一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统技术方案

本发明专利技术提出的一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统，采用创新的直流调控模块组串开关阵列，并利用直流调控模块具有端电压的电压范围可以在线动态调节，实现大范围维持电池组串端电压，以及控制开关阵列切出直流调控模块并控制其停机，从而动态断电隔离相应的电池或电池包，实现安全进行相应电池或电池包的在线维护与更换，克服了现有技术方案的缺陷，全方位通过可重构直流调控模块架构的动态重构，进行电池储能系统的数字化调节，实现电池或电池包的串并联受控重构，并能够将异常故障电池或电池包及时隔离切出进行在线维护与更换，防止风险及恶性事故发生，达到安全、经济、高效重构电池组的设计目标，取得实质性有益效果。益效果。益效果。

【技术实现步骤摘要】
一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统


[0001]本专利技术属于电池储能
，具体涉及一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统。

技术介绍

[0002]电池储能系统是由众多的小电量电池通过串并联连接构成电池组，并通过储能变流器接入电网进行充放电。由于电池单体本身不一致性的不可避免缺陷，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。因此，需要对电池组进行灵活调节及动态维护，保障电池组充放电的电池电压及电量一致性在可控范围内，避免电池过充、过放和短板效应，提高电池储能系统的安全性和利用率以及投资收益。
[0003]针对电池储能系统构成，特别是大规模电池储能系统，由众多的小电量电池通过串联成电池组串达到储能变流器要求的直流电压，其电池组串连接的电池数量常规达到数百个电池单体串联构成，由其是，电池储能系统使用一段时间或者采用退役的动力电池构成的电池储能系统，其电池单体出现异常、故障及安全风险的概率加大。因此，对于使用一段时间或退役电池构成的电池储能系统的动态维护和重构电池组尤为重要。采用电池连接结构可重构的电池组是通过电控开关阵列，动态控制电池组的电池重新连接构成新电池组的连接方式，优化电池组中电池电压及电量一致性，提高电池安全性与经济性，这是业界努力攻关的技术难题。国家知识产权局公布的专利技术专利《电池组管控系统及控制方法》专利号为CN107275691A，该技术方案及其附图2
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5公布和提出的电池组重构的系统架构及控制方法，由于开关阵列直接调控相对应的电池或电池包，而电池或电池包组串需要满足储能变流器直流端电压范围，限制了电池或电池包切出与更换的范围，使其电池组串的电池或电池包至少有一端始终连接在电池组串中，不能受控切出进行在线维护与更换，该技术方案的可重构电池组及储能系统架构，其电池或电池包在线切出及调节和维持电池组端电压方面存在明显的缺陷，造成可重构范围严重受限并且电池或电池包不能彻底切出，在线带电进行更换维护存在操作风险，影响储能系统可重构的完整性和时效性，难以有效解决整个电池组及电池储能系统安全隐患的防患以及提高电池储能系统利用率的问题，不能实现重构电池组提高安全性与经济性的预期目标。
[0004]为了能够解决上述问题及克服现有技术的缺陷，实现异常电池能够及时隔离切出，并保持电池组串端电压在要求的范围内，保证电池储能系统整体安全、高效运行；本专利技术提出的一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统，利用直流调控模块具有端电压的电压范围可以在线动态调控，并控制直流调控模块组串开关阵列切出相应直流调控模块以及控制其停机，从而使电池或电池包动态断电，在电池储能系统整体持续运行中，实时隔离相应的异常电池或电池包，实现在线安全维护与更换相应电池或电池包，克服了现有技
术方案的缺陷，通过可重构直流调控模块架构的动态重构，进行电池储能系统的数字化调节，防止风险及恶性事故发生，达到安全、高效重构数字化储能系统的设计目标，取得实质性有益效果。

技术实现思路

[0005]为了能够解决上述问题及克服现有技术的缺陷，本专利技术提出一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统，主要包括：可重构直流调控模块组串、直流母线、储能变流器、电网电力线、上位机储能系统管控系统、系统管控通信总线、直流调控模块连接电池或电池包的正极端子、直流调控模块连接电池或电池包的负极端子、直流调控模块组串重构控制器、电池参数采集通信线、直流调控模块正极输入输出端子、直流调控模块负极输入输出端子、直流调控模块组串开关阵列、直流调控模块组串监控线、直流调控模块、电池或电池包、电池或电池包正极端子、电池或电池包负极端子、直流调控模块组串正极连接线、直流调控模块组串负极连接线，其中，可重构直流调控模块组串的多个直流调控模块通过直流调控模块组串开关阵列相连接，并且多个直流调控模块各自连接相应的电池或电池包，同时可重构直流调控模块组串接入直流母线，由直流母线通过储能变流器接入电网电力线，构成可重构直流调控模块架构的数字化储能系统及充放电的电力路径；其特征在于，可重构直流调控模块组串包括：直流调控模块组串重构控制器、电池参数采集通信线、直流调控模块组串开关阵列、直流调控模块组串监控线，并且电池或电池包的电池或电池包正极端子和电池或电池包负极端子，分别连接直流调控模块的直流调控模块连接电池或电池包的正极端子和直流调控模块连接电池或电池包的负极端子，由直流调控模块组串重构控制器通过直流调控模块组串监控线分别连接多个直流调控模块，同时由直流调控模块组串重构控制器通过系统管控通信总线连接上位机储能系统管控系统，构成储能系统电池充放电能量管控及直流调控模块架可构重构的数字化储能监控管理系统。
[0006]所述一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统，其特征在于，直流调控模块组串开关阵列由多个开关组成若干个开关组并对应若干个直流调控模块，其中，首个开关组设置4个开关，末尾开关组设置1个开关，其余各开关组设置5个开关；每个开关组对应相应的一个直流调控模块，其连接方式为：首个开关组，即第1开关组的第1开关分别连接第1直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和直流调控模块组串负极连接线，同时第1直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子与直流调控模块组串正极连接线连接，第1 开关组的第2开关的两端分别连接第1直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和第2直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子，第1开关组的第3开关的两端分别连接第1直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和第2直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子，第1开关组的第4 开关的两端分别连接第1直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子和第2 直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子；
[0007]末尾开关组，即第j开关组设置一个开关，第j开关组的第1开关，其两端分别连接第j直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子和直流调控模块组串正极连接线；
[0008]其余各开关组连接方式为，第i开关组的第1开关两端分别连接第i直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子和直流调控模块组串正极连接线，第i开关组的第2开关两端分别连接第i直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和直流调控模块组串负
极连接线，第i开关组的第3开关两端分别连接第i直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和第j直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子，第i开关组的第4开关的两端分别连接第i直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和第j直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子，第i开关组的第5开关的两端分别连接第i 直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子和第j直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子；至此，构成可重构直流调控模块组串动态受控的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统，主要包括：可重构直流调控模块组串、直流母线、储能变流器、电网电力线、上位机储能系统管控系统、系统管控通信总线、直流调控模块连接电池或电池包的正极端子、直流调控模块连接电池或电池包的负极端子、直流调控模块组串重构控制器、电池参数采集通信线、直流调控模块正极输入输出端子、直流调控模块负极输入输出端子、直流调控模块组串开关阵列、直流调控模块组串监控线、直流调控模块、电池或电池包、电池或电池包正极端子、电池或电池包负极端子、直流调控模块组串正极连接线、直流调控模块组串负极连接线，其中，可重构直流调控模块组串的多个直流调控模块通过直流调控模块组串开关阵列相连接，并且多个直流调控模块各自连接相应的电池或电池包，同时可重构直流调控模块组串接入直流母线，由直流母线通过储能变流器接入电网电力线，构成可重构直流调控模块架构的数字化储能系统及充放电的电力路径；其特征在于，可重构直流调控模块组串包括：直流调控模块组串重构控制器、电池参数采集通信线、直流调控模块组串开关阵列、直流调控模块组串监控线，并且电池或电池包的电池或电池包正极端子和电池或电池包负极端子，分别连接直流调控模块的直流调控模块连接电池或电池包的正极端子和直流调控模块连接电池或电池包的负极端子，由直流调控模块组串重构控制器通过直流调控模块组串监控线分别连接多个直流调控模块，同时由直流调控模块组串重构控制器通过系统管控通信总线连接上位机储能系统管控系统，构成储能系统电池充放电能量管控及直流调控模块架可构重构的数字化储能监控管理系统。2.根据权利要求1所述一种可重构直流调控模块架构的数字化储能系统，其特征在于，直流调控模块组串开关阵列由多个开关组成若干个开关组并对应若干个直流调控模块，其中，首个开关组设置4个开关，末尾开关组设置1个开关，其余各开关组设置5个开关；每个开关组对应相应的一个直流调控模块，其连接方式为：首个开关组，即第1开关组的第1开关分别连接第1直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和直流调控模块组串负极连接线，同时第1直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子与直流调控模块组串正极连接线连接，第1开关组的第2开关的两端分别连接第1直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和第2直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子，第1开关组的第3开关的两端分别连接第1直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和第2直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子，第1开关组的第4开关的两端分别连接第1直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子和第2直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子；末尾开关组，即第j开关组设置一个开关，第j开关组的第1开关，其两端分别连接第j直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子和直流调控模块组串正极连接线；其余各开关组连接方式为，第i开关组的第1开关两端分别连接第i直流调控模块的直流调控模块正极输入输出端子和直流调控模块组串正极连接线，第i开关组的第2开关两端分别连接第i直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和直流调控模块组串负极连接线，第i开关组的第3开关两端分别连接第i直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和第j直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子，第i开关组的第4开关的两端分别连接第i直流调控模块的直流调控模块负极输入输出端子和第j直流调控模块的直...

【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：