台区电池单元共享型储能系统技术方案

本发明专利技术提出一种台区电池单元共享型储能系统，其包括储能变流器（PCS）、电池单元、DC/DC变换器、电池管理系统（BMS）等。本发明专利技术在多个台区侧配置电池单元，每个台区侧的电池单元以线缆互联，实现各个台区的电池单元共享共用。电池单元通过储能变流器接入各个台区侧交流母线，电池单元、储能变流器、DC/DC变换器由电池管理系统监测、控制和管理，并通过台区智能融合终端进行管理和调度，解决台区侧电能质量、动态增容、光伏消纳等问题。光伏消纳等问题。光伏消纳等问题。

【技术实现步骤摘要】
台区电池单元共享型储能系统


[0001]本专利技术涉及智能配电、储能
，尤其涉及一种台区电池单元共享型储能系统。

技术介绍

[0002]随着大规模分布式光伏接入低压台区，以及终端电气化在低压台区的推广应用，台区成为实现“双碳”目标的重要场景。应用储能技术解决源、荷时空不匹配是一种有效的手段，且依托储能系统换流器可以解决三相不平衡、过电压、电压、谐波等电能质量问题。目前，储能是一种高成本灵活资源，使其规模化推广应用受到限制。此外，在台区独立配置储能系统，台区中的储能充放电行为会呈现无序状态，导致储能资源浪费、运行效益低下。一般台区侧配置储能容量不宜过大，一是大容量储能系统需占用大面积地方；二是大容量储能需配套相应等级的消防系统，增加建设成本；三是大容量储能存在安全隐患，引发安全焦虑。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术存在的缺陷和不足，特别是低压台区分布式光伏消纳和电能质量问题，以及传统单个台区建设储能系统投入产出比显著失衡问题，本专利技术提出一种台区电池单元共享型储能系统，通过在多个台区配置储能系统，并将储能系统的电池单元连接，实现多个台区储能系统电池单元的互联共享，动态提升台区储能容量，解决分布式光伏消纳和电能质量治理问题，同时降低单个台区储能系统建设成本和容量限制，具有明显的社会经济效益。
[0004]其包括储能变流器(PCS)、电池单元、DC/DC变换器、电池管理系统(BMS)等。本专利技术在多个台区侧配置电池单元，每个台区侧的电池单元以线缆互联，实现各个台区的电池单元共享共用。电池单元通过储能变流器接入各个台区侧交流母线，电池单元、储能变流器、DC/DC变换器由电池管理系统监测、控制和管理，并通过台区智能融合终端进行管理和调度，解决台区侧电能质量、动态增容、光伏消纳等问题。
[0005]由电池管理系统对储能变流器和电池单元进行监测、控制和管理。储能变流器对电池单元进行充电和放电，同时包括但不限于治理台区侧低电压、过电压、三相不平衡等电能质量问题。各个台区侧的电池单元通过线缆连接，实现各个台区的电池单元互联共享共用。电池管理系统对各个台区的储能变流器和电池单元进行监测、控制和管理，同时各个台区的电池管理系统可以接收来自台区智能融合终端的管理和指令，台区电池单元共享型储能系统由智能融合终端进行统一能量管理和优化调度。系统采用分层动态一致性控制。顶层为运行模式层，采用主从控制，便于实现台区补偿电流计算与分配。顶层运行模式包括：电能治理运行模式、削峰填谷运行模式、微电网运行模式。其控制目标包括但不限于台区有功/无功功率调节、三相不平衡等电能质量以及电网故障情况下台区微电网运行模式和应急供电。中间层为通信层，采用动态一致性算法控制，其控制目标包括但不限于均衡各台区
电池单元SOC并稳定直流母线电压。底层为执行层，采用下垂控制实现各个储能变流器与DC/DC变换器的监测、控制。任意一个台区侧智能融合终端可作为主控智能融合终端，各个台区的储能子系统可以独立运行，也可以联合运行。
[0006]本专利技术具体采用以下技术方案：
[0007]一种台区电池单元共享型储能系统，其特征在于，在各个台区设置有智能融合终端，并配置一组相互连接的储能变流器PCS、电池管理系统BMS、DC/DC变换器和电池单元，每个台区的电池单元以线缆互联；
[0008]由电池管理系统对储能变流器和电池单元进行监测、控制和管理；储能变流器对电池单元进行充电和放电；
[0009]系统采用分层动态一致性控制；顶层采用主从控制，用于实现台区补偿电流计算与分配，其控制目标包括：台区有功/无功功率调节、三相不平衡等电能质量以及电网故障情况下台区微电网运行模式和应急供电；
[0010]中间层为通信层，采用动态一致性算法控制，其控制目标包括：均衡各台区电池单元SOC并稳定直流母线电压；
[0011]底层为执行层，采用下垂控制实现各个储能变流器与DC/DC变换器的监测、控制；任意一个台区侧的智能融合终端在联合运行的状态下作为主控制器或从控制器，或处于独立运行的状态。
[0012]进一步地，各个台区侧的DC/DC变换器一端与对应的电池单元连接，另一端与直流断路器Bi
‑
1连接；直流断路器Bi
‑
1的一端与直流断路器Bi
‑
2连接，直流断路器Bi
‑
2的一端通过线缆与其他台区的直流断路器Bi
‑
2端连接，实现各个台区的电池单元互联。
[0013]进一步地，各台区储能子系统共享电池单元容量，由主控智能融合终端与各从控智能融合终端通讯，获取各个电池单元的容量信息以及各台区光伏出力信息。
[0014]进一步地，在顶层主从控制中，由主控智能融合终端控制整个储能系统的顶层运行，此时，一个或多个台区的储能变流器处于：电能治理运行模式或削峰填谷运行模式或微电网运行模式；通过计算获得台区所需补偿电流大小，并根据各台区电池单元的容量信息及各台区光伏出力信息，按比例将所需补偿电流值分配至各从控智能融合终端。
[0015]进一步地，各从控智能融合终端通过动态一致性算法获取各台区电池单元的荷电状态SOC的平均值与直流母线电压平均值，结合主控智能融合终端分配的输出电流指令值，转发至下接的电池管理系统，通过改进下垂控制实现精确控制各储能电池单元充放电电流与其余台区储能变流器的输出电流以及SOC均衡的目标。
[0016]进一步地，由主控智能融合终端监控整个储能系统的各个电池单元的健康状态SOH；若电池处于老化状态，由主控智能融合终端控制切出电池单元。
[0017]进一步地，顶层为运行模式层，采用主从控制，包括三个子运行模式，即电能治理运行模式、削峰填谷运行模式、微电网运行模式，由主控智能融合终端选择运行模式、确定直流母线电压给定值U
dc_ref
并分析所需的补偿电流I
sum_com
，定义如下：
[0018][0019]其中，N为所有参与共享容量的台区数；根据各个台区的电池容量信息与光伏出力信息，计算各台区所需的补偿电流I
i_com
，其中，i表示第i个智能融合终端；I
i_com
包括光伏补
偿电流I
i_PV
和电池补偿电流I
i_bat
，且I
i_com
＝I
i_PV
+I
i_bat
；由主控智能融合终端与网关通信，向各智能融合终端发送：I
0_com
、I
1_com
、
…
I
N_com
、U
dc_ref
；
[0020]中间层为通信层，采用动态一致性算法控制，各个台区融合终端通过网关实现通信交互，交互的通信量包括：
[0021]第i个智能融合终端通过动态一致性算法从第i
‑
1个智能融合终端获得的SOC
i_avg<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种台区电池单元共享型储能系统，其特征在于，在各个台区设置有智能融合终端，并配置一组相互连接的储能变流器PCS、电池管理系统BMS、DC/DC变换器和电池单元，每个台区的电池单元以线缆互联；由电池管理系统对储能变流器和电池单元进行监测、控制和管理；储能变流器对电池单元进行充电和放电；系统采用分层动态一致性控制；顶层采用主从控制，用于实现台区补偿电流计算与分配，其控制目标包括：台区有功/无功功率调节、三相不平衡等电能质量以及电网故障情况下台区微电网运行模式和应急供电；中间层为通信层，采用动态一致性算法控制，其控制目标包括：均衡各台区电池单元SOC并稳定直流母线电压；底层为执行层，采用下垂控制实现各个储能变流器与DC/DC变换器的监测、控制；任意一个台区侧的智能融合终端在联合运行的状态下作为主控制器或从控制器，或处于独立运行的状态。2.根据权利要求1所述的台区电池单元共享型储能系统，其特征在于：各个台区侧的DC/DC变换器一端与对应的电池单元连接，另一端与直流断路器Bi
‑
1连接；直流断路器Bi
‑
1的一端与直流断路器Bi
‑
2连接，直流断路器Bi
‑
2的一端通过线缆与其他台区的直流断路器Bi
‑
2端连接，实现各个台区的电池单元互联。3.根据权利要求1所述的台区电池单元共享型储能系统，其特征在于：各台区储能子系统共享电池单元容量，由主控智能融合终端与各从控智能融合终端通讯，获取各个电池单元的容量信息以及各台区光伏出力信息。4.根据权利要求1所述的台区电池单元共享型储能系统，其特征在于：在顶层主从控制中，由主控智能融合终端控制整个储能系统的顶层运行，此时，一个或多个台区的储能变流器处于：电能治理运行模式或削峰填谷运行模式或微电网运行模式；通过计算获得台区所需补偿电流大小，并根据各台区电池单元的容量信息及各台区光伏出力信息，按比例将所需补偿电流值分配至各从控智能融合终端。5.据权利要求4所述的台区电池单元共享型储能系统，其特征在于：各从控智能融合终端通过动态一致性算法获取各台区电池单元的荷电状态SOC的平均值与直流母线电压平均值，结合主控智能融合终端分配的输出电流指令值，转发至下接的电池管理系统，通过改进下垂控制实现精确控制各储能电池单元充放电电流与其余台区储能变流器的输出电流以及SOC均衡的目标。6.据权利要求5所述的台区电池单元共享型储能系统，其特征在于：由主控智能融合终端监控整个储能系统的各个电池单元的健康状态SOH；若电池处于老化状态，由主控智能融合终端控制切出电池单元。7.根据权利要求1所述的台区电池单元共享型储能系统，其特征在于：顶层为运行模式层，采用主从控制，包括三个子运行模式，即电能治理运行模式、削峰填谷运行模式、微电网运行模式，由主控智能融合终端选择运行模式、确定直流母线电压给定值U
dc_ref
并分析所需的补偿电流I
sum_com
，定义如下：
其中，N为所有参与共享容量的台区...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟铭，范元亮，李泽文，吴涵，陈金玉，陈茂新，何华琴，吴灿雄，黄钢水，蔡秀雯，黄兴华，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司泉州供电公司国网福建省电力有限公司南安市供电公司国网福建省电力有限公司，
类型：发明
国别省市：