[发明专利]一种梯次利用退役动力锂电池的储能系统

说明书

本发明提供一种梯次利用退役动力锂电池的储能系统，对电动汽车上退役的主流三元材料动力电池展开具备实际操作性的，可混搭不同SOH与容量的退役电池的储能系统解决方案研究并建立示范研究平台，实现优化技术经济性的应用与运营场景；研究优化功率变换颗粒度的整体架构及其新型功率变换设备与系统调控技术，实现多种SOH与容量的退役电池模组的混搭；研究退役电池在不同充放电策略与温度下的衰减特性与优化残值回收策略；实现退役电池在储能阶段的数据采集、监控与管理。发明的研究成果将有效促进经济实用的电池储能技术全面应用，促进新能源的应用和普及。

技术领域

本发明属于储能系统技术领域，具体涉及一种梯次利用退役动力锂电池的储能系统。

背景技术

目前应用的储能方案均以锂电池为主，相比其他储能形式，其具有能量密度高循环寿命长、效率高等优势。但是其价格居高不下，也成为了制约储能在电网中规模化应用的重要因素之一。锂电池在储能系统的整体成本中占有较大的比重，不仅初期投资成本过高，而且随着锂电池的消耗，后期也会产生大量的运维成本。近年来，电动汽车逐渐普及，同时也产生了大量的退役动力电池。电动汽车对车载动力电池的容量、比能量等性能参数有较高要求，当电池性能难以满足车用标准时必须进行更换。这些退役的动力电池通常还保有初始容量70％～80％的剩余容量，适于在储能这种对能量密度要求不高的领域发挥余热，因此动力电池梯次利用的概念应运而生。

动力电池的梯次利用在理论上可以解决高昂的电池成本这个限制储能系统推广应用的瓶颈。但是，目前的梯次利用技术缺乏可操作性，其中的核心问题是现有储能系统采用大型串并联电池组来适配大功率AC/DC变流器，因此无法实现不同容量与健康状况的退役电池组的自由混搭使用，而被迫采用新电池。

发明内容

本发明的目的是提供一种梯次利用退役动力锂电池的储能系统，以解决可混搭不同SOH与容量的退役电池的功率变换架构和退役三元电池的储能技术经济性模型的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种梯次利用退役动力锂电池的储能系统，包括功率变化构架系统，所述功率变化构架系统包括交流配电网、配电网变压器、配电网断路器、本地负荷、控制调度中心和架构储能系统，所述交流配电网给所述本地负荷供电，所述架构储能系统根据主动配电网中所述控制调度中心的指令输出或吸收有功功率和无功功率，实现无功补偿或者削峰填谷的功能；当所述交流配电网发生故障时，所述配电网断路器断开，所述架构储能系统可以运行在应急电源模式，为所述本地负荷紧急供电；所述架构储能系统包括断路器、变压器、储能变流器(PCS)、DC/DC变换器和储能电池组，其中多个所述DC/DC变换器采用共直流母线的结构，每个所述DC/DC变换器下面接一组特性基本一致的所述储能电池组。

进一步的，所述架构储能系统通过所述断路器与所述本地负荷相连，所述储能变流器(PCS)通过所述隔离变压器与所述断路器相连，所述所述储能变流器(PCS)采用三相三桥臂两电平或三电平拓扑结构，其中所述储能变流器(PCS)的交流滤波器部分采用LCL型滤波器。

进一步的，所述储能变流器(PCS)直流侧母线接有若干所述DC/DC变换器，所述DC/DC变换器采用双向功率半桥结构，直流滤波器采用LC滤波器。

进一步的，所述交流配电网通过静态开关为所述本地负荷供电，当所述交流配电网发生故障后，静态开关可以快速断开，从而让架构储能系统进行应急供电。

进一步的，所述储能系统还包括特性规律测试系统，所述特性规律测试系统包括对于充放电深度，浅充浅放对于所述储能电池组全生命周期的总的能量吞吐量有提升；对于充放电倍率，对于同样的放电深度，充放电倍率对于所述储能电池组容量的衰减的影响；开展对于温度这个参变量对于退役所述储能电池组的总的能量吞吐量的影响；通过后台的在线运行数据来监测容量变化的方法，依据前述规律的检测结果，根据当前容量和温度参变量实现循环深度和充放电倍率的动态调整的充放电策略。

本发明的有益效果是：