一种多区块大型储能系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多区块大型储能系统，包括多个电池组单元，每个电池组单元是由若干电池单体串联组成电池簇，若干电池簇串联组成一组电池组单元；所有电池组单元成电池组单元并联接入一台PCS构成一组储能单元；在该储能单元中，相邻的电池组单元不同时工作，即同时接入PCS工作的电池组单元中间即为该电池组的备用电池组；本发明专利技术设计规划了电池组单元之间的排列方式及互补运作的方式，能够保证储能模块间的充分利用和合理安排，并能在紧急状况下可调用地进行功率支撑，并通过冷热源间隔排列、间隔输出的模式通过温差发电提高了储能的性能及寿命，并保证了各电池组单元之间的相对一致性。

【技术实现步骤摘要】
一种多区块大型储能系统
本专利技术公开的一种多区块大型储能系统，属于环保节能能源利用

技术介绍
目前大型储能系统均由BMS系统所管理控制，具体包括若干电池单体串联组成电池簇，配备一台电池监控模块；若干电池簇串联组成一组电池组单元，配备一台蓄电池组控制单元；电池组单元并联接入一台PCS构成一组储能单元，配备一台直流配电柜—电池管理系统BMU，PCS；若干储能系统单元并联构成储能系统，详见下表所列和参见图4所示系统拓扑图。对于该大型储能的温控系统需要保证厂房内立体空间的整体温度均匀度在±5度之间，以保证电池单体整体放电的均恒性，目前皆是通过需要配置风道及新风系统对整个厂房立体空间的进行热管理，仅仅实现了电池单体和电池组温度监控，并没有实现温度控制。在单体电池领域的现有技术：目前单体电池的温度控制系统均采用换热介质(液体)进行电池的升降温；具体技术方案如专利(一种基于传感器的电池温度控制系统、温度调节装置、用于充换电站的电池温度控制装置和电动车充换电站、电池温度调节系统、方法及计算机可读存储介质、燃料电池温差监控系统)。在电池组领域的现有技术：针对电池组内单体电池温差过大导致电池一致性差、使用寿命短的问题，目前有针对每个单体电池平衡温差的系统—锂离子蓄电池电源自动均衡加温系统及加温方法；也有针对单体间导热材质和电池组结构来进行优化的系统—一种新型热均衡管理模组装置。在温差发电领域的现有技术；目前有温差发电器、体温发电器和温差电池。以与本技术方案最相近的温差电池专利为例：小体积集成化温差电池。在一绝缘和绝热性都较好的基片上，利用集成电路生产中使用的淀积和刻蚀工艺，形成A半导体材料膜条层，膜条之间互相平行且绝缘，在A膜条层上有绝缘层，在绝缘层上有B半导体材料膜条层，膜条之间也互相平行绝缘，利用多层布线工艺，使B膜条与相邻层的A膜条之间互相有序串连起来，形成电压相加的热电偶群，根据所需电压的大小，决定串接层数的多少，当该温差电池的热端和冷端存在温差时，这些互相串接在一起的热电偶群就会产生较高的电压。结合以上分析，目前大型储能系统的主要缺点是：一、3组电池组单元由于供电需求不同并不一定同时接入PCS系统或同时作用，这将导致该电池组发热状况不同并最终导致电池组单元的寿命和性能有所差异，不利于其整体性。这是因为如果发热情况不同导致寿命不同性能不同对于后期维护与监控有不利影响，如果寿命不同，维修人员更换的时间点就不同，增加了整体维修时间，性能不同将导致后期两个电堆之间的差异很大。这里的性能不同的解释是：每个储能电池都是有寿命期限的，这个寿命期限一般是10-20年，定义寿命的标准就是，当实际的充放电效率低于70％时。这是由于当储能电池在使用过程中由于极化作用等等现象将导致内阻增大效率降低，所以如果电池组之间发热情况不同，将导致两两电池组效率降低的曲线不能近似等同，且与PCS中所设定的实际输出功率的预测曲线不同，将导致实际的输出功率与预计输出功率有所差别，保持电池组之间的整体性将可以使整体储能设定出力值和实际出力值相同；二、储能工作时发热为不可逆的能量转换，将其所储存的电能不可逆地变为了热能，导致储能地实际效率较低；三、大型储能所需的备用容量很大，在一定程度上是一种资源浪费；也就是说，储能的备用容量的设定一般是算出来该处所要实际配备容量的1/3，备用容量是用来当出现重大事故提供额外的支撑，或者是在储能出现故障时的支撑。四、储能发热将会影响其电化学单体的反应介质失去活性，影响单体寿命以及可能导致安全问题，仅仅通过加强通风情况、控制环境温度并不能直接作用在单体本身上进行温度控制，目前也有对每个单元设置风机或水冷的，但都只能解决换热情况，效果不明显，只有采用热传导的模式才能够彻底解决储能发热问题。目前单体电池领域的温控不能作用于大型储能系统的原因是目前大型储能系统均采用集成化的模块，像采用换热介质来对单体电池进行降温将提高系统和结构以及整体温控的复杂度，增加集成化储能的占地面积。以上是储能系统温控部分的不足，储能在温控部分有所不足外，在容量配置上同样有所不足存在缺陷。
技术实现思路
为解决上述技术问题，具体来说，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术的一种多区块大型储能系统，包括多个电池组单元，每个电池组单元是由若干电池单体串联组成电池簇，若干电池簇串联组成一组电池组单元；所有电池组单元成电池组单元并联接入一台PCS构成一组储能单元；在该储能单元中，相邻的电池组单元不同时工作，即同时接入PCS工作的电池组单元中间即为该电池组的备用电池组；所述电池组单元的容量以及个数根据实际接入点的一年中每天的负荷数据通过下述容量配置计算方法分析得到；该容量配置计算方法包括如下步骤：A.将一年的日负荷数据建立文本导入数据库；B.建立数量级区分函数用于该日的削峰填谷数量级的评测；b1.数量级区分函数表达式：即求出最大值/最小值与均值的差值的绝对值并取其绝对值的最大值；b2.定义出各数量级的区间：等级1：0～40MW(40MW，50MW等都可以，以40MW为例)等级2：40～80MW等级3：80～120MW……等级e：40(e-1)～40eMW；b3.将数据库中的日负荷曲线进行识别，将该年中每日的负荷进行等级划分，确认有几个等级，并且为哪几个等级；b4.确认后的等级个数为a，等级分别为Q1、Q2…Qa：一般情况为a＝2，Q1＝1，Q2＝3，以此为例，则将一年的日负荷分为a类，即两类，一类是等级1，一类是等级3；C.将归类后的不同等级的日负荷分别进行容量配置的计算：c1.导入归类后等级为1的负荷数据，统计负荷的峰值与谷值；c2.根据负荷峰谷值，设定储能调节后合成出力低谷值Pref，并为合成出力峰值赋初值Pmax；c3.系统循环赋初值n＝1；c4.比较负荷与Pref、Pmax的大小关系，当负荷小于Pref时，储能电池充电；当负荷大于Pmax时，储能电池放电；负荷在Pref、Pmax之间时，储能电池不动作；c5.n＝n+1；c6.若n小于所载入负荷数据的条数时，返回步骤(c4)，否则进行步骤(c7)；c7.统计储能电池的充电电量、放电电量；c8.判断储能电池充放电是否平衡。若充电电量大于放电电量，减小Pmax，返回步骤(c3)；若充电电量小于放电电量，增大Pmax，返回步骤(c3)；若充放电平衡，由式(1)～(4)计算储能系统的功率、容量，得出PESS1和EESS1；PESS＝max(|ΔP1|，|ΔP2|，…|ΔPN|(1)EESS＝max(N1，N2)(2)N1＝max(|ΔP1ΔT|，|ΔP1ΔT+ΔP2ΔT|，…，|ΔP1ΔT+ΔP2ΔT+…ΔPNΔT|)(3)式中：PESS为储能系统功率；EESS为储能系统容量；ΔPi为各个时刻储能系统出力需求；ΔT为样本数据采样时间间隔；1～m1、m2～m3，mj～mn为样本数据中需要储能不间断充电/放电的数据采样时刻，其中不间断充电时间定义为连续不放电时间，不间断放电时间定义为连续不充电时间；c9.导入归类后等级为3的负荷数据，统计负荷的峰值与谷值；c10.重复进行c2～c8的步骤，由式(1)～(4)计算储能系统的功率、容量，得出PESS3和EESS3；d取大于PESS1/k(EESS1/k)且与PES本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多区块大型储能系统，包括多个电池组单元，每个电池组单元是由若干电池单体串联组成电池簇，若干电池簇串联组成一组电池组单元；所有电池组单元成电池组单元并联接入一台PCS构成一组储能单元；在该储能单元中，相邻的电池组单元不同时工作，即同时接入PCS工作的电池组单元中间即为该电池组的备用电池组；所述电池组单元的容量以及个数根据实际接入点的一年中每天的负荷数据通过下述容量配置计算方法分析得到；该容量配置计算方法包括如下步骤：A.将一年的日负荷数据建立文本导入数据库；B.建立数量级区分函数用于该日的削峰填谷数量级的评测；b1.数量级区分函数表达式：

【技术特征摘要】
1.一种多区块大型储能系统，包括多个电池组单元，每个电池组单元是由若干电池单体串联组成电池簇，若干电池簇串联组成一组电池组单元；所有电池组单元成电池组单元并联接入一台PCS构成一组储能单元；在该储能单元中，相邻的电池组单元不同时工作，即同时接入PCS工作的电池组单元中间即为该电池组的备用电池组；所述电池组单元的容量以及个数根据实际接入点的一年中每天的负荷数据通过下述容量配置计算方法分析得到；该容量配置计算方法包括如下步骤：A.将一年的日负荷数据建立文本导入数据库；B.建立数量级区分函数用于该日的削峰填谷数量级的评测；b1.数量级区分函数表达式：即求出最大值/最小值与均值的差值的绝对值并取其绝对值的最大值；b2.定义出各数量级的区间：等级1：0～40MW(40MW，50MW等都可以，以40MW为例)等级2：40～80MW等级3：80～120MW……等级e：40(e-1)～40eMW；b3.将数据库中的日负荷曲线进行识别，将该年中每日的负荷进行等级划分，确认有几个等级，并且为哪几个等级；b4.确认后的等级个数为a，等级分别为Q1、Q2…Qa：一般情况为a＝2，Q1＝1，Q2＝3，以此为例，则将一年的日负荷分为a类，即两类，一类是等级1，一类是等级3；C.将归类后的不同等级的日负荷分别进行容量配置的计算：c1.导入归类后等级为1的负荷数据，统计负荷的峰值与谷值；c2.根据负荷峰谷值，设定储能调节后合成出力低谷值Pref，并为合成出力峰值赋初值Pmax；c3.系统循环赋初值n＝1；c4.比较负荷与Pref、Pmax的大小关系，当负荷小于Pref时，储能电池充电；当负荷大于Pmax时，储能电...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴联凯，
申请(专利权)人：吴联凯，
类型：发明
国别省市：浙江,33