, installed in the storage unit and the background monitoring device acquisition equilibrium monomer storage cabinet body to battery and the corresponding monomer; energy storage battery unit and the corresponding acquisition balance each other the main control unit management connection, each acquisition unit is respectively connected with the cabinet body balanced connection, the main control management unit and the background monitoring device of each cabinet is connected through the CAN network; the single storage batteries are connected in series, and the contactor is connected to the grid through the background; monitoring device controller and the contactor are connected. The utility model reduces the constraints of the integrated energy storage system and allows the installation of different single energy storage batteries in different storage tanks. The use of the system can better improve the imbalance of the system during the charge and discharge process.

【技术实现步骤摘要】
一种分布式储能系统及其控制系统
本技术涉及一种分布式储能系统及其控制系统，属于储能系统电池管理领域。
技术介绍
储能系统主要由储能电池、电池管理系统(BatteryManagementSystem，BMS)、能量转换系统(PowerConversionSystem，PCS)、和后台控制系统组成。电池管理系统是一个基于微处理器的实时监控系统，其主要功能是对电池进行监视和保护，可以有效地监控电池状态(电压、电流和温度等)，对电池组可能出现的故障进行报警并保护电池本体，保证电池组安全、可靠、稳定的运行。目前，大容量储能系统中的储能电池，常采用锂离子电池、铅酸电池或其它电化学储能电池，其主要特点是单体电压低，容量小，如锂离子电池单体电压为3.2V，常见容量等级有50/75/100/180Ah等系列。对于大功率高电压系统的应用，需要采用多节的电池串并联的系统。现有的储能系统，为了保证串联的单体储能电池的均衡性，必须采用同一种储能电池来构建储能装置，而且要求储能电池的各项参数尽可能的一致，这大大增加了构建储能系统的约束。另外，大量储能电池串/并联之后不可避免地带来一系列均衡性问题，在实际使用时，串联储能电池组在容量利用、安全性以及寿命等方面的性能依然远不及单体储能电池，其核心问题在于储能电池组的不均衡。具体为，在制造过程中，单体电池的电压、内阻以及工作温度等均不完全相同，各单体电池的初始容量存在一定差异。在电池组放电过程中，容量低的单体电池首先因过放电导致单体电池电压过低而丧失放电能力。此时，相对于其他容量高的单体电池，容量低的单体电池变成了负载，由容量高的单体电池对其供电，从而出现单体电池极性反转的现象，使得整个电池组不能够正常工作，同时其寿命也会受到极大影响。在随后的充电过程中，这些容量减小的单体电池又会首先被充满，出现过充电现象，使得整个电池组不能正常充满电。在实际使用中，串联电池组能够实际放出的容量是由容量最小的单体电池所决定的，当该单体电池容量告罄时，整个电池组将无法继续正常工作，充电过程也是如此。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种分布式储能系统及其控制系统，用以解决现有技术对储能电池一致性要求苛刻、储能系统构建约束大、不能采用不同单体储能电池构建储能系统的问题。为实现上述目的，本技术的方案包括：本技术的一种分布式储能系统，包括主电路和控制系统，主电路包括至少一个电池组，每个电池组设置在对应的电池柜中，每个电池组通过对应的分合装置、能量转换装置与电网连接；控制系统包括与所述电池组中的每个单体电池一一对应的采集均衡单元，所述采集均衡单元包括用于采集单体电池电压的采集电路和用于对电池进行均衡的均衡电路；一个电池柜中的采集均衡单元均连接一个主控管理单元；所述主控管理单元与控制总线相连，所述控制总线与后台监控装置相连，所述后台监控装置控制连接各柜体的分合装置。进一步的，一个电池组内的各单体电池类型相同，不同电池组内的各单体电池类型不同。进一步的，所述分合装置为充电接触器和放电接触器或充放电接触器。进一步的，所述控制总线为CAN总线。本技术的一种分布式储能系统的控制系统,包括与分布式储能系统中各电池组中的每个单体电池一一对应的采集均衡单元，所述采集均衡单元包括用于采集单体电池电压的采集电路和用于对电池进行均衡的均衡电路；一个电池组的采集均衡单元均连接一个主控管理单元；所述主控管理单元与控制总线相连，所述控制总线与后台监控装置相连，所述后台监控装置控制连接各电池组的分合装置。进一步的，一个电池组内的各单体电池类型相同，不同电池组内的各单体电池类型不同。进一步的，所述分合装置为充电接触器和放电接触器或充放电接触器。进一步的，所述控制总线为CAN总线。本技术的有益效果为：本技术在每个电池组上设置了主控管理单元，在每个单体电池上设置了均衡单元，能够实现对不同柜体内所有单体电池电压进行采集、异常判断以及通过耗电电路实现单体电池间的均衡控制；另外，在充放电中，能够根据剩余电量梯次控制各电池柜体接入电网进行充放电，解决了各柜体之间的充放电过程中的不均衡性；因此，本技术可以允许不同柜体安装不同类型的储能电磁，减少了储能系统集成的约束，实现了储能电池在全部有效寿命内的梯次利用。附图说明图1是分布式储能系统组网图。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步详细的说明。如图1所示的一种分布式储能系统，包括储能柜体、单体储能电池、每个储能柜体对应的能量转换系统、每个储能柜体对应的主控管理单元、每个单体储能电池对应的采集均衡单元、每个柜体正负母线对应的充放电接触器Q1+、Q1-、Q2+、Q2-……Qn+、Qn-以及后台监控装置。对于每个储能柜体，每个单体储能电池与其对应的采集均衡单元相连，各采集均衡单元分别与该储能柜体内的主控管理单元相连，所述主控管理单元通过控制线与CAN网络相连，后台监控装置与CAN网络相连；各单体储能电池依次串联后通过电力线和充放电接触器与能量转换系统相连，所述能量转换系统与电网相连；所述后台监控装置通过CAN网络与各充放电接触器控制端相连。所述主控管理单元和采集均衡单元可以采用例如洛阳宝盈智控科技有限公司的MCMU电池主控管理单元和CABU电池采集均衡单元。单体储能电池可以是各种蓄电池也可以是其他类型储能装置，同一个储能柜体内为同一种类型电池，每个柜体内电池串联数量根据能量转换系统(PowerConversionSystem，PCS)的工作电压而定，原则是串联数量尽可能的少，从而可以减少电池的不均衡性。该系统采用3层管理模式，实现对储能系统电池的管理。第一层管理系统为采集均衡单元模块，主要实现对储能柜体内单体储能电池电压、温度的采集和均衡；第二层管理系统为主控管理单元模块，主要实现对整个储能柜体内所有单体储能电池电压、温度数据的处理、异常判断、电流采集和均衡控制。主控管理单元模块将柜体内下辖的所有采集均衡单元采集到的单体电压、单体温度数据进行分析处理，可以得到柜体内最高、最低电压单体位置和柜体内最高、最低温度单体位置，然后通过均衡控制策略来控制相应采集均衡单元对需要进行均衡的单体储能电池进行均衡操作。第三层管理系统为后台监控装置，监控装置运行有监控软件。监控软件接收所有柜体主控管理单元模块的数据，包括柜体电压，柜体电流，储能电池类型、SOC等参数。监控软件可以根据柜体对应参数值判定该箱的状态，在根据PCS的状态来控制相应柜体接触器状态。这样就可以很好的均衡各个柜体的电压值。这样就可以实现不同的电池类型和状态共同组网，通过监控软件进行协调工作。本实施例中，电池组由电网充电，需要时对电网放电。实际运用中本系统也可以用于其它场合。本实施例在此不做限制。当系统工作在充电模式下，后台监控装置选择闭合SOC值低于80％的储能柜体的充放电接触器，电网为这部分储能柜体充电；当有储能柜体SOC值达到80％，后台监控装置断开该柜体的充放电接触器，电网停止对其充电。当所有储能柜体SOC值都达到80％，且系统仍处于充电模式下，后台监控装置闭合所有储能柜体的充放电接触器，电网为所有储能柜体供电；当有柜体SOC值达到100％或有柜体下辖单体储能电池电压达到允许最高值时，断开该柜体充放电接触器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分布式储能系统，其特征在于，包括主电路和控制系统，主电路包括至少一个电池组，每个电池组设置在对应的电池柜中，每个电池组通过对应的分合装置、能量转换装置与电网连接；控制系统包括与所述电池组中的每个单体电池一一对应的采集均衡单元，所述采集均衡单元包括用于采集单体电池电压的采集电路和用于对电池进行均衡的均衡电路；一个电池柜中的采集均衡单元均连接一个主控管理单元；所述主控管理单元与控制总线相连，所述控制总线与后台监控装置相连，所述后台监控装置控制连接各柜体的分合装置。

【技术特征摘要】
1.一种分布式储能系统，其特征在于，包括主电路和控制系统，主电路包括至少一个电池组，每个电池组设置在对应的电池柜中，每个电池组通过对应的分合装置、能量转换装置与电网连接；控制系统包括与所述电池组中的每个单体电池一一对应的采集均衡单元，所述采集均衡单元包括用于采集单体电池电压的采集电路和用于对电池进行均衡的均衡电路；一个电池柜中的采集均衡单元均连接一个主控管理单元；所述主控管理单元与控制总线相连，所述控制总线与后台监控装置相连，所述后台监控装置控制连接各柜体的分合装置。2.根据权利要求1所述的一种分布式储能系统，其特征在于，一个电池组内的各单体电池类型相同，不同电池组内的各单体电池类型不同。3.根据权利要求1所述的一种分布式储能系统，其特征在于，所述分合装置为充电接触器和放电接触器或充放电接触器。4.根据权利要求1所述的一种分布式储能...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙君起，田云芳，吕少锋，张亮，
申请(专利权)人：洛阳宝盈智控科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南,41