储能管理装置及储能监控系统的制作方法

本发明涉及储能系统的技术领域，尤其是涉及一种储能管理装置及储能监控系统。

背景技术：

大规模储能技术有效地解决了用电峰值负荷需求，提高了电力系统的稳定性和可靠性，在很大程度上解决了新能源发电的间歇性、不稳定性和不可控性等问题，能够有效应付突发事件，改善电能质量，并进行储能，作为电源调峰补差的应用等，有效维持了局部电网的稳定运行。

储能管理系统(energystoragemanagementsystem)，在储能系统中发挥了重要作用，储能管理系统是指基于磷酸铁锂电池、超级电容等储能元件组合而成的储能模组提供电源管理、保护等功能的系统。通常，储能管理系统中包括多个充电电路和放电电路，而目前使用的储能管理系统大多是现有技术的简单综合使用，结构复杂，同时，为了保证系统的稳定性，对每个储能元件的一致性要求较高，也很难对每个储能元件进行分别控制，降低了储能管理的工作效率。

针对上述储能管理系统对每个储能元件的一致性要求较高，不便于控制的技术问题，目前尚未提出有效地解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种储能管理装置及储能监控系统，以缓解现有技术中的储能管理系统结构复杂，不便于控制的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种储能管理装置，该装置用于对储能电池组进行管理，包括：控制器、储能电池组，以及与控制器连接的ac/dc变换器、dc/dc变换器和充放电回路；上述储能电池组包括多个蓄电池，多个蓄电池并联连接；ac/dc变换器的交流输入端与交流电源连接，直流输出端与dc/dc变换器的输入端和充放电回路的输入端连接；dc/dc变换器的输出端连接负载；充放电回路的输出端包括充电输出端和放电输出端，充电输出端连接储能电池组，放电输出端连接负载；控制器用于接收系统监控器发送的控制信号，根据控制信号触发ac/dc变换器、dc/dc变换器和充放电回路的通断状态；其中，ac/dc变换器用于在控制器的触发下将交流电源输入的交流电转换成直流电，并将直流电输送给dc/dc变换器和充放电回路，以提供输入电能；充放电回路与储能电池组连接，用于在控制器的触发下对储能电池组的每个蓄电池的充放电进行管理。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，上述储能电池组包括多个储能支路，每个储能支路包括一个蓄电池，每个储能支路上还设置有直流接触器，直流接触器用于控制每个储能支路的通断，以对储能电池组的储能容量进行扩展。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，上述充放电回路包括充电dc/dc变换器和放电dc/dc变换器；充电dc/dc变换器用于将直流电进行降压变换，输出与储能电池组适配的充电电能，以给储能电池组进行充电；放电dc/dc变换器用于将储能电池的输出电压进行升压变换，并输送至负载，给负载供电。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，上述装置还包括：与控制器连接的输出限流器和计时器，输出限流器设置在dc/dc变换器与负载的通路上；控制器还用于接收计时器发送的计时信息，根据计时信息和输出限流器对储能管理装置的输出电流进行限流控制。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，上述装置还包括外部接口，该外部接口包括输入接口、输出接口和电池接口；ac/dc变换器的输入端通过输入接口与交流电源连接；dc/dc变换器的输出端通过输出接口与负载连接；充放电回路通过电池接口与储能电池组连接。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，上述装置还包括电压检测器、电流检测器和容量检测器；电压检测器的检测端分别与输入接口和输出接口连接，用于检测输入接口和输出接口的端电压，并将端电压发送至控制器；电流检测器的检测端分别与输入接口和输出接口连接，用于检测输入/输出电流，并将输入/输出电流发送至控制器；容量检测器与电池接口连接，用于检测储能电池组的容量，并将容量发送至控制器；控制器还用于根据端电压、输入/输出电流和容量对储能电池组的充放电进行管理。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，上述装置还包括熔断器；该熔断器设置在充放电回路与储能电池组的通路上，对储能电池组提供过流保护。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，上述装置还包括滤波电路，该滤波电路设置在dc/dc变换器的输出端，对dc/dc变换器输出的电信号进行滤波处理。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，上述装置还包括与控制器连接的温度传感器；温度传感器的探头与储能电池组接触，用于检测储能电池组的温度参数，以对温度参数进行管理。

第二方面，本发明实施例还提供一种储能监控系统，该系统包括系统监控器，还包括上述第一方面的储能管理装置；系统监控器与储能管理装置电连接。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供的一种储能管理装置及储能监控系统，其储能电池组包括多个蓄电池，且多个蓄电池并联连接；使储能管理装置能够通过控制器接收系统监控器发送的控制信号，并根据控制信号触发ac/dc变换器、dc/dc变换器和充放电回路的通断状态，以对储能电池组的每个蓄电池的充放电进行管理，能够实现对每个电路模块进行分别控制，同时，将每个蓄电池并联的连接方式也不需要保证每个蓄电池的一致性，电路结构简单，能较好的提高蓄电池的利用率、方便后期的运维，有利于环境保护，也提高了储能管理的工作效率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种储能管理装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种蓄电池组的连接示意图；

图3为本发明实施例提供的另一种储能管理装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种储能监控系统的结构框图；

图5为本发明实施例提供的一种并联电池直流电源系统的结构框图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种储能管理装置进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供的一种储能管理装置，能够用于对储能电池组进行管理，图1示出了一种储能管理装置的结构示意图，包括：控制器100，储能电池组104，以及与控制器100连接的ac/dc变换器101、dc/dc变换器102和充放电回路103，其中，虚线所示的部分为储能电池组104，该储能电池组包括多个蓄电池，多个蓄电池并联连接；

具体地，ac/dc变换器101的交流输入端与交流电源连接，直流输出端与dc/dc变换器102的输入端和充放电回路103的输入端连接；dc/dc变换器102的输出端连接负载；充放电回路103的输出端包括充电输出端和放电输出端(图1中未示出)，充电输出端连接储能电池组104，放电输出端连接负载。

具体实现时，控制器100用于接收系统监控器发送的控制信号，根据控制信号触发ac/dc变换器101、dc/dc变换器102和充放电回路103的通断状态；其中，上述ac/dc变换器101用于在控制器100的触发下将交流电源输入的交流电转换成直流电，并将直流电输送给dc/dc变换器102和充放电回路103，以提供输入电能；充放电回路103与储能电池组104连接，用于在控制器100的触发下对储能电池组104的每个蓄电池的充放电进行管理。

为了便于对本发明实施例进行理解，图2示出了一种蓄电池组的连接示意图，通常，上述储能电池组包括多个储能支路，每个储能支路包括一个蓄电池，每个储能支路上还设置有直流接触器，直流接触器用于控制每个储能支路的通断，以对上述储能电池组的储能容量进行扩展。具体实现时，上述储能支路，或者蓄电池的数量可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。

如图2所示的蓄电池组的连接示意图，包括蓄电池d1、d2…dn，每个并联连接的蓄电池组成一个储能支路，每个储能支路上还设置有直流接触器，如图2所示的s1、s2…sn，该直流接触器用于控制每个储能支路的通断，以对储能电池组的储能容量进行扩展。

通过图2所示的连接方式，使储能电池组能够任意扩展储能容量，并且，由于每个蓄电池单独组成一个储能支路，当单个蓄电池出现故障时，对整个储能监控系统不会有影响，同时，将每个蓄电池并联的连接方式也不需要保证每个蓄电池的一致性，也可以对蓄电池进行在线更换，提高了储能管理的工作效率。

本发明实施例提供的一种储能管理装置，其储能电池组包括多个蓄电池，且多个蓄电池并联连接；使储能管理装置能够通过控制器接收系统监控器发送的控制信号，并根据控制信号触发ac/dc变换器、dc/dc变换器和充放电回路的通断状态，以对储能电池组的每个蓄电池的充放电进行管理，能够实现对每个电路模块进行分别控制，同时，将每个蓄电池并联的连接方式也不需要保证每个蓄电池的一致性，电路结构简单，能较好的提高蓄电池的利用率、方便后期的运维，有利于环境保护，也提高了储能管理的工作效率。

实施例二：

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了另一种储能管理装置的结构示意图，如图3所示的另一种储能管理装置的结构示意图。

具体实现时，上述控制器内部可以集成一个cpu(centralprocessingunit，中央处理器)，该cpu可以通过can总线或者rs485总线与系统监控器通信，在进行储能管理的同时，还可以将检测到的数据传输至系统监控器。

优选地，上述ac/dc变换器所接的交流电源为市电交流电ac220v，dc/dc变换器输出的电压优选为dc220v/dc110v，储能电池组优选为12v直流蓄电池。

进一步，如图3所示，上述充放电回路包括充电dc/dc变换器103a和放电dc/dc变换器103b；充电dc/dc变换器103a用于将直流电进行降压变换，输出与储能电池组适配的充电电能，以给储能电池组进行充电；放电dc/dc变换器103b用于将储能电池的输出电压进行升压变换，并输送至负载，给负载供电。

基于上述优选方式，在实际使用时，上述储能管理装置同时接入市电和电池，ac220v通过ac/dc变换器形成直流电，例如dc220v或dc110v，为dc/dc变换器和充放电回路提供输入能量，充放电回路的充电dc/dc变换器将直流电进行降压变换输出12v电压给蓄电池充电；交流失电时，即ac/dc变换器与交流电源断开时，蓄电池端电压通过放电dc/dc变换器升压，并输送至负载，继续给负载供电，可以实现无间断切换至电池供电。

优选地，本发明实施例所述的储能管理装置还包括：与控制器100连接的输出限流器和计时器，如图3所示的输出限流器s1和计时器104，输出限流器s1设置在dc/dc变换器与负载的通路上；控制器100还用于接收计时器发送的计时信息，根据计时信息和输出限流器对储能管理装置的输出电流进行限流控制。

具体实现时，上述ac/dc变换器、充电dc/dc变换器、放电dc/dc变换器均与控制器连接，因此，均可以接收控制器的控制，控制器通过cpu与系统监控器形成通信，可以使储能管理装置的输出具有限流特性。例如，储能管理装置在运行的时候，可以通过计时器进行及时，具体地，储能管理装置在3s内输出7.5倍的额定电流，短时1分钟输出2.5倍额定电流，这段时间内输出电压维持额定，若超过1分钟后，储能管理装置输出限流至1.1倍额定，此电流计时超过5分钟后，储能管理装置再次把输出限流提高至2.5倍额定，如果此时负载不消失，储能管理装置的限流特性进入循环阶段，负载消失后，储能管理装置输出电压恢复至限流前的数值。应当理解，上述限流特性的时间设置，仅仅是本发明实施例提供的一种优选地方式，而不是唯一的方式，具体限流时间间隔可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。

优选地，上述储能管理装置还包括外部接口，该外部接口在图3中未示出。该外部接口可以包括输入接口、输出接口和电池接口；其中，输入接口设置在ac/dc变换器的输入端，dc/dc变换器的输入端通过该输入接口与交流电源连接；输出接口设置在与负载的通路上，使ac/dc变换器的输出端通过输出接口与负载连接；电池接口设置在充放电回路的充电输出端，与储能电池组连接。

为了便于对储能电池组进行精细化管理，上述储能管理装置还包括电压检测器、电流检测器和容量检测器，其中，电压检测器、电流检测器和容量检测器在图3中未示出。

具体地，电压检测器的检测端分别与输入接口和输出接口连接，用于检测输入接口和输出接口的端电压，并将端电压发送至控制器；电流检测器的检测端分别与输入接口和输出接口连接，用于检测输入/输出电流，并将输入/输出电流发送至控制器；容量检测器与电池接口连接，用于检测储能电池组的容量，并将容量发送至控制器；控制器还用于根据端电压、输入/输出电流和容量对储能电池组的充放电进行管理，使工作人员能够及时了解所有储能电池组的健康状态。

以12v蓄电池为例，储能电池组充电时：ac220v电源经充电dc/dc变换器对12v蓄电池充电，当电压检测器达到上限电压14.1v后停止充电，或者当容量检测器检测到蓄电池容量达到蓄电池的额定容量时，控制器可以触发充电dc/dc变换器截止，以停止供电。储能电池组放电过程：12v蓄电池通过放电dc/dc变换器升压，给负载供电，直至放电到下限电压10.8v时停止放电。

优选地，上述储能管理装置还包括熔断器；如图3所示的熔断器fs1，该熔断器fs1设置在充放电回路与储能电池组的通路上，对储能电池组提供过流保护，其中，为了便于说明，图3中仅仅一个蓄电池的形式表示储能电池组。

进一步，如图3所示，上述储能管理装置还包括滤波电路105，该滤波电路105设置在dc/dc变换器的输出端，对dc/dc变换器输出的电信号进行滤波处理。

本发明实施例提供的一种储能管理装置，通过控制器接收系统监控器发送的控制信号，并根据控制信号触发ac/dc变换器、dc/dc变换器和充放电回路的通断状态，以对储能电池组的充放电进行管理，能够实现对每个电路模块进行分别控制，同时，电路结构简单，提高了储能管理的工作效率。

实施例三：

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供了一种储能监控系统，如图4所示的一种储能监控系统的结构框图，该储能监控系统包括系统监控器300，还包括上述实施例所述的储能管理装置301；其中，系统监控器300与储能管理装置301电连接。

在实际使用时，上述储能管理装置可以有多个，为了便于说明，图3中仅示出了两个，其具体数量可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。

进一步，考虑到上述储能监控系统多用于电站电源调峰补差，为了便于对每个蓄电池进行精细化管理，上述储能管理装置还包括与控制器连接的温度传感器，该温度传感器的探头与储能电池组接触，用于检测储能电池组的温度参数，以对温度参数进行管理。如图3所示的温度传感器106，具体实现时，该温度传感器通过探头检测蓄电池的温度参数，并将温度参数传输至储能管理装置的控制器，此时，控制器可以将该温度参数上传至系统监控器，使监控人员及时了解到蓄电池的温度情况，方便管理。进一步，由于上述蓄电池可以有多个，因此，上述温度传感器也可以有多个，以检测每个蓄电池的温度参数。具体以实际使用情况为准，本发明实施例对此不进行限制。

本发明实施例提供的储能监控系统，与上述实施例提供的储能管理装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在实际使用时，上述储能监控系统可以应用到并联电池直流电源系统中，如图5所示的一种并联电池直流电源系统的结构框图，为了便于说明，图5中仅仅示出了两个储能管理装置，同时，每个储能管理装置中仅示出了一个储能支路以进行说明，在实际使用时，储能管理装置的个数，以及每个储能管理装置的蓄电池个数，都可以根据实际使用情况进行设置，本发明实施例对此不进行限制。

具体实现时，上述并联电池直流电源系统的ac输出端采用三线四线制，每个储能电池组对应一个储能管理装置，储能电池组中的蓄电池的交流输入侧和直流输出侧均隔离，系统中各储能电池组之间相互独立，无直接联系。储能管理装置的输出端输出dc220v/dc110v，且并联至一段或多段直流母线上，通过馈线输出，每条馈线输出端均设置有馈线开关，将直流电分配至各直流负荷上。

进一步，在上述并联电池直流电源系统中还可以设置直流监控、绝缘监测、馈线支路开关监测、馈线开关、防雷等设备。每个储能管理装置采用插拔式接头，可带电在线热插拔，储能电池组中的蓄电池也可以进行在线维护、自动全容量核容。

当上述并联电池直流电源系统需要进行蓄电池核容时，可以通过监控单元向储能管理装置下发核容指令，该储能管理装置的智能电路(控制器)控制其转为蓄电池供电状态，并动态调节实现蓄电池以恒流放电。同时累记蓄电池放电容量直至核容完毕，并自动转为交流供电状态，为蓄电池充电。该蓄电池充电完成后自动开始另一个储能管理装置的核容。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。