本发明专利技术公开了基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统及方法，包括三相交流电网，三相交流电网中三条输电线分别连接有功率变换链路，三条功率变换链路星形连接，每个所述功率变换链路中包括若干个功率变换单元，若干个功率变换单元的交流端口依次串联，若干个功率变换单元的直流端口分别连接有液流电池储能单元；方法为液流电池储能单元在放电状态时，电池管理系统BMS判断是否需要进入SOC均衡控制；通过调节功率变换单元直流侧电压，从而改变功率变换单元直流侧功率，使得每条功率变换链路上的钒电堆SOC值相同，保证液流电池储能单元SOC均衡；本发明专利技术具有将全钒液流电池和级联型高压级联系统集成技术相结合，省掉升压变压器的特点。点。点。
【技术实现步骤摘要】
基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统及方法
[0001]本专利技术属于高压级联系统集成方法
，涉及一种基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统，还涉及一种基于全钒液流的高压级联型SOC均衡方法。
技术介绍
[0002]常规的全钒液流系统，直流侧采用两级双DCDC+ACDC方式，直流侧电压升至1000V/1500V系统，交流侧电压变换为400V/690V，再通过升压变压器升至10kV/35kV进行并网。然而，多级的DCDC升压、ACDC交直流变换、变压器升压会导致整个系统的成本增加、效率降低，占用较多的场地资源。并且现有的液流电池技术，单个电池堆的单节直流电压相对较低，一般采用多个电堆串联提升单套系统的电池电压，电解液管路中并联供液方式使得离子通路与电堆间的电子通道构成闭合回路。但这样，易产生漏电电流，破坏电堆电压一致性导致系统自放电，严重时局部温度聚升，导致电堆结构变形，影响系统使用寿命。
[0003]而目前高压级联系统集成技术仅适配与锂电池储能，高压变频调速技术及高压静止无功发生器(SVG)技术已相对成熟，但并未对全钒液流电池进行深入适配和深化。因此，现有技术并未将全钒液流电池和高压级联系统结合，充分挖掘和利用。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统，具有将全钒液流电池和级联型高压级联系统集成技术相结合，省掉升压变压器的特点；
[0005]本专利技术的另一个目的是提供一种基于全钒液流的高压级联型SOC均衡方法，具有提升系统动静态过程SOC均衡一致性的特点。
[0006]本专利技术的一个方案为，基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统，包括三相交流电网，三相交流电网中A、B、C三条输电线分别连接有功率变换链路，三条功率变换链路星形连接，每个功率变换链路中包括若干个功率变换单元，若干个功率变换单元的交流端口依次串联，若干个功率变换单元的直流端口分别连接有液流电池储能单元。
[0007]本专利技术的特点还在于：功率变换单元包括相连接的转换组和DCDC级联型功率变换组；转换组的交流端口依次串联，转换组的直流端口通过DCDC级联型功率变换组连接液流电池储能单元；
[0008]液流电池储能单元包括钒电堆，钒电堆连接有管泵循环系统，管泵循环系统连接有正极储罐和负极储罐，钒电堆正负极接入功率变换单元，液流电池储能单元还包括电池管理系统BMS，电池管理系统BMS连接功率变换单元、钒电堆、管泵循环系统、正极储罐和负极储罐。
[0009]本专利技术的另一个方案为，基于全钒液流的高压级联型SOC均衡方法，具体步骤如下：步骤1、液流电池储能单元在放电状态时，电池管理系统BMS判断是否需要进入SOC均衡控制，若是，则进行步骤2；若否，则继续监测；
[0010]步骤2、通过调节功率变换单元直流侧电压，从而改变功率变换单元直流侧功率，
使得每条功率变换链路上的钒电堆SOC值相同，保证液流电池储能单元SOC均衡；
[0011]本专利技术的特点还在于：步骤1具体按照以下步骤实施：
[0012]步骤1.1、将相同功率变换链路上的多个功率变换单元进行编号1
‑
N，其中，N＞1的正整数；
[0013]步骤1.2、液流电池储能单元在放电状态时，设N个功率变换单元平均功率为P
avg
，设N个功率变换单元相连接的钒电堆平均SOC值为SOC
avg
，
[0014][0015][0016]其中，i为任意一个功率变换单元，P
i
为第i个功率变换单元的功率，SOC
i
为第i个液流电池储能单元的SOC值，P
i
＞P
avg
；
[0017]步骤1.3、电池管理系统BMS以SOC
avg
与SOC
i
成正相关性为依据监测并判断是否需要进入SOC均衡控制，若是，则进行步骤2；若否，则继续监测。
[0018]步骤2具体按照以下步骤实施：
[0019]步骤2.1、判断相同功率变换链路上的任意一个功率变换单元所连接的钒电堆SOC
i
值是大于或小于每条功率变换链路上的钒电堆SOC平均值SOC
avg
；
[0020]步骤2.2、调节功率变换单元直流侧电压，从而改变功率变换单元直流侧功率，假设不影响交流侧谐波超过限值的直流电压变化量ΔU
dc
，ΔU
dc
能够从产品谐波测试中获得，某串联的H桥直流侧原直流电压为U
dc0
，在dq坐标系中，电压等式为
[0021][0022]其中在无功功率下，i
q
＝0，那么在调节直流侧功率，i
d
相同时只需要调节参考值；
[0023]步骤2.3、若SOC
i
的值小于SOC
avg
时，则需要当前功率变换单元对所连接的钒电堆进行充电，弥补钒电堆存储电量不足，即调节令
[0024][0025]使得每条功率变换链路上的电池堆SOC值相同，保证液流电池储能单元SOC值均衡；
[0026]若SOC
i
的值大于SOC
avg
时，则需要当前功率变换单元对所连接的钒电堆进行充电，弥补钒电堆存储电量不足，即调节令
[0027][0028]使得每条功率变换链路上的电池堆SOC值相同，保证液流电池储能单元SOC值均衡。
[0029]本专利技术的有益效果是：
[0030]1.本专利技术在总电池容量不变的情况下，减少了电堆并联，解决因电堆并联多而产品较大的漏电流，同时采用变流器级联方式构建系统，可在价格低且工作电压低的功率器件进行选择设计，避免因系统高压而选用高工作电压的功率器件，因较高工作电压的功率
器件成本较高；
[0031]2.本专利技术整体分组及空间布局科学、简单、安全、高效，具备可实施性；可以充分发挥全钒液流电池容量大、能效高、深度放电、可靠性高、污染低的特点，可以广泛用于可再生能源储能、电网调峰备用电源等领域，对新能源行业发展可起到很好的支撑作用；
[0032]3.本专利技术利用级联型高压变频调速技术，集成化设计可直接省去升压变压器，提升大型全钒液流电池系统高可靠性、低成本、长时高效、动态响应快速、模块化的综合能力，同时采用级联技术减少电网谐波；
[0033]4.本专利技术提供可靠的级联模块化SOC均衡运行优化策略，利用动态电压平衡值，可提升系统动静态过程中SOC均衡一致性。
附图说明
[0034]图1是本专利技术基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统的结构示意图；
[0035]图2是本专利技术基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统中功率变换单元和液流电池储能单元的示意图；
[0036]图3是本专利技术基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统中DCDC级联型功率变换组的示意图；
[0037]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统，其特征在于，包括三相交流电网(1)，所述三相交流电网(1)中A、B、C三条输电线分别连接有功率变换链路(2)，三条所述功率变换链路(2)星形连接，每个所述功率变换链路(2)中包括若干个功率变换单元(3)，若干个所述功率变换单元(3)的交流端口依次串联，若干个所述功率变换单元(3)的直流端口分别连接有液流电池储能单元(4)。2.根据权利要求1所述的基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统，其特征在于，所述功率变换单元(3)包括相连接的转换组(301)和DCDC级联型功率变换组(302)；所述转换组(301)的交流端口依次串联，所述转换组(301)的直流端口通过DCDC级联型功率变换组(302)连接液流电池储能单元(4)。3.根据权利要求1所述的基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统，其特征在于，所述液流电池储能单元(4)包括钒电堆(401)，所述钒电堆(401)连接有管泵循环系统(402)，所述管泵循环系统(402)连接有正极储罐(403)和负极储罐(404)，所述钒电堆(401)正负极接入所述功率变换单元(3)，所述液流电池储能单元(4)还包括电池管理系统BMS(405)，所述电池管理系统BMS(405)连接所述功率变换单元(3)、钒电堆(401)、管泵循环系统(402)、正极储罐(403)和负极储罐(404)。4.基于全钒液流的高压级联型SOC均衡方法，其特征在于，该方法使用如权利要求1
‑
3中任意一项所述的基于全钒液流的高压级联型SOC均衡系统，具体步骤如下：步骤1、所述液流电池储能单元(4)在放电状态时，电池管理系统BMS(405)判断是否需要进入SOC均衡控制，若是，则进行步骤2；若否，则继续监测；步骤2、通过调节所述功率变换单元(3)直流侧电压，从而改变所述功率变换单元(3)直流侧功率，使得每条所述功率变换链路(2)上的钒电堆(401)SOC值相同，保证液流电池储能单元(4)SOC均衡。5.根据权利要求3所述的基于全钒液流的高压级联型SOC均衡方法，其特征在于，所述步骤1具体按照以下步骤实施：步骤1.1、将相同功率变换链路(2)上的多个所述功率变换单元(3)进行编号1
‑
N，其中，N＞1的正整数；步骤1.2、液流电池储能单元(4)在放电状态时，设N个功率变换单元(3)平均功率为P
【专利技术属性】
技术研发人员：于优城，许力，
申请(专利权)人：中钠储能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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