一种新型储能系统实验平台及工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种新型储能系统实验平台及工作方法，包括阵列仿真模块、储能元件及其管理模块、充放电控制模块、主电源模块、智能控制模块、直流负载模块、串口管理模块、LAN管理模块及上位机；阵列仿真模块用于对储能元件提供能量来源；储能元件及其管理模块包括铅酸蓄电池组与其管理模块、锂电池组与其管理模块及超级电容模组与其管理模块；充放电控制模块包括铅酸蓄电池组充放电控制模块、锂电池组充放电控制模块及超级电容模组充放电控制模块；主电源模块用于向实验平台提供工作电源；智能控制模块用于控制储能元件的充、放电策略；直流负载模块用于模拟用电设备；上位机通过串口管理模块、LAN管理模块接收并显示储能元件的运行数据及运行状态。

【技术实现步骤摘要】
一种新型储能系统实验平台及工作方法
本专利技术涉及新能源实验平台
，具体涉及一种新型储能系统实验平台及工作方法。
技术介绍
由于新能源发电自身存在间歇性和不可控等特点，将其并入大电网会导致电能波动，对供电质量产生负面影响，而现有的单一储能技术已无法满足微电网对自身频率稳定性要求，因此，采用多元化储能技术构建混合储能系统具有重要意义。现有的储能元件主要有铅酸蓄电池、锂电池以及超级电容。其中，铅酸蓄电池价格相对低廉，但电能密度较小、循环寿命短、无法满足快速充放电的需求，并且体积及质量均较大；锂电池价格略高，但相对于铅酸蓄电池来说，使用寿命长，充电速度快、电能密度更高；超级电容充放电速度极快，循环寿命长、功率密度大、高低温性能好、无污染、零排放，但能量密度偏低。现有技术中，储能系统通常采用铅酸蓄电池作为储能元件，将多余电能通过铅酸蓄电池储存起来，当微电网并网转离网运行时，由铅酸蓄电池提供能量来源，但仅仅依靠由铅酸蓄电池的储能系统无法满足工况多变的频繁快速充放电环境以及微电网在孤网运行时的系统稳定。
技术实现思路
为解决现有技术中的不足，本专利技术提供一种新型储能系统实验平台及工作方法，优化了由于新能源发电自身存在间歇性和随机性等特点，将其并入大电网会导致电能波动，对供电质量产生负面影响的技术问题。为了实现上述目标，本专利技术采用如下技术方案：一种新型储能系统实验平台：包括阵列仿真模块、储能元件及其管理模块、充放电控制模块、主电源模块、智能控制模块、直流负载模块、串口管理模块、LAN管理模块及上位机；阵列仿真模块用于对储能元件提供能量来源；储能元件及其管理模块包括铅酸蓄电池组与其管理模块、锂电池组与其管理模块及超级电容模组与其管理模块；充放电控制模块包括铅酸蓄电池组充放电控制模块、锂电池组充放电控制模块及超级电容模组充放电控制模块；主电源模块用于向实验平台提供工作电源；智能控制模块用于控制储能元件的充、放电策略；直流负载模块用于模拟用电设备；上位机通过串口管理模块、LAN管理模块接收并显示储能元件的运行数据及运行状态。作为本专利技术的一种优化方案，前述的一种新型储能系统实验平台：储能元件运行数据及运行状态包括储能元件的单体电压、表面温度、内阻、充放电电流、荷电量SOC。作为本专利技术的一种优化方案，前述的一种新型储能系统实验平台：串口管理模块是以太网IP端口，LAN管理模块的接口类型是以太网。作为本专利技术的一种优化方案，前述的一种新型储能系统实验平台：铅酸蓄电池组与其管理模块、锂电池组与其管理模块及超级电容模组与其管理模块均包括储能元件、多路单体检测模块、储能元件管理模块，多路单体检测模块包括电压检测传感器、电流检测传感器、温度检测传感器。作为本专利技术的一种优化方案，前述的一种新型储能系统实验平台：还包括实验台架，阵列仿真模块、储能元件及其管理模块、充放电控制模块、主电源模块、智能控制模块、直流负载模块、串口管理模块、LAN管理模块及上位机均连接于实验台架，实验台架的下方还设有万向脚轮。作为本专利技术的一种优化方案，前述的一种新型储能系统实验平台：铅酸蓄电池组包括3个串联的4V的铅酸蓄电池；锂电池组包括4个串联的3.7V的锂电池；超级电容模组包括5个串联的容量为3200F、标称电压为3V的电容。作为本专利技术的一种优化方案，前述的一种新型储能系统实验平台：储能元件的输入端及输出端均设有继电器的常开触点，继电器的控制端连接智能控制模块。一种新型储能系统实验平台的工作方法：当上位机检测到储能元件的输入或输出电流的变化范围处于系统预设的范围内时，超级电容模组不工作；当上位机检测到储能元件的输入或输出电流的变化速度超过系统预设的范围时，开启超级电容模组。本专利技术所达到的有益效果：1.本专利技术的储能元件采用三种不同的储能元件，可分别对三种不同储能元件的充放电特性进行研究。2.当微电网并网与离网切换运行或负载突增时，由超级电容模组提供突增的大电流，使铅酸蓄电池组和锂电池组两者的端电压和流出的电流变化大大减小，从而改善微电网的稳定性与有效提升铅酸蓄电池组和锂电池组的循环寿命。3.由于过度充电、放电以及温度变化对储能元件性能影响较大，长时间的过充过放会导致储能元件寿命周期缩短，致使维护成本增加，现增加储能元件的管理系统，对储能元件有效管理，降低维护成本，提高寿命周期及系统的可靠性。4.充放电控制模块能够与智能控制模块相互配合，有效管理储能元件的充、放电管理策略。通过实时监测储能元件的SOC值来判断充、放电条件，并在上位机中实时显示储能元件的单体电压、单体温度、组电压、充放电电流值、SOC值等参数，动态分析单体储能元件的健康状态，及时对“短板”储能元件加以维护，降低维护成本。附图说明图1是本专利技术整体结构图；图2是本专利技术工作原理图；附图标记的含义：1-实验台架；2-阵列仿真模块；3-铅酸蓄电池组与其管理模块；4-锂电池组与其管理模块；5-超级电容模组与其管理模块；6-铅酸蓄电池组充放电控制模块；7-锂电池组充放电控制模块；8-超级电容模组充放电控制模块；9-主电源模块；10-智能控制模块；11-直流负载模块；12-串口管理模块；13-LAN管理模块；14-上位机；15-万向脚轮；16-多层框架；17-面板电源模块。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本专利技术的技术方案，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。如图1所示：本实施例公开了一种新型储能系统实验平台，包括阵列仿真模块2、储能元件及管理模块、充放电控制模块、主电源模块9、智能控制模块10、负载模块11、串口管理模块12、LAN管理模块13及上位机14。阵列仿真模块2用于替代真实光伏电池组件，在不受环境因素变化的随机性与间歇性束缚，直接模拟大功率的光伏电池组件发电，向储能元件提供能量来源，并且该模块能够根据实验条件的需求提供不同工况下的光伏组件的外特性，充分满足实验的多样性需求。储能元件及管理模块是将若干个同类型的储能元件单体通过串/并联方式电气连接，为避免“水桶效应”，利用其管理模块对单体储能元件的运行数据及状态实时监测与分析。主要包括铅酸蓄电池组与其管理模块3、锂电池组与其管理模块4、超级电容模组与其管理模块5。具体的，本实施例中铅酸蓄电池组与其管理模块3设有铅酸蓄电池组、多路单体检测模块、铅酸电池组管理模块。铅酸蓄电池组由3个标称电压为4V的单体铅酸蓄电池串联电气连接。多路单体检测模块主要包括电压检测传感器、电流检测传感器、温度检测传感器，电压检测传感器一端连接于单体铅酸蓄电池极柱，另一端连接铅酸蓄电池管理模块的电压采集端；电流检测传感器一端连接于单体铅酸蓄电池极柱，另一端连接铅酸蓄电池管理模块的温度采集端；电流检测传感器贯穿于铅酸蓄电池组输出的正极或负极回路线缆上。铅酸电池组管理模块通过电流检测传感器获取充放电电流，借助多路单体检测模块采集到的数据，分析过/欠压、过充过放、过温等判断，并动态实时计算SOC、SOH值，对各路单体铅酸蓄电池进行充电均衡管理策略，最后通过RS485接口连接于串口管理模块12，经串口管理模块12自适应成标准的以太网IP端口数据，与LAN管理模块13相连接，并通过以太网方式与上位机14通讯，将实时计算、分析铅酸蓄电池组的综合信息等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型储能系统实验平台，其特征在于：包括阵列仿真模块（2）、储能元件及其管理模块、充放电控制模块、主电源模块（9）、智能控制模块（10）、直流负载模块（11）、串口管理模块（12）、LAN管理模块（13）及上位机（14）；所述阵列仿真模块（2）用于对储能元件提供能量来源；所述储能元件及其管理模块包括铅酸蓄电池组与其管理模块（3）、锂电池组与其管理模块（4）及超级电容模组与其管理模块（5）；所述充放电控制模块包括铅酸蓄电池组充放电控制模块（6）、锂电池组充放电控制模块（7）及超级电容模组充放电控制模块（8）；所述主电源模块（9）用于向实验平台提供工作电源；所述智能控制模块（10）用于控制储能元件的充、放电策略；所述直流负载模块（11）用于模拟用电设备；所述上位机（14）通过串口管理模块（12）、LAN管理模块（13）接收并显示储能元件的运行数据及运行状态。

【技术特征摘要】
1.一种新型储能系统实验平台，其特征在于：包括阵列仿真模块（2）、储能元件及其管理模块、充放电控制模块、主电源模块（9）、智能控制模块（10）、直流负载模块（11）、串口管理模块（12）、LAN管理模块（13）及上位机（14）；所述阵列仿真模块（2）用于对储能元件提供能量来源；所述储能元件及其管理模块包括铅酸蓄电池组与其管理模块（3）、锂电池组与其管理模块（4）及超级电容模组与其管理模块（5）；所述充放电控制模块包括铅酸蓄电池组充放电控制模块（6）、锂电池组充放电控制模块（7）及超级电容模组充放电控制模块（8）；所述主电源模块（9）用于向实验平台提供工作电源；所述智能控制模块（10）用于控制储能元件的充、放电策略；所述直流负载模块（11）用于模拟用电设备；所述上位机（14）通过串口管理模块（12）、LAN管理模块（13）接收并显示储能元件的运行数据及运行状态。2.根据权利要求1所述的一种新型储能系统实验平台，其特征在于：所述储能元件运行数据及运行状态包括储能元件的单体电压、表面温度、内阻、充放电电流、荷电量SOC。3.根据权利要求1所述的一种新型储能系统实验平台，其特征在于：所述串口管理模块（12）是以太网IP端口，所述LAN管理模块（13）的接口类型是以太网。4.根据权利要求1所述的一种新型储能系统实验平台，其特征在于：所述铅酸蓄电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘蔚钊，丁猛，朱鸿倩，
申请(专利权)人：南京康尼电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32