一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统技术方案

本发明专利技术一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，采用双电池簇之间连接DCDC变换器进行电池单元动态配对互补快速均衡的系统架构，由电池簇调控器实时监各电池簇中串联的各电池单元PACK每一个电池单体的运行参数，并控制两组电控开关，精准选择双电池簇的电量偏高与电量偏低的电池单元PACK进行动态配对，并独立调控相应配对的两个电池单元PACK进行电量均衡，即可实现针对电池单体与电池单元PACK监控、均衡以及异常故障组串切出的电池簇的电池单体与电池单元PACK级精细化调控，在节省成本减少能耗的基础上，细化了控制颗粒度，克服了现有技术粗放式控制产生的不安全风险，保障电池储能系统整体安全高效运行前提下，优化系统架构设计、降低建设与运维成本。降低建设与运维成本。降低建设与运维成本。

【技术实现步骤摘要】
一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统


[0001]本专利技术属于电池储能
，具体涉及一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统。

技术介绍

[0002]电池储能系统是由数量众多的小容量电池单体串并联组成，由于电池单体本身电特性的不一致性缺陷，特别是使用一段时间的电池及退役电池，其不一致性尤为突出，加之电池储能系统的电池安装与物理位置不同以及连接摆放相对固定，对电池充放电的电量产生不一致性影响进一步增加，不仅造成电池储能系统充放电产生整体效率下降的短板效应，而且容易产生个别电池电压及电量偏差过大，造成电池过充或过放乃至燃爆的不安全风险。为此，需要解决储能系统运行中，动态减少或至少不扩大储能系统中电池单体的不一致性；尤其是针对偏差最大的电池单体或电池单元进行均衡与管控，避免以电池单元或电池簇运行参数平均值作为评判和控制土建，有效杜绝恶性事故发生；实质上是在保障安全运行的前提下，解决电池单体不一致性造成的影响，提高储能系统的可用性和运行效率。
[0003]对此，业界工程技术人员不断研发与实践，提出了一些解决方案，如：国家知识产权局公布的专利技术专利《一种电池簇均衡储能系统及其控制方法》专利号为CN113437780，以及《一种储能系统及其控制方法》专利号为CN113541268，上述技术方案以降低均衡过程损耗及系统成本为目的，是针对电池簇进行监控及通过辅助电源或储能系统内电池簇的电量进行均衡，以减少电池簇之间不一致性，但其上述系统方案存在明显的缺陷。突出表现在：
[0004]1)众所周知，电池储能系统的安全管控必须是对电池单体的偏差进行管控，需要管住最差的电池单体或电池单元；上述方案旨在获取各所述电池簇的均衡参数，判断各所述电池簇的均衡参数之间的差值是否大于等于预设阈值，超过阈值时开启均衡功能，调节电池簇的充电功率，即：对电池簇电量或电压偏高的减少充电功率，电池簇电量或电压偏高的减少充电功率，对电池簇电量或电压偏低的增加充电功率，由于电池储能系统中电池单体电量或电压偏差大不等于电池簇偏差大，因此对电池簇偏差没有超阈值的电池簇增加充电或放电功率，会造成电池单体偏差过大的电池超范围运行的风险，对相应电池单体造成损伤，直至造成故障与风险。
[0005]上述方案针对电池簇均衡的系统架构，主要考虑降低成本加大控制颗粒度，而忽略了对电池单体及电池单元的监控与均衡及保护，不能在提高系统整体运行效率的前提下，及时有效控制电池单体及电池单元的异常与故障，降低成本建立在牺牲安全性的基础上，不利于电池储能系统的安全、高效运行。
[0006]为了克服上述方案的缺陷和解决上述技术问题，本专利技术采用双电池簇电池单元动态配对互补快速均衡系统架构，双电池簇的电量偏高与电量偏低的电池单元PACK进行动态配对，通过DCDC变换器进行电量互补快速均衡，以及针对电池及电池单元PACK进行高低互补，在保障电池储能系统整体安全高效运行前提下，提高储能系统架构的优化设计降低效应建设与运维成本。

技术实现思路

[0007]一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，包括：第1电池簇和第2电池簇，即每两个电池簇为一对且至少一对双电池簇、每对电池簇对应一个DCDC变换器、与各DCDC变换器连接的对应两对受控重构直流均衡调控母线和两组直流母线开关组C、连接受控重构直流均衡调控母线并与各电池簇中各电池单元PACK的多个电池单元控制开关K，以及电池簇调控器、储能系统总控装置、储能电力变换器、储能系统正极直流母线、储能系统负极直流母线；其中：
[0008]各所述电池簇由多个电池单元PACK串联构成。
[0009]所述的一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，各所述DCDC变换器的第1输入输出端，通过第1X直流母线开关组相应直流母线开关组C分别连接第11受控重构直流均衡调控母线和第12受控重构直流均衡调控母线，并通过多个电池单元控制开关K连接相应电池簇中串联的每个电池单元PACK两端，与对应的所述电池簇及电池监控通信线，一并构成一个电池储能串联支路；
[0010]各所述DCDC变换器的第2输入输出端，通过第2X直流母线开关组相应直流母线开关组C分别连接第21受控重构直流均衡调控母线和第22受控重构直流均衡调控母线，并通过多个电池单元控制开关K连接相应电池簇中串联的每个电池单元PACK两端，与对应的所述电池簇及电池监控通信线，一并构成一个电池储能串联支路。
[0011]所述的一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，各所述DCDC变换器的第1输入输出端正极，分别通过第1直流母线开关组C的第1电控开关C11和第1直流母线开关组C的第2电控开关C12连接第11受控重构直流均衡调控母线和第12受控重构直流均衡调控母线；
[0012]各所述DCDC变换器的第1输入输出端负极，分别通过第1直流母线开关组C的第3电控开关C13和第1直流母线开关组C的第4电控开关C14连接第11受控重构直流均衡调控母线和第12受控重构直流均衡调控母线；
[0013]所述第11受控重构直流均衡调控母线通过多个电池单元控制开关K分别连接相应电池簇中奇数电池单元PACK的正极以及末尾电池单元PACK的负极；
[0014]所述第12受控重构直流均衡调控母线通过多个电池单元控制开关K分别连接相应电池簇中偶数电池单元PACK的正极。
[0015]所述的一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，各所述DCDC变换器的第2输入输出端正极，分别通过第2直流母线开关组C的第1电控开关C21和第2直流母线开关组C的第2电控开关C22连接第21受控重构直流均衡调控母线和第22受控重构直流均衡调控母线；
[0016]各所述DCDC变换器的第2输入输出端负极，分别通过第2直流母线开关组C的第3电控开关C13和第2直流母线开关组C的第4电控开关C14连接第21受控重构直流均衡调控母线和第22受控重构直流均衡调控母线；
[0017]所述第21受控重构直流均衡调控母线通过多个电池单元控制开关K分别连接相应电池簇中奇数电池单元PACK的正极以及末尾电池单元PACK的负极；
[0018]所述第22受控重构直流均衡调控母线通过多个电池单元控制开关K分别连接相应电池簇中偶数电池单元PACK的正极。
[0019]所述的一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，所述电池簇调控器通过电池监控通信线连接各电控开关K、各电控开关C，以及连接各电池单元PACK中各电池单体，构成电池单体及电池单元监测控制路径。
[0020]所述的一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，所述各双电池簇构成的双电池储能串联支路中，分别包括所述双电池簇和一对直流母线开关组C；由所述第1直流母线开关组C通过第11受控重构直流均衡调控母线和第12受控重构直流均衡调控母线及多个电池单元控制开关K，连接相应电池簇中串联的每个电池单元PACK两端，同时第2直流母线开关组C通过第21受控重构直流均衡本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，包括：第1电池簇和第2电池簇，即每两个电池簇为一对且至少一对双电池簇、每对电池簇对应一个DCDC变换器、与各DCDC变换器连接的对应两对受控重构直流均衡调控母线和两组直流母线开关组C、连接受控重构直流均衡调控母线并与各电池簇中各电池单元PACK的多个电池单元控制开关K，以及电池簇调控器、储能系统总控装置、储能电力变换器、储能系统正极直流母线、储能系统负极直流母线；其中：各所述电池簇由多个电池单元PACK串联构成。2.根据权利要求1所述的一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，各所述DCDC变换器的第1输入输出端，通过第1X直流母线开关组相应直流母线开关组C分别连接第11受控重构直流均衡调控母线和第12受控重构直流均衡调控母线，并通过多个电池单元控制开关K连接相应电池簇中串联的每个电池单元PACK两端，与对应的所述电池簇及电池监控通信线，一并构成一个电池储能串联支路；各所述DCDC变换器的第2输入输出端，通过第2X直流母线开关组相应直流母线开关组C分别连接第21受控重构直流均衡调控母线和第22受控重构直流均衡调控母线，并通过多个电池单元控制开关K连接相应电池簇中串联的每个电池单元PACK两端，与对应的所述电池簇及电池监控通信线，一并构成一个电池储能串联支路。3.根据权利要求1所述的一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，各所述DCDC变换器的第1输入输出端正极，分别通过第1直流母线开关组C的第1电控开关C11和第1直流母线开关组C的第2电控开关C12连接第11受控重构直流均衡调控母线和第12受控重构直流均衡调控母线；各所述DCDC变换器的第1输入输出端负极，分别通过第1直流母线开关组C的第3电控开关C13和第1直流母线开关组C的第4电控开关C14连接第11受控重构直流均衡调控母线和第12受控重构直流均衡调控母线；所述第11受控重构直流均衡调控母线通过多个电池单元控制开关K分别连接相应电池簇中奇数电池单元PACK的正极以及末尾电池单元PACK的负极；所述第12受控重构直流均衡调控母线通过多个电池单元控制开关K分别连接相应电池簇中偶数电池单元PACK的正极。4.根据权利要求1所述的一种双电池簇电池单元动态配对互补的储能系统，其特征在于，各所述DCDC变换器的第2输入输出端正极，分别通过第2直流母线开关组C的第1电控开关C21和第2直流母线开关组C的第2电控开关C22连接第21受控重构直流均衡调控母线和第22受控重构直流均衡调控母线；各所述DCDC变换器的第2输入输出端负极，分别通过第2直流母线开关组C的第3电控开关C13和第2直流母线开关组C的第4电控开关C14连接第21受控重构直流均衡调控母线和第22受控重构直流均衡调控母线；所述第21受控重构直流均衡调控母线通过多个电池单元控制开关K分别连接相应电池簇中奇数电池单元PACK的正极以及末尾电池单元PACK的负极；所述第22受...

【专利技术属性】
技术研发人员：周锡卫，
申请(专利权)人：周锡卫，
类型：发明
国别省市：