專利名稱：基于能量有序控制的混合儲能系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電力系統儲能系統及方法，尤其涉及一種基于能量有序控制的混合儲能系統。
背景技術：
隨著國家對智能電網、微網、再生新能源以及電動汽車發展等不斷推動，作為其關鍵技術支撐的儲能技術也取得了快速發展。目前常見儲能形式可分為四類:電化學儲能、物理儲能、電磁儲能和相變儲能。其中，物理儲能、電磁儲能及相變儲能等儲能方式因受技術水平、地理環境、運行條件、前期投資費用等方面的限制暫無法實現大規模開發應用。然而，隨著電化學技術不斷突破，擁有著高效能量儲存能力、良好耐環境運行能力、優異運行維護便捷性及前期投資成本相對較低的電化學儲能，得到了突飛猛進的發展及廣泛的示范應用。在現有的電化學儲能示范應用中，通常以鉛酸電池儲能系統、鋰離子電池儲能系統及超級電容電池儲能系統等最為廣泛。其中，以鉛酸電池作為儲能載體的儲能系統，具有技術成熟、儲能容量高、耐環境好、低成本、回收再利用率高等優點，但其重量能量比、體積能量比較低，循環次數較少，并且在大量制造或回收再利用過程中易造成一定污染。以鋰離子電池作為儲能載體的儲能系統，具有高效率、高比能量、放電電壓穩定、自放電效率低、無記憶效應及無污染等優點，但由于鋰離子電池原材料成本較高，制作工藝復雜，致使其價格昂貴，另外，鋰離子電池對充放電控制及運行環境等方面要求嚴格，尚不能實現大規模應用。以超級電容電池作為儲能載體的儲能系統，具有可達上萬次超長循環壽命、大電流充放電能力強、能量轉換效率高、超低溫運行特性好等特點，在電力系統中多用于短時間、大功率的負載平滑和電能質量分支功率場合，但其放電時間較短、比能量較低，無法滿足對電網進行持續供電的要求。隨著能源的枯竭及低碳生活的提出，可再生新能源得到了快速發展及大規模應用，因光伏、風力等發電系統具有較強的隨機性、波動性，從而較大程度上影響了電網電能質量；另外，為了滿足國民經濟的快速穩定發展，高功率、大容量的負荷也到了大量應用，在一定程度上對電網電能質量也造成了一定影響，這就需要配置儲能系統提供高脈充功率以平滑光伏發電、風力發電輸出功率及高功率負載應用所造成的電網波動尖峰，有效調節新能源發電及高功率設備用電引起的電網電壓、頻率計相位變化，同樣也需要儲能系統具有高容量電能存儲與釋放能力，從而能夠持續為電網供電以保證關鍵負荷的正常運行。然而，從目前現有儲能技術實際應用來看，鉛酸電池、鋰離子電池或超級電容作為單一的儲能系統應用，如圖1所示。鉛酸電池儲能系統質量能量比、體積能量比較低且循環次數較少，并且在大量制造或回收再利用過程中易造成一定污染；鋰離子電池儲能系統因采用原材料成本較高，制作工藝復雜，致使其價格昂貴，另外，鋰離子電池對充放電控制及運行環境等方面要求嚴格，并且在過充、過放或過溫情況下已發生爆炸，存在安全隱患；超級電容電池儲能系統其放電時間較短、比能量較低，無法滿足對電網進行持續供電的要求。因此，若要更好滿足電網對儲能系統高容量、長壽命、高能量存儲于釋放、脈充峰值平滑及較低前期投資成本等的要求，需要儲能系統既具備高比功率、高循環壽命等特點，同時又能夠有效降低儲能系統投資成本、占地面積、自身重量等，而應用單一儲能載體的儲能系統均不能滿足上述要求。
發明內容
本發明的目的就是為解決上述問題，提供一種基于能量有序控制的混合儲能系統，它通過綜合利用鉛酸電池耐環境好、成本低及可回收利用等，鋰離子電池高效率、高比能量、放電電壓穩定、循環使用壽命較聞等以及超級電容聞比功率、聞循環壽命等優點實現優勢互補，揚長避短。通過后臺監控系統采用選擇性控制法，實現當電網出現尖峰功率偏差值或其他異常情況時，結合不同儲能載體使用壽命超級電容電池組 > 鋰離子電池組 > 鉛酸電池組的特性，按超級電容電池組一鋰離子電池組一鉛酸電池組能量有序控制利用，從而有效地減少可再生能源對電力系統的充擊，實現對電網削峰填谷調節，減少電網峰值，提高電網質量，充分保證整個電網系統運行的安全性、穩定性及可靠性。為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:—種基于能量有序控制的混合儲能系統，它包括三個儲能子系統:第一儲能子系統包括鉛酸電池組、第一從控模塊BMU、第一主控模塊BMS及第一雙向變流控制器A⑶C，鉛酸電池組分別與第一雙向變流控制器A⑶C和第一從控模塊BMU連接，第一從控模塊BMU與第一主控模塊BMS連接，第一主控模塊BMS與后臺監控系統連接；第二儲能子系統包括鋰電池組、第二從控模塊BMU、第二主控模塊BMS及第二雙向變流控制器A⑶C，鋰電池組分別與第二雙向變流控制器A⑶C和第二從控模塊BMU連接，第二從控模塊BMU與第二主控模塊BMS連接，第二主控模塊BMS與后臺監控系統連接；第三儲能子系統包括超級電容電池組、第三從控模塊CMU、第三主控模塊CMS及第三雙向變流控制器A⑶C，超級電容電池組分別與第三雙向變流控制器A⑶C和第三從控模塊CMU連接，第三從控模塊CMU與第三主控模塊CMS連接，第三主控模塊CMS與后臺監控系統連接； 各從控模塊分別負責鉛酸電池組、鋰離子電池組、超級電容電池組的電壓、電流、溫度監控及報警保護、電量均衡，同時將所檢測信息分別通過CAN總線上報各自的主控模塊；各主控模塊接受上報的電壓、溫度、電流信息，并記錄充放電次數，同時估算鉛酸電池組、鋰電池組及超級電容電池組剩余電量S0C，評估其各自健康狀況SOH ;另外與后臺監控系統通信，完成上傳鉛酸電池組、鋰電池組及超級電容電池組異常告警、常量數據及時間日志數據，并將后臺監控系統下發的操作指令分別下傳到各主控模塊；各主控模塊分別與各自的雙向變流控制器ACDC通信，完成上傳鉛酸電池組、鋰電池組及超級電容電池組異常告警，當鉛酸電池組或鋰離子電池組或超級電容電池組發生過壓、欠壓、過流及過溫情況時，請求相應的雙向變流控制器ACDC實現充放電功率控制，并且分別將各雙向變流控制器ACDC下發的操作指令下傳到相應主控模塊。在并網運行且電網運行正常時，各主控模塊和從控模塊通過對各電池組電壓、溫度、電流的檢測，評估三個儲能子系統剩余電量S0C，并將數據上傳到雙向變流控制器部分，雙向變流控制器通過判斷，如需充電，則對各電池組進行充電；如不需充電，責按浮充電壓充電；當電網因可再生新能源發電或負荷用電初始h時刻出現瞬時功率超出目標功率范圍時，通過對不同儲能子系統SOC檢測評估及控制，判斷并按超級電容電池組一鋰離子電池組一鉛酸電池組能量有序控制利用原則，決定對電網是否進行放電，以有效平滑電網出現超出目標功率范圍值，實現“削峰填谷”。在離網運行時，首先通過各主控模塊和從控模塊檢測不同電池組剩余電量SOC并上報各雙向變流控制器及后臺監控系統，由后臺監控系統控制各雙向變流控制器，根據不同電池組荷電狀態S0C，判斷并按按超級電容電池組一鋰離子電池組一鉛酸電池組能量有序控制利用原則實現對電網負荷是否進行供電；同時，當超級電容電池組在放電且已被第三主控模塊CMS、第三雙向變流控制器ACDC保護后，依次由第二儲能子系統、第一儲能子系統給第三子系統充電，此時，第三雙向變流控制器ACDC控制第三子系統輸出功率，其后主要依次由第二儲能子系統、第一儲能子系統給電網負荷供電。出現瞬時功率超出目標功率范圍時，具體的充放電過程為:先判斷各電池組SOC是否達到設定值，如未達到，則各雙向變流控制其對各電池組進行保護，并禁止放電；如果達到，則在h時刻，第二雙向變流控制器A⑶C、第一雙向變流控制器A⑶C分別對鋰電池組、鉛酸電池組限功率，由第三雙向變流控制器ACDC控制超級電容電池組放電；隨后判斷異常功率是否恢復，如恢復，則第三儲能子系統停止放電；如未恢復，則超級電容電池組繼續放電，在t時刻超級電容電池組放電至其告警電壓U。&#時，第二雙向變流控制器釋放鋰電池組輸出功率限制，由鋰電池組放電；再判斷異常功率是否恢復，如恢復，則鋰電池組停止放電；如未恢復，則繼續放電到ti+1時刻，此時超級電容電池組放電到其保護電壓值U。—停止放電，鋰離子電池繼續放電；到ti+2Bffl鋰電池組放電到告警電壓，第一雙向變流控制器ACDC釋放鉛酸電池組輸出功率限制，由鉛酸電池組開始放電；再次判斷異常功率是否恢復，如恢復，則第一儲能子系統停止放電；如未恢復，則在ti+3時刻，鋰電池組放電至保護電壓值Uusi^亭止放電，鉛酸電池組繼續放電；到ti+4時刻鋰電池組放電至保護電壓值Uusi^亭止放電，整個混合儲能系統放電結束。
在離網時，初始Ttl時刻計算各電池組SOC值，如果未達到設定值則各雙向變流控制器對相應的電池組進行保護并禁止放電；如果達到設定值，則第二、第三儲能子系統對鋰電池組、鉛酸電池組進行輸出功率限制，由第三雙向變流控制器ACDC控制超級電容電池組進行放電；判斷異常功率是否恢復，如恢復，則停止放電；如未恢復，則繼續放電，在Ti時亥IJ，超級電容電池組放電到告警電壓第二雙向變流控制器ACDC釋放鋰電池組輸出功率限制，由鋰電池組放電；再次判斷異常功率是否恢復，如恢復，則停止放電；如未恢復，在Ti+1時刻超級電容電池放電到保護電壓值止放電，鋰電池組繼續放電；在1\+2時刻鋰電池組放電到告警電壓隊_，第一雙向變流控制器釋放鉛酸電池組輸出功率限制，由鉛酸電池組放電；再次判斷異常功率是否恢復，如恢復，則停止放電；如未回復，則在Ti+3時刻鋰電池組放電至保護電壓值Uusi^停止放電，鉛酸電池繼續放電；在Ti+4時刻鉛酸電池放電至下限保護電壓Uq，停止放電，整個混合儲能系統放電結束。基于能量有序控制的混合儲能系統本身，包括其整體拓撲及電氣結構、功能、控制策略等。同時，也基于該混合儲能系統采用選擇性控制法，通過后臺監控系統調度控制，實現三種不同儲能載體按超級電容I—鋰離子電池2 —鉛酸電池3能量有序控制利用的原貝U，并充分結合不同儲能載體優缺點，優勢互補、揚長避短，提供了一種較好解決的單一儲能載體的儲能系統低壽命、高成本、低比能量、低比功率及安全性差等方面問題方法。本發明的有益效果是:通過充分運用并發揮鉛酸電池、鋰離子電池及超級電容電池各自優點，揚長避短，采用選擇性控制法按按超級電容I —鋰離子電池2 —鉛酸電池3能量有序控制利用的原則，較好地滿足了電網對儲能系統在性能方面高容量、長壽命、高比能量、高比功率等要求，以及在應用方面投資成本低、占地面積小、自身重量輕等要求。本混合儲能系統的不同儲能子系統，在內部管理方面，不同儲能載體分別由各自不同電池管理系統進行負責管理，充分保證整體系統數據采集、上傳或下傳及告警保護等的實時性、準確性，避免系統數據傳輸相互干擾而造成數據上傳或下傳、故障告警保護等錯誤或延時；在系統并網方面，不同儲能載體分別連接一套雙向變流控制器，同時采用雙向變流控制器交流側并聯方法，通過監控系統統一調度控制，從而既實現不同儲能子系統可獨立運行，又實現了整套混合儲能系統在能量有序控制下整體運行，最終提高本混合儲能系統運行靈活性與可控性，保證整體系統安全、穩定、可靠運行。當電網的運行，通常會因風、光發電系統或大功率負載等接入而產生功率波動。但電網出現短時脈沖功率波動時，可通過監控調度系統優先啟動第三儲能子系統，同時第二雙向變流控制器、第一雙向變流控制器利用脈沖調制分別對第二儲能子系統、第一儲能子系統進行輸出功率限制，充分結合第三儲能子系統超級電容電池組較高脈沖功率吞吐及快速響應能力，以及充放電次數高等性能優勢，更好地實現了第三子系統對電網短時脈沖功率波動的補償。通過該控制方法，既達到了平滑電網短時脈沖峰值功率的目的，又減少了系統對第二儲能子系統、第一儲能子系統頻繁啟動，從而在保證電網穩定運行的基礎上，較好提聞了混合儲能系統使用壽命。當電網出現持續的功率波動或用電高峰等異常時，第三儲能子系統所提供短時的高功率輸出遠遠滿足不了改善電網運行異常的要求，還需要具備高能量存儲系統為電網持續功率波動或用電高峰時段提供更多能量。為了滿足電網對混合儲能系統持續能量供給的需要，當第三儲能子系統放電至保護值時，通過監控系統啟動第二儲能子系統，由第二儲能子系統鋰離子電池組為電網供電，結合鋰離子電池組高比能量、較鉛酸電池組高壽命等優點，既彌補了超級電容電池組低存儲能量的不足，同時也減少了較低使用壽命的鉛酸電池組的使用次數，一定程度上改進了常規鉛酸電池儲能系統體積能量比、重量能量比較低的缺點，較好滿足了安裝場地對儲能系統高體積能量比、高重量能量比的要求。最終既保證電網對儲能系統較高能量輸出的需求，也一定程度上提高了混合儲能系統的整體使用壽命，并且較好滿足了安裝現場對儲能系統安裝體積、重量等的嚴格要求，充分節約和減少儲能系統安裝空間及安裝所需承載重量，提高了儲能系統工程實施質量。當電網需更多持續能量給予功率平滑且第二儲能子系統所存儲能量無法滿足要求時，啟動第一儲能子系統，結合鉛酸電池組高存儲能量、低成本、可回收利用率高等優點，既能夠較好滿足混合儲能系統高能量需求，又能較好彌補超級電容電池組、鋰離子電池組高成本，回收利用率低等缺點，更好地改進了常規儲能系統高成本、低容量、可回收利用率低等不足。通過對混合儲能系統中不同儲能子系統有序控制，更好的改進了常規混合儲能系統及常規單一儲能載體的儲能系統單一控制、靈活性及結構合理性差等缺點，較好地滿足了電網對儲能系統在性能方面高容量、長壽命、高比能量、高比功率等要求，以及在應用方面投資成本低、占地面積小、自身重量輕等要求。有效地解決了可再生新能源及高容量負荷對電力系統的充擊，更好地實現了對電網削峰填谷調節，最終保證整個電網系統運行的安全性、穩定性及可靠性。
圖1為本發明的系統結構圖；圖2為本發明的控制策略圖。其中，1.鉛酸電池組，2.鋰電池組，3.超級電容電池組，4.第一主控模塊BMS，
5.第二主控模塊BMS，6.第三主控模塊CMS，7.第一從控模塊BMU，8.第二從控模塊BMU，
9.第三從控模塊CMU，10.第一雙向變流控制器A⑶C，11.第二雙向變流控制器A⑶C，12.第三雙向變流控制器A⑶C，13.后臺監控系統，14.負荷。
具體實施例方式下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。圖1中，儲能載體部分:鉛酸電池組1、鋰電池組2及超級電容電池組3 ;其中，鉛酸電池組I和鋰電池組2作為能量型蓄電池，充分結合鉛酸電池與鋰離子電池優缺點，揚長避短，使其兩種蓄電池能夠在前期投資成本、容量存儲、占地面積、使用壽命及回收再利用等方面達到優勢互補。作為功率型超級電容電池組3具備可持續IOs以上高脈充倍率放電優勢，與能量型鉛酸電池組I和鋰電池組2在能量和倍率方面形成優勢互補。雙向變流控制部分:采用單極設計方案，主要由第一雙向變流控制器A⑶C10、第二雙向變流控制器A⑶CU、第三雙向變流控制器A⑶C12等組合而成，各雙向變流控制器A⑶C模塊均可可實現逆變(即DC — AC轉換)和整流(即AC — DC轉換)。其特點具備超寬MPPT電壓范圍，在第一雙向變流控制器A⑶C10、第二雙向變流控制器A⑶C11、第三雙向變流控制器A⑶C12分別與第一主控模塊BMS4、第二主控模塊BMS5、第三主控模塊CMS6配合時，可以根據輸出功率要求及不同儲能載體電池組SOC自動均衡出力，保證統一儲能載體內所有串電池的總運行時間趨于一致；具備“削峰填谷”、“有功、無功控制”、“低電壓穿越”、“孤島運行”及“故障記錄”等功能，其中第一雙向變流控制器A⑶C10、第二雙向變流控制器A⑶Cll還具備分別對鉛酸電池組1、鋰電池組2限流、限功率功能。具備顯示相應電池管理系統上傳不同儲能載體的模擬量數據給后臺監控系統13，以及接受并下達后臺監控系統13指令。電池管理系統部分:主要由第一從控模塊BMU7、第二從控模塊BMU8、第三從控模塊CMU9以及第一主控模塊BMS4、第二主控模塊BMS5、第三主控模塊BMS6等組成。其中，各從控模塊分別負責鉛酸電池組1、鋰電池組2、超級電容電池組3電壓、電流、溫度等監控及報警保護、電量均衡等功能，同時將所檢測信息分別通過CAN總線上報各主控模塊。各主控模塊接受各從控模卡上報電壓、溫度、電流等信息，并記錄充放電次數，同時估算鉛酸電池組1、鋰電池組2、超級電容電池組3剩余電量(SOC)，評估其各自健康狀況(SOH);另外與后臺監控系統13通信，完成上傳鉛酸電池組1、鋰電池組2、超級電容電池組3異常告警，常量數據及時間日志數據等，并將后臺監控系統13下發的操作指令分別下傳到各主控模塊；其次與各雙向變流控制器通信，完成上傳鉛酸電池組1、鋰電池組2、超級電容電池組3異常告警，當鉛酸電池組I或鋰電池組2或超級電容電池組3發生過壓、欠壓、過流及過溫等情況時，請求相應的雙向變流控制器實現充放電功率控制，并且分別將第一雙向變流控制器A⑶CIO、第二雙向變流控制器A⑶C11、第三雙向變流控制器A⑶C12下發的操作指令下傳到相應主控模塊。后臺監控部分:后臺監控系統13通訊方式采用光纖以太網，具有遙測、遙控、遙信功能，對儲能載體、電池管理系統、雙向變流控制部分及其他配套設備等進行全面完善的監控，實時檢測并可查看有關設備運行狀態及工作參數等；并且通過后臺監控系統13遠程下達控制指令至電池管理系統及雙向變流控制部分等。上述混合儲能系統由三個儲能子系統構成，第一儲能子系統由鉛酸電池組1、第一從控模塊BMU7、第一主控模塊BMS4及第一雙向變流控制器A⑶ClO等組成；第二儲能子系統由鋰電池組2、第二從控模塊BMU8、第二主控模塊BMS5及第二雙向變流控制器A⑶Cl I等組成；第三儲能子系統由超級電 容電池組3、第三主控模塊BMU9、第三從控模塊BMS6及第三雙向交流控制器A⑶C12等組成。三個儲能子系統分別通過第一雙向交流控制器A⑶C10、第二雙向交流控制器A⑶Cl 1、第三雙向交流控制器A⑶Cl2在其交流側并聯，并通過后臺監控系統13進行調度實現三個儲能子系統既能獨立運行，又可相互配合共同運行。上述混合儲能系統通過后臺監控系統13調度控制，通過對電網監測及評估計算，該混合儲能系統控制運行策略如圖2所示。出現瞬時功率超出目標功率范圍時，具體的充放電過程為:先判斷各電池組SOC是否達到設定值，如未達到，則各雙向變流控制其對各電池組進行保護，并禁止放電；如果達到，則在h時刻，第二雙向變流控制器A⑶CU、第一雙向變流控制器A⑶ClO分別對鋰電池組、鉛酸電池組限功率，由第三雙向變流控制器ACDC12控制超級電容電池組放電；隨后判斷異常功率是否恢復，如恢復，則第三儲能子系統停止放電；如未恢復，則超級電容電池組繼續放電，在\時刻超級電容電池組放電至其告警電壓U。μ時，第二雙向變流控制器釋放鋰電池組輸出功率限制，由鋰電池組放電；再判斷異常功率是否恢復，如恢復，則鋰電池組停止放電；如未恢復,則繼續放電到ti+1時刻，此時超級電容電池組放電到其保護電壓值Udsi^停止放電，鋰離子電池繼續放電；到ti+2 _鋰電池組放電到告警電壓Ul告警,第一雙向變流控制器ACDClO釋放鉛酸電池組輸出功率限制，由鉛酸電池組開始放電；再次判斷異常功率是否恢復，如恢復，則第一儲能子系統停止放電；如未恢復，則在ti+3時刻，鋰電池組放電至保護電壓值Uusi^停止放電，鉛酸電池組繼續放電；到ti+4時刻鋰電池組放電至保護電壓值Uusi^停止放電，整個混合儲能系統放電結束。在離網時，初始Ttl時刻計算各電池組SOC值，如果未達到設定值則各雙向變流控制器對相應的電池組進行保護并禁止放電；如果達到設定值，則第二、第三儲能子系統對鋰電池組、鉛酸電池組進行輸出功率限制，由第三雙向變流控制器ACDC12控制超級電容電池組進行放電；判斷異常功率是否恢復，如恢復，則停止放電；如未恢復，則繼續放電，在Ti時亥IJ，超級電容電池組放電到告警電壓第二雙向變流控制器ACDCll釋放鋰電池組輸出功率限制，由鋰電池組放電；再次判斷異常功率是否恢復，如恢復，則停止放電；如未恢復，在Ti+1時刻超級電容電池放電到保護電壓值止放電，鋰電池組繼續放電；在1\+2時刻鋰電池組放電到告警電壓，第一雙向變流控制器釋放鉛酸電池組輸出功率限制，由鉛酸電池組放電；再次判斷異常功率是否恢復，如恢復，則停止放電；如未回復，則在Ti+3時刻 鋰電池組放電至保護電壓值Uusi^停止放電，鉛酸電池繼續放電；在Ti+4時刻鉛酸電池放電至下限保護電壓Uq，停止放電，整個混合儲能系統放電結束。
權利要求
1.一種基于能量有序控制的混合儲能系統，其特征是，它包括三個儲能子系統: 第一儲能子系統包括鉛酸電池組、第一從控模塊BMU、第一主控模塊BMS及第一雙向變流控制器A⑶C，鉛酸電池組分別與第一雙向變流控制器A⑶C和第一從控模塊BMU連接，第一從控模塊BMU與第一主控模塊BMS連接，第一主控模塊BMS與后臺監控系統連接； 第二儲能子系統包括鋰電池組、第二從控模塊BMU、第二主控模塊BMS及第二雙向變流控制器A⑶C，鋰電池組分別與第二雙向變流控制器A⑶C和第二從控模塊BMU連接，第二從控模塊BMU與第二主控模塊BMS連接，第二主控模塊BMS與后臺監控系統連接； 第三儲能子系統包括超級電容電池組、第三從控模塊CMU、第三主控模塊CMS及第三雙向變流控制器ACDC，超級電容電池組分別與第三雙向變流控制器ACDC和第三從控模塊CMU連接，第三從控模塊CMU與 第三主控模塊CMS連接，第三主控模塊CMS與后臺監控系統連接; 各從控模塊分別負責鉛酸電池組、鋰離子電池組、超級電容電池組的電壓、電流、溫度監控及報警保護、電量均衡，同時將所檢測信息分別通過CAN總線上報各自的主控模塊；各主控模塊接受上報的電壓、溫度、電流信息，并記錄充放電次數，同時估算鉛酸電池組、鋰電池組及超級電容電池組剩余電量SOC，評估其各自健康狀況SOH ;另外與后臺監控系統通信，完成上傳鉛酸電池組、鋰電池組及超級電容電池組異常告警、常量數據及時間日志數據，并將后臺監控系統下發的操作指令分別下傳到各主控模塊；各主控模塊分別與各自的雙向變流控制器A⑶C通信，完成上傳鉛酸電池組、鋰電池組及超級電容電池組異常告警，當鉛酸電池組或鋰離子電池組或超級電容電池組發生過壓、欠壓、過流及過溫情況時，請求相應的雙向變流控制器ACDC實現充放電功率控制，并且分別將各雙向變流控制器ACDC下發的操作指令下傳到相應主控模塊。
2.如權利要求1所述的基于能量有序控制的混合儲能系統，其特征是，在并網運行且電網運行正常時，各主控模塊和從控模塊通過對各電池組電壓、溫度、電流的檢測，評估三個儲能子系統剩余電量S0C，并將數據上傳到雙向變流控制器部分，雙向變流控制器通過判斷，如需充電，則對各電池組進行充電；如不需充電，責按浮充電壓充電； 當電網因可再生新能源發電或負荷用電初始t(l時刻出現瞬時功率超出目標功率范圍時，通過對不同儲能子系統SOC檢測評估及控制，判斷并按超級電容電池組一鋰離子電池組一鉛酸電池組能量有序控制利用原則，決定對電網是否進行放電，以有效平滑電網出現超出目標功率范圍值，實現“削峰填谷”。
3.如權利要求1所述的基于能量有序控制的混合儲能系統，其特征是，在離網運行時，首先通過各主控模塊和從控模塊檢測不同電池組剩余電量SOC并上報各雙向變流控制器及后臺監控系統，由后臺監控系統控制各雙向變流控制器，根據不同電池組荷電狀態S0C，判斷并按按超級電容電池組一鋰離子電池組一鉛酸電池組能量有序控制利用原則實現對電網負荷是否進行供電；同時，當超級電容電池組在放電且已被第三主控模塊CMS、第三雙向變流控制器ACDC保護后，依次由第二儲能子系統、第一儲能子系統給第三子系統充電，此時，第三雙向變流控制器ACDC控制第三子系統輸出功率，其后主要依次由第二儲能子系統、第一儲能子系統給電網負荷供電。
4.如權利要求2所述的基于能量有序控制的混合儲能系統，其特征是，出現瞬時功率超出目標功率范圍時，具體的充放電過程為:先判斷各電池組SOC是否達到設定值，如未達至IJ，則各雙向變流控制其對各電池組進行保護，并禁止放電；如果達到，則在h時刻，第二雙向變流控制器A⑶C、第一雙向變流控制器A⑶C分別對鋰電池組、鉛酸電池組限功率，由第三雙向變流控制器ACDC控制超級電容電池組放電；隨后判斷異常功率是否恢復，如恢復，則第三儲能子系統停止放電；如未恢復，則超級電容電池組繼續放電，在\時刻超級電容電池組放電至其告警電壓U。.時，第二雙向變流控制器釋放鋰電池組輸出功率限制，由鋰電池組放電；再判斷異常功率是否恢復，如恢復，則鋰電池組停止放電；如未恢復，則繼續放電到ti+1時刻，此時超級電容電池組放電到其保護電壓值止放電，鋰離子電池繼續放電；到ti+2Bffl鋰電池組放電到告警電壓第一雙向變流控制器ACDC釋放鉛酸電池組輸出功率限制，由鉛酸電池組開始放電；再次判斷異常功率是否恢復，如恢復，則第一儲能子系統停止放電；如未恢復，則在ti+3時刻，鋰電池組放電至保護電壓值Uusi^停止放電，鉛酸電池組繼續放電；到ti+4時刻鋰電池組放電至保護電壓值Uusi^停止放電，整個混合儲能系統放電結束。
5.如權利要求3所述的基于能量有序控制的混合儲能系統，其特征是，在離網時，初始T0時刻計算各電池組SOC值，如果未達到設定值則各雙向變流控制器對相應的電池組進行保護并禁止放電；如果達到設定值，則第二、第三儲能子系統對鋰電池組、鉛酸電池組進行輸出功率限制，由第三雙向變流控制器ACDC控制超級電容電池組進行放電；判斷異常功率是否恢復，如恢復，則停止放電；如未恢復，則繼續放電，在Ti時刻，超級電容電池組放電到告警電壓，第二雙向變流控制器ACDC釋放鋰電池組輸出功率限制，由鋰電池組放電；再次判斷異常功率是否恢復，如恢復，則停止放電；如未恢復，在Ti+1時刻超級電容電池放電到保護電壓值U。—停止放電，鋰電池組繼續放電；在Ti+2時刻鋰電池組放電到告警電壓 ，第一雙向變流控制器釋放鉛酸電池組輸出功率限制，由鉛酸電池組放電；再次判斷異常功率是否恢復，如恢復，則停止放電；如未回復，則在Ti+3時刻鋰電池組放電至保護電壓值Uusi^停止放電，鉛酸電池繼續放電；在Ti+4時刻鉛酸電池放電至下限保護電壓ud:w，停止放電，整個混合儲能系統放 電結束。
全文摘要
本發明涉及一種包含多種儲能載體的混合儲能系統，該系統主要基于能量有序控制策略，通過脈寬調制的閉環控制原理及監控系統選擇性控制原理，實現對各儲能載體有選擇性限流或限功率放電，同時結合各儲能載體優缺點，優勢互補、揚長避短，按放電優先級第三儲能子系統→第二儲能子系統→第一儲能子系統的順序，最終達到不同儲能載體能量有序利用的目的。實現本混合儲能系統為因風、光發電系統或大功率負載等接入電網而造成的電網功率波動，實現平滑補償，從而提高電能質量，保證電網穩定運行。
文檔編號H02J3/28GK103117552SQ20131007025
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月6日 優先權日2013年3月6日
發明者孫樹敏, 陳嵩, 李廣磊, 慕忠君, 程艷, 曹同利 申請人:山東電力研究院