一種微網鎳氫電池儲能系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種微網鎳氫電池儲能系統，多個并聯電連接的鎳氫電池柜、并聯控制柜、能量轉換系統、交流配電柜、市電依次雙向電連接；交流配電柜還與用電負荷端單向電連接，也與充電/放電機雙向電連接；電池管理系統分別與能量管理系統、鎳氫電池柜、并聯控制柜、能量轉換系統、充電/放電機雙向連接；所述能量轉換系統，其交流端通過交流配電柜與市電相連接。本發明的微網鎳氫電池儲能系統，通過并聯控制柜和電池管理系統協調管理和控制，可以實現電池柜的大規模化并聯，較好解決由于單體電池容量低難以規模化并聯應用、均衡維護、高效利用的安全問題和可靠性問題。
【專利說明】—種微網鎳氫電池儲能系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種主要應用于城市樓宇、園區、社區等建筑上的微網鎳氫電池儲能系統。
【背景技術】
[0002]城市經濟發展引發了一系列的社會問題，如人口增長、能源危機、環境污染、自然災害等，其中城市用電短缺尤為嚴重。
[0003]城市用電問題具體表現在以下方面:城市用電緊張，大規模的停電和缺電，碳排放的居高不下；計劃用電與發電不匹配，用電負荷時段不均勻，造成供需矛盾和資源浪費；新能源的應用比例低，例如風能、太陽能的入網比例低，而電網消納更低，新能源的浪費嚴重。
[0004]傳統的解決方案如建設火電站、建設抽水蓄能電站、城市間電力調配方式仍然沒有擺脫傳統的能源生產和利用方式，不能從根本上解決問題。
[0005]大力發展基于用戶側的微網系統，提高可再生能源和新能源的利用率，提升能源的利用效率，減少碳排放，正逐漸成為共識。微網系統是以集成3S (BMS+PCS+EMS)技術為核心，由分布式新能源發電系統、分布式儲能平臺、負荷節能系統、能源管理系統匯集而成的小型發、配、儲、輸、送的電力系統，既可以與外部電網并網運行，也可以孤立運行。
[0006]電池儲能系統作為分布式儲能平臺的重要組成部分，起著高效調配供電和用電之間的矛盾，通過電池儲能系統的能量存儲和釋放來實現能量供需平衡和微網功率平衡，可以有效解決分布式發電的間隙性、不穩定性、低可靠性、低安全性的缺陷，是微網系統的關鍵子系統。但是，電池儲能系統也存在成本偏高，需要大量的電池進行串并聯以實現規模化能量存儲和釋放能力，需要進行較為復雜的管理和均衡，以提高電池儲能系統的安全性、可靠性。
[0007]采用高容量單體電池以減少電池儲能系統電池的單體電池的串并聯數量，但是單體電池高容量化制造是一個大問題，其單體電池之間的一致性往往較差；采用雙向DC-DC，解決單體電池經過串聯形成高電壓電池串后再進行間接并聯連接，但是雙向DC-DC的引入，降低了電池儲能系統的效率，而且雙向DC-DC之間的并聯同樣存在均流和控制的難題;采用BMS (電池管理系統)中設置均衡管理模塊，對電池儲能系統進行均衡充電或放電管理，以維持單體電池之間的相對一致性，以保證電池儲能系統能夠提供能量存儲和釋放的功能，但是這種方式往往帶來均衡管理成本高、均衡效率低的問題。
【發明內容】
[0008]本發明旨在克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種并聯成組簡單，均衡管理簡單有效，投入成本低的微網鎳氫電池儲能系統。本發明通過以下方案實現。
[0009]一種微網鎳氫電池儲能系統，多個并聯電連接的鎳氫電池柜、并聯控制柜、能量轉換系統、交流配電柜、市電依次雙向電連接；交流配電柜還與用電負荷端單向電連接，也與充電/放電機雙向電連接；電池管理系統一端與能量管理系統雙向連接，另一端則分別與鎳氫電池柜、并聯控制柜、能量轉換系統、充電/放電機雙向連接；所述能量管理系統分別與能量轉換系統、充電/放電機雙向連接；所述能量轉換系統，其交流端通過交流配電柜與市電相連接。
[0010]多個鎳氫電池柜之間通過并聯控制柜進行并聯電連接，所述鎳氫電池柜包括多個電池托、柜體、連接電纜，所述電池托包括多個電池包。
[0011]交流配電柜，主要實現提供交流電、繼電保護、數據計量。
[0012]所述能量轉換系統又稱為PCS，是一種雙向電力電子變流器，可以將直流電轉換為交流電送入交流電網從而實現給電池儲能系統放電，也可以將交流電轉換為直流電給電池儲能系統充電。
[0013]所述充電/放電機，也是一種變流裝置，功率比PCS要小很多，可以將直流電轉換為交流電送入交流電網從而實現給電池儲能系統放電，也可以將交流電轉換為直流電給電池儲能系統充電。充電/放電機與鎳氫電池柜雙向電連接，鎳氫電池柜正極端與充電/放電機正極端的連接電路上設置有熔斷器，鎳氫電池柜負極端與充電/放電機負極端的連接電路上設置有可接受遠程信息控制的智能開關如直流繼電器或直流接觸器或IGBT即雙極絕緣柵極型晶體管。
[0014]所述并聯控制柜包括多個單向二極管、多個可接受遠程信息控制的智能開關如直流繼電器或直流接觸器或IGBT即雙極絕緣柵極型晶體管、多個熔斷器FUSE，主要實現電池柜的并聯或斷開并聯。單向二極管與智能開關并聯后與熔斷器串聯，然后連接到電池柜的正極端，形成電路；單向二極管與智能開關并聯后，連接到電池柜的負極端，形成電路。
[0015]所述電池管理系統BMS，主要監測電池的電壓、電流、溫度、帶電狀態S0C、健康狀態S0H、開關狀態等信息，將這些信息反饋至能量管理系統EMS，接受能量管理系統EMS的指令，導通或斷開并聯控制柜內相應的智能開關，協同能量轉換系統PCS進行充電或放電工作；或導通或斷開連接充電/放電機電線路的智能開關，協同充電/放電機進行充電或放電工作，實現對特定鎳氫電池柜的均衡維護。
[0016]一種微網鎳氫電池儲能系統，具有可在并聯充電模式、并聯放電模式、并聯待機模式、均衡維護模式中的一種模式下運行的功能，或者具有可在均衡維護模式與并聯充電模式、并聯放電模式、并聯待機模式三種模式的任意耦合中的一種模式下運行的功能。
[0017]滿足以下條件時并聯充電模式運行:(1)電池管理系統接收到能量管理系統要求進入充電模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統無錯誤和報警信息，(3)能量轉換系統無錯誤和報警信息即不存在不滿足充電功能要求的異常情況。
[0018]滿足以下條件時并聯放電模式運行:(1)電池管理系統接收到能量管理系統要求進入放電模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統無錯誤和報警信息，(3)能量轉換系統無錯誤和報警信息即不存在不滿足放電功能要求的異常情況。
[0019]滿足以下條件時并聯待機模式運行:(1)電池管理系統接收到能量管理系統要求進入待機模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，或者鎳氫電池柜已經處于充滿(如帶電狀態SOC為100%或已經達到充電的正常截止條件)或放空狀態(如帶電狀態SOC為0%或已經達到放電的正常截止條件)，電池管理系統無錯誤和報警信息。
[0020]滿足以下條件時均衡維護模式運行:(I)某個鎳氫電池柜帶電狀態SOC偏差過大即某個鎳氫電池柜帶電狀態SOC值與多個鎳氫電池柜帶電狀態SOC平均值之間的差值達到15%以上；或者某個鎳氫電池柜電壓偏差過大即某個鎳氫電池柜內單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜帶電狀態SOC值為15%時候達到40*nmv以上，其中η為所述某個鎳氫電池柜內單體電池的數量；或者某個鎳氫電池柜記憶效應過大即某個鎳氫電池柜以某一同等倍率放電至單體電池平均電壓達到1200*n mv時候的鎳氫電池柜帶電狀態SOC值，與上一次均衡結束后第一次以相同倍率放電至單體電池平均電壓達到1200*n mv時候的鎳氫電池柜帶電狀態SOC值的差值達到15%以上，其中η為所述某個鎳氫電池柜內單體電池的數量；或者某個鎳氫電池柜電流偏差過大即某個鎳氫電池柜的充電或放電電流I與多個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對值大于50%; (2)充電/放電機無錯誤和報警信息即不存在不滿足充電或放電功能要求的異常情況。
[0021]滿足以下條件時均衡維護模式與并聯充電模式、并聯放電模式、并聯待機模式任意一種耦合的耦合模式運行，(I)微網鎳氫電池儲能系統處于并聯待機模式、并聯充電模式、并聯放電模式中的一種模式；(2 )某個鎳氫電池柜帶電狀態SOC偏差過大即某個鎳氫電池柜帶電狀態SOC值與多個鎳氫電池柜SOC平均值之間的差值達到15%以上；或者某個鎳氫電池柜電壓偏差過大即某個鎳氫電池柜內單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜帶電狀態SOC為15%時候達到40*n mv以上，其中η為所述某個鎳氫電池柜內單體電池的數量；或者某個鎳氫電池柜電流偏差過大即某個鎳氫電池柜充電或放電電流I與多個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對值大于 50%ο
[0022]本發明的微網鎳氫電池儲能系統的運行過程如下:
[0023]當能量管理系統EMS接收到電池管理系統BMS狀態正常的信息時，能量管理系統EMS向電池管理系統BMS發出待機指令，之后電池管理系統BMS向并聯控制柜發出導通智能開關的指令，智能開關導通，各鎳氫電池柜依次實現導通，形成并聯，此時微網鎳氫電池儲能系統處于并聯待機模式。
[0024]當能量管理系統EMS接收到能量轉換系統PCS狀態正常信息，依據充電和放電的控制策略要求，能量管理系統EMS形成了充電的控制指令，并將充電指令下達到電池管理系統BMS和能量轉換系統PCS，如果微網鎳氫電池儲能系統此時不處于并聯待機模式，則先執行并聯待機模式相關指令動作，實現各鎳氫電池柜的并聯，如果微網鎳氫電池儲能系統處于并聯待機模式，則由能量轉換系統PCS將交流電轉換為直流電給鎳氫電池柜充電，此時微網鎳氫電池儲能系統處于并聯充電模式。當各鎳氫電池柜已經處于充滿(如帶電狀態SOC為100%或已經達到充電的正常截止條件)，則能量轉換系統PCS的充電功率降為零，停止對各鎳氫電池柜充電，此時微網鎳氫電池儲能系統恢復到并聯待機模式。
[0025]當能量管理系統EMS接收到能量轉換系統PCS狀態正常信息，依據充電和放電的控制策略要求，能量管理系統EMS形成了放電的控制指令，能量管理系統EMS將放電指令下達到電池管理系統BMS和能量轉換系統PCS，如果微網鎳氫電池儲能系統此時不處于并聯待機模式，則先執行并聯待機模式相關指令動作，實現各鎳氫電池柜的并聯，如果微網鎳氫電池儲能系統處于并聯待機模式，則由能量轉換系統PCS直流電轉換為交流電給鎳氫電池柜放電,此時微網鎳氫電池儲能系統處于并聯放電模式。當各鎳氫電池柜已經處于放空狀態(如帶電狀態SOC為0%或已經達到放電的正常截止條件)，則能量轉換系統PCS放電功率降為零，停止對各鎳氫電池柜放電，此時微網鎳氫電池儲能系統恢復到并聯待機模式。
[0026]當某個鎳氫電池柜出現了帶電狀態SOC偏差過大或者電壓偏差過大或者電流偏差過大或者記憶效應過大時，能量管理系統EMS先確認充電/發電機無錯誤和報警信息即不存在不滿足充電或放電功能要求的異常情況，然后能量管理系統EMS向電池管理系統BMS發出對該鎳氫電池柜均衡維護工作指令，電池管理系統BMS將指令發給并聯控制柜斷開并聯該鎳氫電池柜的智能開關，電池管理系統BMS接收到并聯控制柜斷開智能開關的信息后，給充電/放電機發出導通指令，能量管理系統EMS接收到電池管理系統BMS傳回的斷開并聯控制柜的智能開關、導通充電/放電機的信息后，能量管理系統EMS向充電/放電機發出充電或放電功率指令，充電/放電機進行逆變工作，對該鎳氫電池柜進行充電或放電操作，微網鎳氫電池儲能系統進入均衡維護模式。
[0027]當微網鎳氫電池儲能系統處于并聯待機模式、并聯充電模式、并聯放電模式中的一種模式，當某個鎳氫電池柜出現了帶電狀態SOC偏差過大或者電壓偏差過大或者電流偏差過大時，電池管理系統BMS發送并聯斷開指令給并聯控制柜，首先將帶電狀態偏差或者電壓偏差或者電流偏差最大的那個鎳氫電池柜的智能開關斷開，切斷該鎳氫電池柜與其它鎳氫電池柜的并聯，該鎳氫電池柜信息經由電池管理系統BMS采集，并發送至能量管理系統EMS，由能量管理系統EMS按照事先設置的均衡策略進行決策，進入到相應的均衡維護模式，此時微網鎳氫電池儲能系統就處于均衡維護模式與并聯充電模式、并聯放電模式、并聯待機模式任意一種稱合的稱合模式。
[0028]與現有技術相比，本發明的微網鎳氫電池儲能系統，具有以下特點和優點:
[0029]1、有利于微網鎳氫電池儲能系統的規模化擴展。本發明以較低的成本，較好的解決了微網鎳氫電池儲能系統規模化過程中，需進行大量并聯控制的問題。通過并聯控制柜的設置，既實現了并聯的功能，又能有效保障電池的安全性和系統的可靠性。
[0030]2、有利于微網鎳氫電池儲能系統的高效均衡和高效利用。獨立的充電/放電機和均衡電路的設置，可以在基本不影響微網鎳氫電池儲能系統整體運行工作的前提下，對鎳氫電池儲能系統的局部進行均衡維護處理，具有非常高的靈活性，有效克服了鎳氫電池記憶效應、容量偏低的缺點。
[0031]3、有利于微網鎳氫電池儲能系統的安全性。并聯控制柜和獨立均衡設備和電路的設置，以及系統工作模式和策略的設置，能較好避免鎳氫電池儲能系統性能的惡化，解決電流偏差大、電壓偏差大等現象，使得系統始終處于一個可靠和相對穩定的狀態，極大提升了微網鎳氫電池儲能系統的安全性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032]圖1實施例1中微網鎳氫電池儲能系統結構示意圖
[0033]圖2實施例1中電池柜的結構示意圖
[0034]圖3實施例1中電池托的結構示意圖
[0035]圖4實施例1中微網鎳氫電池儲能系統的工作原理圖【具體實施方式】
[0036]以下結合實施例對本發明作進一步說明，但本發明并不局限于實施例之表述。
[0037]實施例1
[0038]一種微網鎳氫電池儲能系統，如圖1所示，L個并聯電連接的鎳氫電池柜、并聯控制柜、能量轉換系統、交流配電柜、市電依次雙向電連接；交流配電柜還與用電負荷端單向電連接，也與充電/放電機雙向電連接；充電/放電機與鎳氫電池柜雙向電連接；電池管理系統采用TCP/IP與能量管理系統實現雙向通信連接，電池管理系統采用RS485分別與并聯控制柜、能量轉換系統、充電/放電機實現雙向通信連接，電池管理系統采用CAN2.0B與鎳氫電池柜實現雙向通信連接；能量管理系統采用RS485分別與能量轉換系統、充電/放電機實現雙向通信連接；能量轉換系統，其交流端通過交流配電柜與市電相連接。
[0039]L個鎳氫電池柜之間通過并聯控制柜進行并聯電連接。如圖2所示，鎳氫電池柜包括M個相互串聯的電池托；如圖3所示，電池托包括N個相互串聯的電池包；其中L、M、N為自然數。
[0040]如圖4所示，充電/放電機的正極端與鎳氫電池柜的正極端電連接并在連接電路上設置有熔斷器，充電/放電機的負極端與鎳氫電池柜的負極端電連接并在連接電路上設置有可接受遠程信息控制的智能開關如直流繼電器或直流接觸器或IGBT即雙極絕緣柵極型晶體管。
[0041]如圖4中所示的并聯控制柜，包括m個單向二極管D、m個智能開關K及m/2熔斷器FUSE，其中m為電池柜數量L的2倍。一個單向二極管D與一個智能開關K并聯后與一個熔斷器FUSE串聯，然后連接到電池柜的正極端，形成m/2條電路并聯接入能量轉換系統PCS提供的直流正極端A 個單向二極管D與一個智能開關K并聯后，連接到電池柜的負極端，形成m/2條電路并聯接入能量轉換系統PCS提供的直流負極端B。
[0042]微網鎳氫電池儲能系統，具有可在并聯充電模式、并聯放電模式、并聯待機模式、均衡維護模式中的一種模式下運行的功能，或者具有可在均衡維護模式與并聯充電模式、并聯放電模式、并聯待機模式三種模式的任意耦合中的一種模式下運行的功能。
[0043]本實施例中的微網鎳氫電池儲能系統的運行過程如下:
[0044]微網鎳氫電池儲能系統通電后，能量管理系統EMS監測到電池管理系統BMS上傳的信息，確認鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統BMS無錯誤和報警信息，能量管理系統EMS向電池管理系統BMS發出進入并聯待機模式工作指令，電池管理系統BMS接收到能量管理系統EMS指令后，電池管理系統BMS向并聯控制柜發出并聯工作指令，由于不存在有需要進行均衡維護的鎳氫電池柜，因此所有的并聯控制柜中的智能開關K1、K2、K3、K4、....、Km-l、Km接收到閉合信號指令，逐次進行閉合動作，實現所有鎳氫電池柜的并聯，微網鎳氫電池儲能系統處于并聯待機模式。
[0045]能量管理系統EMS按照內部設置的決策邏輯，生成鎳氫電池柜需要進行充電的指令，確認鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統BMS無錯誤和報警信息，確認能量轉換系統PCS無錯誤和報警信息即不存在不滿足充電功能要求的異常情況。能量管理系統EMS向電池管理系統BMS發出進入并聯充電模式工作指令，電池管理系統BMS接收到能量管理系統EMS指令后，將并聯控制柜中的智能開關K1、K2、K3、K4、….、Km-l、Km當前狀態反饋到能量管理系統EMS，如果智能開關Kl、K2、K3、K4、....、Km-UKm是閉合狀態，則表明微網鎳氫電池儲能系統已經處于并聯待機模式，如果智能開關K1、K2、K3、K4、….、Km-1、Km是斷開狀態，則電池管理系統BMS執行并聯待機模式的工作指令使得智能開關K1、K2、K3、K4、....、Km-l、Km進行閉合動作并達到閉合狀態。能量管理系統EMS確認電池管理系統BMS已經處于并聯待機模式后，能量管理系統EMS向能量轉換系統PCS發出充電功率指令，能量轉換系統PCS執行充電功率輸出，將交流電轉換為直流電給鎳氫電池柜充電，微網鎳氫電池儲能系統進行并聯充電模式。
[0046]當鎳氫電池柜已經處于充滿(如帶電狀態SOC為100%或已經達到充電的正常截止條件)，則能量轉換系統PCS的充電功率降為零，停止對鎳氫電池柜充電，此時微網鎳氫電池儲能系統恢復到并聯待機模式。
[0047]能量管理系統EMS按照內部設置的決策邏輯，生成鎳氫電池柜需要進行放電的指令，確認鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常等，電池管理系統BMS無錯誤和報警信息，確認能量轉換系統PCS無錯誤和報警信息即不存在不滿足充電功能要求的異常情況。能量管理系統EMS向電池管理系統BMS發出進入并聯放電模式工作指令，電池管理系統BMS接收到能量管理系統EMS指令后，將并聯控制柜中的智能開關K1、K2、K3、K4、….、Km-l、Km當前狀態反饋到能量管理系統EMS，如果智能開關Kl、K2、K3、K4、....、Km-UKm是閉合狀態，則表明微網鎳氫電池儲能系統已經處于并聯待機模式，如果智能開關KU K2、K3、K4、….、Km-1、Km是斷開狀態，則電池管理系統BMS執行并聯待機模式的工作指令使得智能開關K1、K2、K3、K4、....、Km-l、Km進行閉合動作并達到閉合狀態。能量管理系統EMS確認電池管理系統BMS已經處于并聯待機模式后，能量管理系統EMS向能量轉換系統PCS發出放電功率指令，能量轉換系統PCS執行放電功率輸出，進行電能逆變，微網鎳氫電池儲能系統進行并聯放電模式。
[0048] 當鎳氫電池柜已經處于放空狀態(如帶電狀態SOC為0%或已經達到放電的正常截止條件),則能量轉換系統PCS放電功率降為零，停止對鎳氫電池柜的放電,此時微網鎳氫電池儲能系統恢復到并聯待機模式。
[0049]當鎳氫電池柜I出現:(I)鎳氫電池柜I帶電狀態SOC值與L個鎳氫電池柜帶電狀態SOC平均值之間的差值達到15%以上；或者(2)鎳氫電池柜I內單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜I帶電狀態SOC值為15%時候達到40*nmv以上,其中η為所述鎳氫電池柜I內單體電池的數量；或者(3)鎳氫電池柜I以IC倍率放電至單體電池平均電壓達到1200*n mv時候的鎳氫電池柜I帶電狀態SOC值，與上一次均衡結束后第一次以IC倍率放電至單體電池平均電壓達到1200*n mv時候的鎳氫電池柜I帶電狀態SOC值的差值達到15%以上，其中η為鎳氫電池柜I內單體電池的數量；或者(4)鎳氫電池柜I的充電或放電電流I與L個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對值大于50%時，能量管理系統EMS確認充電/放電機無錯誤和報警信息即不存在不滿足充電或放電功能要求的異常情況，能量管理系統EMS向電池管理系統BMS發出針對電池柜I的均衡維護工作指令，電池管理系統BMS接收到能量管理系統EMS進入均衡維護工作模式的指令，電池管理系統BMS接收并聯控制柜中智能開關Κ1、Κ2狀態反饋信息，如果Kl和Κ2處于閉合狀態，則電池管理系統BMS向并聯控制柜發出斷開Kl和Κ2的指令，并聯控制柜執行該指令，電池管理系統BMS進一步確認Kl和Κ2處于斷開狀態后，電池管理系統BMS發出閉合智能開關Kjl指令，智能開關Kjl執行閉合完成與充電/放電機的電路導通，能量管理系統EMS接收電池管理系統BMS信息確認Kl和K2處于斷開狀態、Kj I處于閉合狀態，能量管理系統EMS向充電/放電機發出充電或放電功率指令，充電/放電機進行逆變工作，對電池柜I進行充電或放電的操作，電池柜I處于均衡維護模式。待均衡維護處理完成，能量管理系統EMS向充電/放電機發出結束命令，充電/放電機功率降為零，然后能量管理系統EMS向電池管理系統BMS發出電池柜I均衡維護結束指令，電池管理系統BMS指揮Kj I斷開。
[0050]當微網鎳氫電池儲能系統處于并聯待機模式、并聯充電模式、并聯放電模式三種模式中的任何一種，如果鎳氫電池柜I發生:(I)鎳氫電池柜I帶電狀態SOC值與L個鎳氫電池柜帶電狀態SOC平均值之間的差值達到15%以上；或者(2)鎳氫電池柜I單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜I帶電狀態SOC為15%時候達到40n mv以上,其中η為鎳氫電池柜I內單體電池的數量；或者(3)鎳氫電池柜I充電或放電電流I與L個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足(1-1ave)/Iave的絕對值大于50%時，電池管理系統BMS發送并聯斷開指令給并聯控制柜，并聯控制柜中的智能開關Κ1、Κ2執行電池管理系統BMS指令斷開電路，由于單向二極管D1、D2的單向性，此時鎳氫電池柜I就實現了與其它鎳氫電池柜的斷開，而其它鎳氫電池柜的工作并不受到大的影響，只是由于鎳氫電池柜I斷開而脫離工作，鎳氫電池柜I原來承擔的放電電流分攤到其它的鎳氫電池柜工作電流中，而鎳氫電池柜I的信息經由電池管理系統BMS采集，并發送至能量管理系統EMS，由能量管理系統EMS按照事先設置的均衡策略進行決策，進入到相應的均衡維護模式，而其他鎳氫電池柜仍為并聯放電模式，微網鎳氫電池儲能系統處于并聯放電模式和均衡維護模式的耦合。
【權利要求】
1.一種微網鎳氫電池儲能系統，其特征在于:多個并聯電連接的鎳氫電池柜、并聯控制柜、能量轉換系統、交流配電柜、市電依次雙向電連接；交流配電柜還與用電負荷端單向電連接，也與充電/放電機雙向電連接；電池管理系統一端與能量管理系統雙向連接，另一端則分別與鎳氫電池柜、并聯控制柜、能量轉換系統、充電/放電機雙向連接；所述能量管理系統分別與能量轉換系統、充電/放電機雙向連接；所述能量轉換系統，其交流端通過交流配電柜與市電相連接；所述充電/發電機與鎳氫電池柜雙向電連接，且在鎳氫電池柜正極端與充電/放電機正極端的連接電路上設置有熔斷器，在鎳氫電池柜負極端與充電/放電機負極端的連接電路上設置有智能開關；所述并聯控制柜中，單向二極管與智能開關并聯后與熔斷器串聯，然后連接到電池柜的正極端，形成電路；單向二極管與智能開關并聯后，連接到電池柜的負極端，形成電路。
2.如權利要求1所述的一種微網鎳氫電池儲能系統，其特征在于:具有可在并聯充電模式、并聯放電模式、并聯待機模式、均衡維護模式中的一種模式下運行的功能，或者具有可在均衡維護模式與并聯充電模式、并聯放電模式、并聯待機模式三種模式的任意耦合中的一種模式下運行的功能；滿足以下條件時所述并聯充電模式運行:(1)電池管理系統接收到能量管理系統要求進入充電模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常，電池管理系統無錯誤和報警信息，(3)能量轉換系統無錯誤和報警信息；滿足以下條件時所述并聯放電模式運行:(1)電池管理系統接收到能量管理系統要求進入放電模式的指令要求，( 2)鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常，電池管理系統無錯誤和報警信息，(3)能量轉換系統無錯誤和報警信息；滿足以下條件時所述并聯待機模式運行:(I)電池管理系統接收到能量管理系統要求進入待機模式的指令要求，(2)鎳氫電池柜無過溫、欠溫、過壓、欠壓、絕緣異常、通信異常，或者鎳氫電池柜已經處于充滿或放空狀態，電池管理系統無錯誤和報警信息；滿足以下條件時所述均衡維護模式運行:(I)某個鎳氫電池柜帶電狀態SOC值與多個鎳氫電池柜帶電狀態SOC平均值之間的差值達到15%以上；或者某個鎳氫電池柜內單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜帶電狀態SOC值為15%時候達到40*n mv以上,其中η為所述某個鎳氫電池柜內單體電池的數量；或者某個鎳氫電池柜以某一同等倍率放電至單體電池平均電壓達到1200*n mv時候的鎳氫電池柜帶電狀態SOC值，與上一次均衡結束后第一次以相同倍率放電至單體電池平均電壓達到1200*nmv時候的鎳氫電池柜帶電狀態SOC值的差值達到15%以上,其中η為所述某個鎳氫電池柜內單體電池的數量；或者某個鎳氫電池柜的充電或放電電流I與多個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對值大于50% ；(2)充電/放電機無錯誤和報警信息；滿足以下條件時所述均衡維護模式與所述并聯充電模式、所述并聯放電模式、所述并聯待機模式任意一種耦合的耦合模式運行:(1)微網鎳氫電池儲能系統處于并聯待機模式、并聯充電模式、并聯放電模式中的一種模式；(2 )某個鎳氫電池柜帶電狀態SOC值與多個鎳氫電池柜SOC平均值之間的差值達到15%以上；或者某個鎳氫電池柜內單體電池最小電壓Vmin與單體電池最大電壓Vmax之間的差值在鎳氫電池柜帶電狀態SOC為15%時候達到40*n mv以上,其中η為所述某個鎳氫電池柜內單體電池的數量；或者某個鎳氫電池柜充電或放電電 流I與多個鎳氫電池柜平均電流Iave之間滿足:(1-1ave)/Iave的絕對值大于50%。
【文檔編號】H02J3/32GK103606943SQ201310635057
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月2日 優先權日:2013年12月2日
【發明者】劉宏兵, 卓亨, 黃蘭妮, 周樹良, 夏敏 申請人:深圳先進儲能材料國家工程研究中心有限公司