一种储能单元系统

摘要

本申请提供了一种储能单元系统，该系统包括：电池系统、变流系统、辅助系统和储能单元管理系统；所述储能单元管理系统，对电池管理系统、功率变换系统和就地控制系统的核心控制系统进行融合；所述储能单元管理系统分别与所述电池系统、所述变流系统和所述辅助系统通信连接；所述储能单元管理系统，响应厂站的调度指令，根据所述调度指令控制所述电池系统、所述变流系统和所述辅助系统。本申请提出的储能单元系统，整合优化了通信、数据资源和控制逻辑，提高了储能系统的稳定性，保障了储能系统的安全稳定运行。

权利要求

1.一种储能单元系统，其特征在于，包括：电池系统、变流系统、辅助系统和储能单元管理系统；

所述储能单元管理系统，对电池管理系统、功率变换系统和就地控制系统的核心控制系统进行融合；

所述储能单元管理系统分别与所述电池系统、所述变流系统和所述辅助系统通信连接；

所述储能单元管理系统，响应厂站的调度指令，根据所述调度指令控制所述电池系统、所述变流系统和所述辅助系统；

所述储能单元管理系统，还用于：

对所述电池系统、所述变流系统进行智能控制，其中，所述智能控制包括但不限于有功功率调度、无功功率调度、功率因数调节及一次调频响应；

对所述电池系统和所述变流系统进行故障识别，以识别出发生故障的故障机和电池簇；

所述储能单元管理系统，还用于：

获取电池簇的荷电状态、变流支路的数量和所述变流支路的可响应功率；

根据所述调度指令、所述电池簇的荷电状态、所述变流支路的数量和所述变流支路的可响应功率，对所述电池系统和所述变流系统进行所述有功功率调度；

根据所述调度指令和变流支路的数量，控制所述变流支路进行均分响应，以实现所述无功功率调度；

根据所述调度指令、电池簇的荷电状态、变流支路的数量和所述变流支路的可响应功率，以实现所述电池系统和所述变流系统的所述功率因数调节；

其中，所述有功功率调度的调度值Pi的计算方法包括：Pi=fdi/(fd1+fd2+… +fdn)*Pset，其中，Pi为第i个电池簇的有功功率调度值， Pset为指示调度功率，fdi为第i个电池簇的荷电状态，fdn为第n个电池簇的荷电状态。

2.根据权利要求1所述的储能单元系统，其特征在于，所述电池系统包含多个主控单元，每个主控单元包含多个从控单元，所述每个主控单元与所述多个从控单元通过通信连接，用于：获取电池簇的参数及保护逻辑设计。

3.根据权利要求1所述的储能单元系统，其特征在于，所述变流系统包括多个变流支路，每个所述变流支路包括双向DC/AC变流器，用于：对变流支路进行单支路功率调度。

4.根据权利要求1所述的储能单元系统，其特征在于，所述变流系统的支路数量与所述电池系统的主控单元数量相等，使电池簇与双向DC/AC变流器一一对应。

5.根据权利要求1所述的储能单元系统，其特征在于，所述辅助系统包括：配电系统、消防系统、环控系统、关口控制系统和监控系统。

说明书

一种储能单元系统

技术领域

[0001] 本申请涉及储能技术领域，尤其涉及一种储能单元系统。

背景技术

[0002] 随着科技的发展，以电池储能为代表的新型储能快速发展，随着电池储能电站的规模化和大容量的趋势，对储能系统集成技术提出了更高要求，电池储能控制系统主要包括电池管理系统、储能变流系统、就地控制系统和能量管理系统，当前储能电站配置方案中，电池管理系统、储能变流系统、就地控制系统和能量管理系统的软硬件配合度低、融合性差，各部分之间通讯线缆连接复杂，通讯数据格式、数据计算和控制逻辑相互抵触，系统施工、调试、运维的复杂性高，运行可靠性差。因此，如何提高储能系统的稳定性，以保障了储能系统的安全稳定运行，已成为了亟待解决的问题。

发明内容

[0003] 本申请提供了一种储能单元系统，用于提高储能系统的安全性以及稳定性。

[0004] 根据本申请的第一方面，提供了一种储能单元系统，包括：电池系统、变流系统、辅助系统和储能单元管理系统；所述储能单元管理系统，对电池管理系统、功率变换系统和就地控制系统的核心控制系统进行融合；所述储能单元管理系统分别与所述电池系统、所述变流系统和所述辅助系统通信连接；所述储能单元管理系统，响应厂站的调度指令，根据所述调度指令控制所述电池系统、所述变流系统和所述辅助系统。

[0005] 另外，根据本申请上述实施例的一种储能单元系统，还可以具有如下附加的技术特征：

[0006] 根据本申请的一个实施例，所述储能单元管理系统，还用于：对所述电池系统、所述变流系统进行智能控制，其中，所述智能控制包括但不限于有功功率调度、无功功率调度、功率因数调节及一次调频响应等。

[0007] 根据本申请的一个实施例，所述储能单元管理系统，还用于：获取电池簇的荷电状态、变流支路的数量和所述变流支路的可响应功率；根据所述调度指令、所述电池簇的荷电状态、所述变流支路的数量和所述变流支路的可响应功率，对所述电池系统和所述变流系统进行所述有功功率调度。

[0008] 根据本申请的一个实施例，所述储能单元管理系统，还用于：根据所述调度指令、变流支路的数量，控制所述变流支路进行均分响应，以实现所述无功功率调度。

[0009] 根据本申请的一个实施例，所述储能单元管理系统，还用于：根据所述调度指令、电池簇的荷电状态、变流支路的数量和所述变流支路的可响应功率，以实现所述电池系统和所述变流系统的所述功率因数调节。

[0010] 根据本申请的一个实施例，所述储能单元管理系统，还用于：对所述电池系统和所述变流系统进行故障识别。

[0011] 根据本申请的一个实施例，所述电池系统包含多个主控单元，每个主控单元包含多个从控单元，所述每个主控单元与所述多个从控单元通过通信连接，用于：获取电池簇的参数及保护逻辑设计。

[0012] 根据本申请的一个实施例，所述变流系统包括多个变流支路，每个所述变流支路包括双向DC/AC变流器，用于：对变流支路进行单支路功率调度。

[0013] 根据本申请的一个实施例，所述变流系统的支路数量与所述电池系统的主控单元数量相等，使电池簇与双向DC/AC变流器一一对应。

[0014] 根据本申请的一个实施例，所述辅助系统包括：配电系统、消防系统、环控系统、关口控制系统和监控系统。

[0015] 本申请实施例提供的技术方案至少包括如下有益效果：

[0016] 本公开提供了一种储能单元系统，整合优化了通信、数据资源和控制逻辑，提高了储能系统的稳定性，保障了储能系统的安全稳定运行。

[0017] 应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本申请的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本申请的范围。本申请的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

[0018] 附图用于更好地理解本方案，不构成对本申请的限定。其中：

[0019] 图1为本申请实施例提供的一种储能单元系统的示意图；

[0020] 图2为本申请实施例提供的一种储能系统的示意图；

[0021] 图3为本申请实施例提供的一种电池系统的示意图；

[0022] 图4为本申请实施例提供的一种变流系统的示意图。

具体实施方式

[0023] 以下结合附图对本申请的示范性实施例做出说明，其中包括本申请实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本申请的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。

[0024] 下面采用实施例对本申请的储能单元系统进行详细说明。

[0025] 图1为本申请实施例提供的一种储能单元系统的结构示意图。

[0026] 如图1所示，本实施例提出的储能单元系统1000，包括：电池系统100、变流系统100、辅助系统300和储能单元管理系统400。

[0027] 其中，储能单元管理系统400，对电池管理系统、功率变换系统和就地控制系统的核心控制系统进行融合；储能单元管理系统400分别与电池系统100、变流系统200和辅助系统300通信连接，储能单元管理系统400，响应厂站的调度指令，根据调度指令控制电池系统100、变流系统200和辅助系统300。

[0028] 需要说明的是，电池储能控制系统主要包括电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）、功率变换系统即储能变流系统（Power Conversion System，简称PCS）、就地控制系统（Local Control System, 简称LCS）、能量管理系统（Energy Management System，简称EMS），相关技术中，举例而言，如图2所示， BMS、PCS、LCS的软硬件配合度低、融合性差，各部分之间通讯线缆连接复杂，通讯数据格式、数据计算和控制逻辑相互抵触，系统施工、调试、运维的复杂性高，运行可靠性差。

[0029] 本申请提出一种储能单元系统，其中，储能单元管理系统中集成电池管理系统、功率变换系统和就地控制系统的核心控制系统，储能单元管理系统分别与电池系统、变流系统和辅助系统连接，整合优化了BMS、PCS、LCS的通信、数据资源和控制逻辑。

[0030] 需要说明的是，储能单元管理系统400包括主要包括中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）模块、通讯模块、预诊断模块、检测模块、存储模块和对时模块，通过CPU模块，可以集成控制电池系统、变流系统和辅助系统，实现能量的精准控制。

[0031] 需要说明的是，厂站可以下发调度指令，其中调度指令中包括调度指示信息，可以根据调度指示信息统一协调控制电池系统100、变流系统200和辅助系统300。

[0032] 举例而言：调度指示信息可以为1MW的有功功率调度。

[0033] 由此，本申请提出的储能单元系统，储能管理系统融合了电池管理系统、功率变换系统和就地控制系统的核心控制系统，整合优化了通信、数据资源和控制逻辑，可以实现对电池系统、变流系统和辅助系统能量的精准控制，提高了储能系统的稳定性，保障了储能系统的安全稳定运行。

[0034] 进一步地，储能单元管理系统400，可以对电池系统100、变流系统200进行智能控制，其中，智能控制包括但不限于有功功率调度、无功功率调度、功率因数调节及一次调频响应等。

[0035] 需要说明的是，有功功率是指单位时间内实际发出或消耗的交流电能量，是周期内的平均功率，无功功率是指在具有电抗的交流电路中，电场或磁场在一周期的一部分时间内从电源吸收能量，另一部分时间则释放能量，在整个周期内平均功率是零，功率因数的大小与电路的负荷性质有关。

[0036] 进一步地，储能单元管理系统400，还用于：获取电池簇的荷电状态、变流支路的数量和变流支路的可响应功率，根据调度指令、电池簇的荷电状态、变流支路的数量和变流支路的可响应功率，对电池系统100和变流系统200进行有功功率调度。

[0037] 需要说明的是，厂站可以下发调度指令，其中调度指令中包括调度指示信息。

[0038] 其中，电池簇指的是由电池单体采用串联、并联或串并联连接方式，且与储能变流器及附属设施连接后实现独立运行的电池组合体。

[0039] 其中，电池簇的荷电状态（State of charge，简称SOC），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。

[0040] 可选地，调度指示信息中可以指示调度功率Pset，电池簇的数量可以设置为i，i=1，2…N，电池簇的荷电状态为fdi、变流支路的数量N和变流支路的可响应功率Zi，对电池系统、变流系统和辅助系统进行有功功率调度。

[0041] 举例而言，可以利用以下公式获取有功功率调度值Pi：

[0042] Pi=fdi/(fd1+fd2+…+fdn)*Pset。

[0043] 其中，Pset为指示调度功率、fdi为第i个电池簇的荷电状态、fd1为第1个电池簇的荷电状态、fd2为第2个电池簇的荷电状态、fdn为第n个电池簇的荷电状态。

[0044] 需要说明的是，在获取到有功功率调度值Pi后，可以获取变流支路的可响应功率Zi，若有功功率调度值Pi大于变流支路的可响应功率Zi，即Pi>Zi，则直接令有功功率调度值为变流支路的可响应功率。

[0045] 进一步地，储能单元管理系统400，可以根据调度指令和变流支路的数量，控制变流支路进行均分响应，以实现无功功率调度。

[0046] 举例而言，在获取到调度功率后，可以根据变流支路的数量，将调度功率对各个变流支路进行平均分配，以实现无功率调度。

[0047] 进一步地，储能单元管理系统400，可以根据调度指令、电池簇的荷电状态、变流支路的数量和变流支路的可响应功率，以实现电池系统100和变流系统200的功率因数调节。

[0048] 举例而言，在获取到调度指示信息指示的调度功率后，可以按照调度功率以及电池簇的荷电状态、变流支路的数量和变流支路的可响应功率，下发至变流支路进行响应，以实现电池系统100和变流系统200的功率因数调节。

[0049] 进一步地，储能单元管理系统400，还用于：对电池系统100和变流系统200进行故障识别，以识别出发生故障的故障机和电池簇。

[0050] 进一步地，如图3所示，电池系统100包含多个主控单元(1,2..M)，每个主控单元X（1≤X≤M）包含多个从控单元(X1,X2,…XN)，每个主控单元X与从控单元(X1,X2,…XN)通过通信连接，用于：获取电池簇的参数及保护逻辑设计。

[0051] 需要说明的是，电池簇的参数可以为电压、电流、温度、SOC、健康状态（State of Health，简称SOH）。

[0052] 可选地，电池系统还可以对电池系统的保护逻辑进行设计。

[0053] 进一步地，如图4所示，变流系统200包括多个变流支路，每个变流支路包括双向DC/AC变流器，用于：对变流支路进行单支路功率调度。

[0054] 进一步地，变流系统200的支路数量与电池系统100的主控单元数量相等，使电池簇与双向DC/AC变流器一一对应。

[0055] 进一步地，辅助系统300，包括：配电系统、消防系统、环控系统、关口控制系统和监控系统。

[0056] 由此，本申请提出的储能单元系统，其中储能单元管理系统重新整合优化了分布式储能单元的BMS、PCS、LCS的通信、数据计算资源和控制逻辑，实现了核心控制功能在一个硬件上的高度集成以及软硬件资源的最优化配置，储能单元系统可以协调控制多个PCS支路，实现能量精准控制，同时具备动环管理与关口控制等功能，有效提高了储能系统的稳定性、降低了储能系统间二次线缆的复杂程度和施工难度，缩短储能系统的调试周期，有效保障储能系统安全稳定运行。

[0057] 应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发申请中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本申请公开的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

[0058] 上述具体实施方式，并不构成对本申请保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本申请开的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请保护范围之内。