(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103117552 A (43)申请公布日 2013.05.22 |
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(21)申请号 CN201310070253.1
(22)申请日 2013.03.06
(71)申请人 山东电力研究院
地址 250002 山东省济南市市中区二环南路500号
(72)发明人 孙树敏 陈嵩 李广磊 慕忠君 程艳 曹同利
(74)专利代理机构 济南圣达知识产权代理有限公司
代理人 张勇
(51)Int.CI
H02J3/28
(54)发明名称
(57)摘要
本发明涉及一种包含多种储能载体的混合储能系统，该系统主要基于能量有序控制策略，通过脉宽调制的闭环控制原理及监控系统选择性控制原理，实现对各储能载体有选择性限流或限功率放电，同时结合各储能载体优缺点，优势互补、扬长避短，按放电优先级第三储能子系统→第二储能子系统→第一储能子系统的顺序，最终达到不同储能载体能量有序利用的目的。实现本混合储能系统为因风、光发电系统或大功率负载等接入电网而造成的电网功率波动，实现平滑补偿，从而提高电能质量，保证电网稳定运行。 | |
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法律状态
法律状态公告日 | 法律状态信息 | 法律状态 |
2014-12-10 | 授权 | 授权 |
2013-08-21 | 专利申请权的转移 | 专利申请权的转移 |
2013-06-19 | 实质审查的生效 | 实质审查的生效 |
2013-05-22 | 公开 | 公开 |
2022-02-08 | 专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):H02J 3/28专利号:ZL2013100702531变更事项:专利权人变更前:国家电网公司变更后:国家电网有限公司变更事项:地址变更前:100031 北京市西城区西长安街86号变更后:100031 北京市西城区西长安街86号变更事项:专利权人变更前:山东电力研究院变更后:山东电力研究院 | 专利权人的姓名或者名称、地址的变更 |
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权 利 要 求 说 明 书
1.一种基于能量有序控制的混合储能系统，其特征是，它包括三个储能子系统：
第一储能子系统包括铅酸电池组、第一从控模块BMU、第一主控模块BMS及第一双向 变流控制器ACDC，铅酸电池组分别与第一双向变流控制器ACDC和第一从控模块BMU连 接，第一从控模块BMU与第一主控模块BMS连接，第一主控模块BMS与后台监控系统连 接； 第二储能子系统包括锂电池组、第二从控模块BMU、第二主控模块BMS及第二双向变 流控制器ACDC，锂电池组分别与第二双向变流控制器ACDC和第二从控模块BMU连接， 第二从控模块BMU与第二主控模块BMS连接，第二主控模块BMS与后台监控系统连接；
第三储能子系统包括超级电容电池组、第三从控模块CMU、第三主控模块CMS及第三 双向变流控制器ACDC，超级电容电池组分别与第三双向变流控制器ACDC和第三从控模块 CMU连接，第三从控模块CMU与第三主控模块CMS连接，第三主控模块CMS与后
台监控 系统连接；
各从控模块分别负责铅酸电池组、锂离子电池组、超级电容电池组的电压、电流、温度 监控及报警保护、电量均衡，同时将所检测信息分别通过CAN总线上报各自的主控模块；各 主控模块接受上报的电压、温度、电流信息，并记录充放电次数，同时估算铅酸电池组、锂 电池组及超级电容电池组剩余电量SOC，评估其各自健康状况SOH；另外与后台监控系统通 信，完成上传铅酸电池组、锂电池组及超级电容电池组异常告警、常量数据及时间日志数据， 并将后台监控系统下发的操作指令分别下传到各主控模块；各主控模块分别与各自的双向变 流控制器ACDC通信，完成上传铅酸电池组、锂电池组及超级电容电池组异常告警，当铅酸 电池组或锂离子电池组或超级电容电池组发生过压、欠压、过流及过温情况时，请求相应的 双向变流控制器ACDC实现充放电功率控制，并且分别将各双向变流控制器ACDC下发的操 作指令下传到相应主控模块。
2.如权利要求1所述的基于能量有序控制的混合储能系统，其特征是，在并网运行且电网 运行正常时，各主控模块和从控模块通过对各电池组电压、温度、电流的检测，评估三个
储 能子系统剩余电量SOC，并将数据上传到双向变流控制器部分，双向变流控制器通过判断， 如需充电，则对各电池组进行充电；如不需充电，责按浮充电压充电；
当电网因可再生新能源发电或负荷用电初始t<sub>0</sub>时刻出现瞬时功率超出目标功率范围时， 通过对不同储能子系统SOC检测评估及控制，判断并按超级电容电池组→锂离子电池组→铅 酸电池组能量有序控制利用原则，决定对电网是否进行放电，以有效平滑电网出现超出目标 功率范围值，实现“削峰填谷”。
3.如权利要求1所述的基于能量有序控制的混合储能系统，其特征是，在离网运行时，首 先通过各主控模块和从控模块检测不同电池组剩余电量SOC并上报各双向变流控制器及后 台监控系统，由后台监控系统控制各双向变流控制器，根据不同电池组荷电状态SOC，判断 并按按超级电容电池组→锂离子电池组→铅酸电池组能量有序控制利用原则实现对电网负荷 是否进行供电；同时，当超级电容电池组在放电且已被第三主控模块CMS、第三双向变流控 制器ACDC保护后，依次由第二储能子系统、第一储能子系统给第三子系统充电，此时，第 三双向变流控制器ACDC控制第三子系统输出功率，其后主要依次由第二储能子系统、第一 储能子系统给电网负荷供电。
4.如权利要求2所述的基于能量有序控制的混合储能系统，其特征是，出现瞬时功率超出 目标功率范围时，具体的充放电过程为：先判断各电池组SOC是否达到设定值，如未达到， 则各双向变流控制其对各电池组进行保护，并禁止放电；如果达到，则在t<sub>0</sub>时刻，第二双向 变流控制器ACDC、第一双向变流控制器ACDC分别对锂电池组、铅酸电池组限功率，由第 三双向变流控制器ACDC控制超级电容电池组放电；随后判断异常功率是否恢复，如恢复， 则第三储能子系统停止放电；如未恢复，则超级电容电池组继续放电，在t<sub>i</sub>时刻超级电容电池 组放电至其告警电压U<sub>c告警</sub>时，第二双向变流控制器释放锂电池组输出功率限制，由锂电池组 放电；再判断异常功率是否恢复，如恢复，则锂电池组停止放电；如未恢复，则继续放电到 t<sub>i+1</sub>时刻，此时超级电容电池组放电到其保护电压值U<sub>c保护</sub>停止放电，锂离子电池继续放电；到 t<sub>i+2时刻</sub>锂电池组放电到告警电压U<sub>L告警</sub>，第一双向变流控制器ACDC释放铅酸电池组输出功率 限制，由铅酸电池组开始放电；再次判断异常功率是否恢复，如恢复，则第一储能子系统停 止放电；如未恢复，则在t<sub>i+3</sub>时刻，锂电池组放电至保护电压值U<sub>L保护</sub>停止放电，铅酸电池组 继续放电；到t<sub>i+4</sub>时刻锂电
池组放电至保护电压值U<sub>L保护</sub>停止放电，整个混合储能系统放电结 束。
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