一种多元储能融合控制终端及其控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多元储能融合控制终端及其控制系统，多元融合储能控制终端通过与温度均衡控制或设备通讯，与电池管理系统单元检测电池数据，与温度控制系统和设备通讯，与电池舱的安防系统通讯，实现现场多个系统的融合，将系统参数统一管理，实现数据的统一存储、清洗、检索等；该系统可以有效避免由于系统不同导致的参数不一致，由于系统不统一造成的控制模式冲突等问题，有效提高了储能系统效率和检修效率，降低故障率和由于通讯故障误报等问题，将消防系统纳入到统一的电站管理，有效提高系统的火灾预警能力和消防设备的可用性，提高了储能系统的安全性。高了储能系统的安全性。高了储能系统的安全性。

【技术实现步骤摘要】
一种多元储能融合控制终端及其控制系统


[0001]本专利技术属于储能电池控制
，尤其针对电化学储能系统的电池、环境和消防控制技术，具体涉及一种多元储能融合控制终端及其控制系统。

技术介绍

[0002]全球对清洁能源续期急剧增加，特别是以风电、光伏为主的能源装机量飞速增加，由此也增加了对储能系统的需求。储能在主体功能方面，新能源配置储能主体功能是降低新能源出力波动、有效跟踪计划出力、提升新能源电站可调度性、降低弃风弃光率、有助于提升新能源消纳能力；我国新能源配置储能市场增长主要发生在2018
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2020年，三年累计装机915.7MW，占比89.2％。主要分布在青海、安徽、新疆、广东、西藏，系统以1
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2h配置为主，以500kWPCS并联的传统系统架构为主。鉴于PCS设备和电池PACK集成技术的发展，未来将逐步实施1500V高压PCS设备和液冷储能系统方案。以发电集团投资或发电集团与省电网公司采取融资租赁模式为主。在储能参与调峰方面，电源侧调峰主体功能参与区域新能源消纳、为电网提供尖峰负荷需求、参与电网削峰填谷，近两年累计装机185.0MW，分布在辽宁、安徽、福建、河北、广东。储能系统以2
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4小时配置为主，以500kWPCS并联的传统系统架构为主。一般采用第三方投资，接受电网调度，但是现阶段调峰补偿收益较小，两部制电价政策不完善。在储能电站参与调频方面，调频储能主体功能是联合常规电源调频，有效提升常规机组的调频性能指标，减少AGC及调频考核费用，系统以0.5h配置居多，多采用500kWPCS并联和高压级联方案，以1h锂电池配置为主，有可能采取超级电容或混合系统方案系统。电网储能系统主体功能是应用于输电网和配电网中，在输电网中主要发挥调峰调频、事故备用、黑启动等辅助服务的功能，在配电网中主要发挥提升供电可靠性、延缓配网改造等功能；市场增长方面，系统以1
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2h配置居多，多采用500kWPCS并联和移动储能方舱方案。分布式及微网主体功能是解决并网及离网供电及其可靠性问题；我国分布式及微网储能市场增长主要发生在2018年以前，受分布式电源平价上网影响，配置储能收益并不乐观，多数以解决区域供电可靠性为主；分布式及微网储能市场TOP5省份依次是青海、西藏、山西、江苏、浙江；产品特征方面，系统以2
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4h配置为主。用户侧削峰填谷主体功能是为用户节约电量电费和容量电费，未来也是用户用能方式升级的重要依托。用户侧削峰填谷储能市场TOP5省份依次是江苏、广东、深圳、北京、浙江；产品特征方面，系统以3
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8h配置为主，多采用500kWPCS并联和组串分布式方案，以第三方或系统集成商投资为主，合同能源管理方式与业主利益分成；市场风险方面，系统效率和寿命不如预期，业主经营影响储能电站放电收益。
[0003]电化学储能技术特性方面，受产业规模、系统成本、能量及功率特性、服役特性、可回收性等综合影响，锂离子电池（磷酸铁锂和三元锂电池）优势突出，铅炭电池、全钒液流电池及梯次利用锂电池特定场景下具备竞争力。铅酸电池服役寿命过短、钠硫电池安全问题突出且技术进步缓慢、超级电容器能量成本过高。总体而言，锂离子电池在电化学储能技术当中的竞争优势逐步扩大，日本和韩国主推三元锂离子电池技术路线，中国和美国等国家主推磷酸铁锂电池技术路线。
[0004]近些年一些学者和技术人员关注了大型储能的需求，有针对性的提出解决方案。如：针对大大型储能系统中电池一致性问题，关注了由于热不均衡导致的电池衰减的不一致，以及由此引起对衰减过快的电池的过充和过放问题。由此提出了一系列针对大功率动力电池组的热力学建模与热管理技术、高压绝缘自诊断技术、预充电电路及管理技术等等。针对电池的失效原理进行了深入研究，如对电池运行行为的建模、仿真等。对电池劣化的研究，特别是近两年对磷酸铁锂电池的衰减规律的研究，提出了有力的理论依据和研究结论。从电站的技经角度进行的电池寿命及经济性分析等等。也有研究从电池的均衡控制入手，研究电池的均衡控制方法和控制策略。
[0005]对于一个大型储能系统，一般由直流侧、升压部分和能源管理系统构成。直流侧指的是由电芯、BMS、温度控制系统、消防系统和安防系统构成。升压部分包括PCS和变压器及相应的监控系统，主要负责将交流和直流之间的能量变换，充放电模式的执行，一般情况下还包括升压变压器及变压器监控系统。能量管理系统是一套负责整体电站监控的系统平台，包括电芯、温度控制、消防、变压器和配电设备的监控，PCS的控制，一般情况下还要进行高级模式计算。电池管理系统是保证电芯可以正常工作的关键，电池管理系统租主要负责对电芯的参数进行实时监控、故障诊断、剩余容量估算、保护、漏电诊断和充放电模式的选择等等，一般情况下对于大型储能系统，BMS由三级构成。
[0006]随着技术的发展，储能系统的体量越来越大、对控制和监控系统的要去也就越来越高。一方面要求监控系统既能检测电芯的状态，也就是完成BMS的功能。另一方面也要完成与其他控制系统的对接和通讯，如能源管理系统EMS、消防控制系统、温度控制系统、安全监控系统等等。特别是随着储能项目容量的增加，电池芯的数量不断增加，现阶段单体储能项目以几百个MW的项目成为常态，对于这么大的储能项目电芯数量为几百万计算，对于电池管理系统的管理压力也呈指数级增加。同时，为了保证电站系统的正常工作，需要辅助的温度控制系统、消防控制系统、安全监控系统等系统也越来越辅助，涉及多个厂家、多种协议、多种参数，很难从底层参数和控制策略上进行统一，因此储能整体系统也很难发挥性能最佳。对于每个系统，都留有一定裕量，导致系统的裕量较大。多种系统的协议不同，对于EMS的管理压力也很大，很难进行有效的监控，因此大多系统EMS承担的角色只是进行状态监测，无法进行有效协调控制。

技术实现思路

[0007]专利技术目的：本专利技术提供一种可实现储能电站多种系统的融合和统一监控，安全性高、可用性强和运行效率好的多元储能融合控制终端及其控制系统。
[0008]技术方案：一种多元储能融合控制终端，包括计算控制模块、信息交互总线管理模块、双电源管理模块和通讯协议管理模块；所述计算控制模块用于对外部设备监控，采集和控制监控数据，并进行边缘计算；包括控制器和存储器，所述存储器用于存储外部设备的各种参数和计算机程序；所述控制器用于执行存储器中存储的计算机程序实现对外部设备的控制；所述信息交互总线管理模块用于获取外部设备的状态频率，并产生信号发送至计算控制模块；所述双电源管理模块在其中一个电源模块停止工作时，另一个备用电源模块启动
提供电能；所述通讯协议管理模块用于接收外部设备发送的指令，根据指令调用相应的功能。
[0009]具体地，还包括参数管理系统，该系统设有信息安全管理模块，具有登录权限管理功能；对于不同外部设备的设置参数，采用统一的地址和命名方式，对参数进行管理；通过储能融合控制终端对各个系统进行参数设置。
[0010]具体地，所述计算控制模块可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多元储能融合控制终端，其特征在于：包括计算控制模块、信息交互总线管理模块、双电源管理模块和通讯协议管理模块；所述计算控制模块用于对外部设备监控，采集和控制监控数据，并进行边缘计算；包括控制器和存储器，所述存储器用于存储外部设备的各种参数和计算机程序；所述控制器用于执行存储器中存储的计算机程序实现对外部设备的控制；所述信息交互总线管理模块用于获取外部设备的状态频率，并产生信号发送至计算控制模块；所述双电源管理模块在其中一个电源模块停止工作时，另一个备用电源模块启动提供电能；所述通讯协议管理模块用于接收外部设备发送的指令，根据指令调用相应的功能。2.根据权利要求1所述的一种多元储能融合控制终端，其特征在于：还包括参数管理系统，该系统设有信息安全管理模块，具有登录权限管理功能；对于不同外部设备的设置参数，采用统一的地址和命名方式，对参数进行管理；通过储能融合控制终端对各个系统进行参数设置。3.根据权利要求1所述的一种多元储能融合控制终端，其特征在于：所述计算控制模块可管理外部设备的参数、进程，并对信息进行存储和传输，采用本地存储和EMS存储的互相备份；实现对环境、视频、加热除湿、照明、防盗报警、门禁等监控量的采集和控制；还包括对不超过300个电池管理单元的控制。4.根据权利要求1所述的一种多元储能融合控制终端，其特征在于：所述储能融合控制终端可实现不大于512个储能单元的数据通讯管理，当管理的储能单元数量大于512个，采用扩展通讯管理模块的方式实现。5.根据权利要求1所述的一种多元...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾繁鹏，方壮志，刘敬，杨树，
申请(专利权)人：江苏林洋亿纬储能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：