一种多模块混合储能能量实时恢复系统的结构及运行模式技术方案

本发明专利技术公开了一种多模块混合储能能量实时恢复系统的结构及运行模式，在混合储能系统中设计使用三个储能模块，分别为储能模块一

【技术实现步骤摘要】
一种多模块混合储能能量实时恢复系统的结构及运行模式


[0001]本专利技术涉及混合储能
，特别涉及一种多模块混合储能能量实时恢复系统的结构及运行模式
。

技术介绍

[0002]传统的混合储能应用的研究重点在于保证直流微网的稳定性，却忽视了对混合储能系统中蓄电池使用寿命问题的研究
。
当混合储能系统中的蓄电池长期处在较低或者较高的荷电状态时，会减少混合储能系统的使用寿命
。
[0003]现有技术的缺陷在于：
[0004]1、
混合储能应用的研究重点在于确保直流微网的稳定，未对蓄电池能量的实时恢复进行研究；
[0005]2、
传统的混合储能的应用中蓄电池的寿命不长，需要时常更换
。
[0006]现有采用的储能直流微电网方案中常用的拓扑结构如图1所示，该拓扑结构的主电路包含三部分：能量产生区
、
混合储能系统区和用电负荷区
。
其中混合储能系统的作用是为了实现储能功能
。
但当混合储能系统中的蓄电池时常工作，会对蓄电池的寿命造成较大影响
。
相比于本方案对混合储能系统的优化设计具有明显的缺点
。

技术实现思路

[0007]为了克服以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种多模块混合储能能量实时恢复系统的结构及运行模式，通过在混合储能系统中加入多个混合储能模块，将混合储能单元进行了优化，实现了蓄电池能量的实时恢复，有效延长了蓄电池的使用寿命/>。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0009]一种多模块混合储能能量实时恢复系统的结构，在混合储能系统中设计使用三个储能模块，分别为储能模块一
、
储能模块二
、
储能模块三，储能模块一
、
储能模块二
、
储能模块三分别通过双向
DC/DC
变换器与直流母线连接，且三个储能模块两两之间也通过双向
DC/DC
变换器相连；
[0010]其中，整体拓扑结构由三个区域组成：区域一为能量产生区
、
区域二为混合储能系统区和区域三为用电负荷区；
[0011]区域一
、
区域二
、
区域三在直流母线上的串联，区域一上产生的能量通过直流母线向区域二储能系统
、
区域三用电负荷区供，
。
区域二存储的能量通过直流母线向区域三用电负荷区供能
。
[0012]混合储能系统为整体拓扑结构的一部分，其结构如整体拓扑图中的区域二所示
。
[0013]所述区域一由分布式可再生能源组成，运行在最大功率点跟踪
(Maximum power point tracking
，
MPPT)
模式下，向直流母线输出能量，整体系统满足如下能量守恒公式：
W1＝
W2+W3+W4，其中，
W1为区域一中产生的能量，
W2为混合储能系统中的能量，
W3为用电负荷消耗的能量，
W4为直流母线上的能量
。
[0014]所述储能模块一
、
储能模块二
、
储能模块三中各自包含蓄电池和超级电容器，蓄电池和超级电容器两个器件并联连接，考虑到混合储能系统的三种工作状态即向直流母线充能
、
从直流母线吸收能量
、
储能系统与直流母线没有能量交换，以及各储能模块中蓄电池的
SOC
，并将蓄电池的
SOC
进行划分，
SOC(State ofcharge)
，即荷电状态，用来反映电池的剩余容量，其数值上定义为剩余容量占电池容量的比值，常用百分数表示，其取值范围为0～1，当
SOC
＝0时表示电池放电完全，当
SOC
＝1时表示电池完全充满，将蓄电池的
SOC
划分为0％
‑
20
％，
20
％
‑
80
％，
80
％
‑
100
％，并将其分别命名为
SOC
low
、SOC
middle
、SOC
high
三种
。
[0015]所述三个储能模块中蓄电池
SOC
状态将组合为
10
种，设定状态1为
SOC
low
SOC
low
SOC
low
，状态2为
SOC
middle
SOC
middle
SOC
middle
，状态3为
SOC
high
SOC
high
SOC
high
，状态4为
SOC
low
SOC
low
SOC
middle
，状态5为
SOC
low
SOC
low
SOC
high
，状态6为
SOC
middle
SOC
middle
SOC
low
，状态7为
SOC
middle
SOC
middle
SOC
high
，状态8为
SOC
high
SOC
high
SOC
low
，状态9为
SOC
high
SOC
high
SOC
middle
，状态
10
为
SOC
low
SOC
middle
SOC
high
。
[0016]一种多模块混合储能能量实时恢复系统的结构的运行模式，包括以下步骤；
[0017]当可再生能源产生的能量超过用电负荷所需能量时，就需要混合储能系统向直流母线吸收能量，当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态
1、2
时，三个储能模块通过各自与直流母线连接的双向
DC/DC
变换器从直流母线上吸收能量；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态3时，各储能模块停止从直流母线上吸收能量；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态4时，三个储能模块将通过各自与直流母线连接的双向
DC/DC
变换器从直流母线上吸收能量，且此时蓄电池
SOC
状态为
middle
的储能模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
时，三个储能模块通过各自与直流母线连接的双向
DC/DC
变换器从直流母线上吸收能量，同时，
SOC
状态为
middle
的两个储能模块向
SOC
状态为
low
的储能模块供能；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态7时，
SOC
状态为
middle
的两个储能模块将从直流母线上吸收能量，
SOC
状态为
high
的储能模块将向另两个储能模块供能；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态8时，
SOC
状态为
low
的储能模块将从直流母线上吸收能量，另两个
SOC
状态为
high
的储能模块向
SOC
状态为
low
的储能模块供能
。
当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态9时，
SOC
状态为
middle
的储能模块将从直流母线上吸收能量，另两个
SOC
状态为
high
的储能模块向
SOC
状态为
middle
的储能模块供能；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态
10
时，
SOC
状态为
low、middle
的储能模块通过双向
DC/DC
变换器从直流母线上吸收能量，
SOC
状态为
high
的储能模块向另两个储能模块供能，
SOC
状态为
middle
的储能模块向
SOC
状态为
low
的储能模块供能
。6.
根据权利要求1‑4任一项所述的一种多模块混合储能能量实时恢复系统的结构的运行模式，其特征在于，当可再生能源产生的能量无法满足用电负荷时，就需要混合储能系统向直流母线释放能量，当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态1时，各储能模块停止向直流母线释放能量；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态2时，此时三个储能模块通过各自与直流母线连接的双向
DC/DC
变换器向直流母线释放能量；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态3时，此时三个储能模块通过各自与直流母线连接的双向
DC/DC
变换器向直流母线释放能量；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态4时，蓄电池
SOC
状态为
middle
的储能模块通过双向
DC/DC
变换器向直流母线和另两个
SOC
状态为
low
的储能模块供能；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态5时，蓄电池
SOC
状态为
high
的储能模块通过双向
DC/DC
变换器向直流母线和另两个
SOC
状态为
low
的储能模块供能；当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态6时，
SOC
状态为
middle
的两个储能模块向直流母线和
SOC
状态为
low
的储能模块供能
。
当混合储能系统中的三个储能模块中蓄电池
SOC
为状态7时，三个储能模块均向直流母线供能，同时，
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王逸超，克潇，连湛伟，高瑀含，曲百锐，刘闯，刘硕，吴旭，梁忠豪，李建林，
申请(专利权)人：新源智储能源发展北京有限公司，
类型：发明
国别省市：