[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

说明书

本发明涉及电池储能架构系统及其能量管理控制方法，该架构系统包括电池储能系统和控制系统。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，其中储能变流器并接到交流母线；每个储能电柜包含多个电池包和多个双向直流斩波器，每个电池包与每个双向直流斩波器串联，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储能变流器的直流端进行连接；控制系统包括中央控制器、设置在储能电柜中的电柜控制器和本地控制器，其中，每个储能变流器与每个电柜控制器连接，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，多个储能电柜的多个电柜控制器与中央控制器连接。

技术领域

本发明属于电力储能系统技术领域，一般涉及具有多电池包的储能架构系统及其能量管理控制方法，具体涉及一种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。

背景技术

随着越来越多的新能源系统特别是分布式发电系统的接入，现有电网的稳定性受到了严峻的挑战。而储能系统可以平抑和稳定风能、太阳能等间歇式可再生能源发电的输出功率，因此可以提高电网接纳可再生能源的能力从而保障电网的稳定运行。正是由于这个原因，发展时间长、功率大的大规模储能系统，被认为是未来发展智能电网，实现能源转型目标的一个必然选择。储能系统有多种实现形式，这其中化学储能尤其是锂电池储能系统由于其能量密度高、建设周期短、转换效率高、使用寿命长、部署方便等一系列优点，近年来在储能市场中得到了广泛的应用。特别是新能源汽车对动力电池的巨大需求使得锂电池的成本在近10年来降低了近90％，更进一步促进了锂电池储能技术的发展。

随着锂电池储能系统的大规模安装和投入运行，储能系统的运行效率、使用寿命、安全可靠性能等越来越受到人们的重视。而业界对上述问题的研究，最终都会体现在对储能系统的能量管理和功率分配策略上。目前对储能系统的功率分配方式大部分都是基于电池荷电状态(SOC)来进行，当大规模系统中接入的电池由于品牌，容量大小，衰减速度不一致时，基于SOC的分配方式会出现较大的偏差，即使加入自适应算法、模糊逻辑、神经网络计算等等，均无法解决实时控制难、系统拓展不灵活等问题。

另外随着动力电池退役潮的到来，越来越多的退役动力电池将会接入梯次利用储能系统，届时也会出现新旧电池混合使用的储能场景，而每个退役电池的制造厂家和电池的剩余容量均可能不一致，因此如何接纳这些退役的电池并进行高效安全的功率控制，显得尤为重要。

发明内容

本发明提供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，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明的技术方案一方面涉及一种电池储能架构系统，包括电池储能系统和控制系统。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。

进一步，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。