[发明专利]金字塔型大规模电池储能架构系统及其能量管理控制方法

权利要求书

1.一种电池储能架构系统，包括电池储能系统和控制系统，其特征在于：

所述的电池储能系统包括多个储能电柜，每个储能电柜包括储能变流器，其中所述的多个储能电柜的储能变流器并接到交流母线，该交流母线通过变压器连接到交流外电网；

每个储能电柜包含多个电池包和多个双向直流斩波器，其中，每个电池包具有电池管理系统，每个电池包与每个双向直流斩波器串联，所述的双向直流斩波器还与直流母线连接，并且直流母线通过直流开关与所述的储能变流器的直流端进行连接；

所述的控制系统包括中央控制器、设置在所述的储能电柜中的电柜控制器和本地控制器，其中，每个所述的储能变流器与每个所述的电柜控制器连接，在每个储能电柜中的多个本地控制器均与该储能电柜中的电柜控制器连接，所述的多个储能电柜的多个电柜控制器与所述的中央控制器连接；

所述的本地控制器配置为：

通过通信总线收集电池管理系统及双向直流斩波器发送的信息；

计算所述的电池包的储能单元的最小可接受的充放电功率和/或可充放电能量盈余空间；

将电量信息通过通信总线上发至本地储能电柜的电柜控制器，同时接收所述的电柜控制器下发的功率指令和启停命令，以实现对本地电池包的储能单元的就地控制；

所述的电柜控制器配置为：

通过通信总线接收下属的本地控制器所发送的信息以及所述的储能变流器发送的最大或最小的允许充放电功率，以决定所述的本地控制器在不同功率分配模式下的优先顺序和功率分配方式；

计算储能电柜级的最小可接受的充放电功率、储能电柜级的可充放电能量盈余空间，并将这些信息发送到中央控制器，同时接收所述的中央控制器下发的功率指令；

通过电柜控制器来设置特殊充放电模式和正常充放电模式，其中：在特殊充放电模式中，功率需求大于等于所有本地控制器发送的最小可充放电功率的最小值，并且功率需求小于所有本地控制器发送的最小可充放电功率之和；在正常充放电模式中，功率需求大于等于所有本地控制器发送的最小可充放电功率之和，并且功率需求小于等于所有本地控制器发送的最大的可充放电功率之和；

通过电柜控制器确定所有本地控制器的功率分配以及优先顺序，其中：当系统充电时，具有较小的最小可充放电功率的储能单元具有较高的优先权；如果最小可充放电功率相等，则进一步比较两个储能单元的健康状态，具有较高的健康状态的储能单元具有更高的优先权；如果SOH也相等，则采用自然排序；与此相反，当系统放电时，具有较大的最小可充放电功率的储能单元具有较高的优先权；如果最小可充放电功率相等则进一步比较两个储能单元的健康状态，具有较高的健康状态的储能单元具有更高的优先权；如果健康状态也相等，则采用自然排序；

通过电柜控制器来设定功率分配方式，其中：

对于特殊充电模式，采用的分配方式：

其中，P_{alloc_LCU_i}为分配给储能单元i的功率大小，P_{Min_LCU_i}为储能单元i的最小可接受的充电功率，ΔECHG_LCU_i为储能单元i可增加的能量空间，为所有储能单元可增加的能量空间之和，为所有储能单元的最小可接受的充电功率之和；

对于特殊放电模式，采用的分配方式：

其中，ΔEDCHG_LCU_i为储能单元i可释放的能量空间，

为所有储能单元可释放的能量空间之和；

对于正常充电模式，采用的分配方式：

对于正常放电模式，采用的分配方式：

通过电柜控制器计算电柜级的最小可接受充放电功率和能量空间，其中：使电柜控制器根据所有本地控制器发送的最小可充放电功率，计算出该电柜级的最小充放电功率和最大的可充放电功率的总数；

计算该电柜级的可吸收的能量空间和可释放的能量空间信息的总数；

通过电柜控制器将该电柜级的最小和最大可充放电功率和能量空间信息发送至中央控制器；

通过中央控制器设置超级特殊充放电模式、特殊充放电模式和正常充放电模式，其中：在超级特殊充放电模式中，功率需求小于所有电柜控制器发送的电柜级最小可接受的充放电功率的最小值，并且功率需求大于其中一个本地控制器发送的最小可充放电功率最小值；在特殊充放电模式中，功率需求大于等于所有电柜控制器发送的电柜级最小可接受的充放电功率的最小值，并且功率需求小于所有电柜控制器发送的电柜级最小可接受的充放电功率之和；在正常充放电模式中，功率需求大于等于所有电柜控制器发送的最小可充放电功率之和，并且功率需求小于等于所有电柜控制器发送的最大的可充放电功率之和；

通过中央控制器来确定所有电柜控制器的功率分配以及优先顺序，其中：充电时优先考虑最小可充放电功率更小的储能电柜进行充电，放电时优先考虑最小可充放电功率更大的储能电柜进行放电，如果遇到多个储能电柜的最小可充放电功率相等的情况，则采用自然排序的顺序进行充电和放电；

通过中央控制器根据不同的充放电模式，设定功率分配方式，其中：

对于超级特殊充放电模式，将所有功率需求分配到具有最小可充放电功率P_{Min_LCU}所在的电柜；

对于特殊充电模式，采用的功率分配方式为：

其中，P_{alloc_CCU_j}为分配给电柜控制器j的功率大小，P_{Min_CCU_i}为电柜控制器j的最小可接受的充电功率，ΔEDCHG_CCU_j为电柜控制器j可增加的能量空间，为所有电柜控制器可增加的能量空间之和，为所有电柜控制器的最小可接受的充电功率之和；

对于特殊放电模式，采用的功率分配方式为：

其中，ΔEDCHG_CCU_j为电柜控制器j可释放的能量空间，

为所有电柜控制器可释放的能量空间之和，

为所有电柜控制器的最小可接受的放电功率之和；对于正常充电模式，采用的功率分配方式为：

对于正常放电模式，采用的功率分配方式为：