[0046] ②当AP10(k) >PL1。时，
[0047] | Pbjt (k) | C [APf0 (k) -Pno, AP10 (k)] (5)
[0048]③当APiGOSPu时，
[0049] | (Is) Ic [A?! (：k>,APiCl) +AP] CB)
[0050] ④当AP10(k) <PL1。时，
[0051] I (k) [ ：C [APW (k),APl0 (k) +PU"] :(7)
[0052] 在利用电池储能系统平滑光伏功率输出时，并不能将光伏输出功率的分钟级/10 分钟级的最大有功功率变化量全部缩减到0,因此，电池储能系统的功率输入/输出范围为 公式（4)~（7)所示的功率区间的交集，即满足控制策略时的电池储能系统输入/输出功 率值的范围。
[0053] 在确定电池储能系统功率输出范围的同时，电池储能系统在工作过程中时刻满足 以下条件：
[0054] 0 彡Pout(k)彡PN (8)
[0055] |Pbat(k) | 彡Pbat-N (9)
[0056] 式中：(k)为k时刻的光储合成输出功率值，丽;Pbat_N为电池储能系统的额定功 率，丽;PN为光伏电站的装机容量，Mffp。
[0057] 为延长电池储能系统使用寿命，并保证电池储能系统持续工作的备用储能容量， 以改善电池储能系统S0C为目的，使电池储能系统尽量工作在S0C为50 %的附近，电池储能 系统的SOC控制区域示意图如图3所示。
[0058] Vapa；；、!^为电池储能系统正常运行的S0C约束因子。为高效利用储能系统，并 减小光伏电站储能系统的投资成本，根据电池储能系统的功率输入/输出范围，在不同S0C 工作状况下电池储能系统的输入功率/输出功率值如下：
[0059] ①20%彡SOC(k) <bi:电池储能系统充电功率为Pb__，电池储能系统放电功率为 〇 ；
[0060] ②匕彡SOC(k) <ai:电池储能系统充电功率为Pb__，电池储能系统放电功率为 Pb-min，
[0061] ③a#SOC(k)彡a2:
[0062]
UU)
[0063] ④a2<SOC(k)彡b2:电池储能系统充电功率为Pb__，电池储能系统放电功率为 Pb-max，
[0064] ⑤b2<SOC(k)彡80% :电池储能系统充电功率为Pb__，电池储能系统放电功率 为Pb-max，
[0065] ⑥若电池储能系统S0C为SOC(k) <20%或SOC(k) >80%，电池储能系统不工作。
[0066] 其中，Pb__、Pb__分别为电池储能系统的输入/输出功率范围内功率值的最大值 和最小值。
[0067] 可以选择使用功率环控制方式如图4所示。
[0068] 图4为功率外环电流内环控制原理图。光伏阵列发出的波动功率Pv与检测的实际 功率值PciJi行比较，得到功率差额AP，限幅1为动态限幅，限幅策略参照公式（1)~（9)。 限幅后值与蓄电池输出功率Pbat的误差el经过PI调节器，限幅2为动态限幅，限幅策略参 照s〇c约束因子，经过限幅2得到蓄电池的工作电流参考值r，r与蓄电池输出电流Ibat相 比较，误差e2经过PI后与三角波比较得到双向DC/DC变换器的控制信号，从而使双向DC/ DC变换器的工作模式在充电和放电间切换。功率差额AP>〇,表明蓄电池放电；AP〈〇,表明 蓄电池充电。
[0069] 2、电池管理系统BMS:
[0070] 电池管理系统（BMS)作为光伏储能系统的关键技术之一，近年来已经有很大的发 展，但仍然不够完善，尤其是在采集数据的可靠性、S0C的估算精度和安全管理等方面都有 待进一步改进和提高。因此，应分析锂离子电池的各种外特性，应用多种通信、智能控制、数 据存储等技术，开发出一套具备精确参数采集与电池状态估计、智能充放电控制和热管理、 稳定可靠的对外通信能力的电池管理系统，有效保障光伏储能锂电池组的安全可靠、高效 运行。
[0071] 2.llMffh容量的BMS系统结构如图5所示，
[0072] BMS针对使用磷酸锂铁/锰酸锂电池为储能单元的储能电池阵列，完成电池阵列 状态监控，保护，报警等功能。大型储能系统采用采用三层模块化结构，包括电池堆管理系 统（BAUS)、电池簇管理系统（B⑶S)、电池模块管理单元（BMU)等组件。系统以高精度电压 检测和主动式大电流均衡等核心技术为支撑，对电池组进行全方位的管理及保护，最大化 延长储能电池堆使用寿命。
[0073] -个mJS管理一个电池簇，对于lMffh容量的储能系统，每个电池簇容量设定为 200KWh。每个200KWh电池簇由180个3. 2V/360Ah单元电池串联组成，工作电压范围为 450~657V，额定电压为576V(可以根据实际需求，设定不同的电池簇容量）。
[0074]lMffh储能单元由5个200KWh电池簇并联构成，而每个BMU管理12个单元电池。 艮P:BMS系统由 5 个BCUS与 75 个BMU构成（180/12*5 = 75)。
[0075]BAUS收集各B⑶S信息，通过CAN/485总线将相关充/放电控制命令发送给CVT_ MCU，进而通过变换器组对电池组进行充放电。
[0076] 2. 2BMS内部结构及通信方案如图6所示。
[0077]BMS系统里，B⑶S可以说是系统的核心部件、中枢纽带。它将底层的BMU数据集中 后打包发送给高层的BAUS，同时具有本地人际接口、大数据存储（SD卡）、实时时钟等模块， 具有RS232 (本地调试）以及接触器控制等功能。BMS整体被划分为3级网络通信管理：
[0078] 每个BCUS与组内的15个BMU构成主从式内部CAN通信网络（IN_CAN)。BMU(从控 单元）主要负责该箱电池的单体电压和温度等的数据采集、自检、电池一致性判断和均衡 控制，并响应BCUS(主控单元）的命令，将该箱电池的电压、温度信息定期返回BCUS。BCUS 负责测量电池组总电压、收集BMU和高压强电部分的数据，对电池数据进行集中分析和处 理，判断当前电池的故障，进行电池系统的预警和报警；并综合利用电池的数据进行电池的 S0C估计，预测剩余的电池簇电量（S0C估计也可以由BAUS负责）。
[0079] 5个mJS与BAUS之间构成高层的CAN通信网络。BCTS实时提供电池簇的总电压、 总电流、绝缘强度、S0C等信息，优化电池的使用过程；BAUS实现电池簇详细数据的显示，实 现数据的综合统计与数据挖掘，在线分析影响电池性能及寿命的参数条件，采取智能机器 学习、模式识别、数据融合等多种手段，对BMS的安全稳定性做出前瞻性预测，以及故障诊 断。BAUS可以通过ETHERNET等网络实现信息的网络共享，远程访问等功能。
[0080] 如图6所示，BAUS与变换器租控制器CVT_MCU之间构成CAN/485网络。其中485 只是在CAN网络失效时，作为安全通信的一种保障手段。BAUS接收到各个B⑶S的数据包 后，并综合PV系统的整体控制策略与PV数据（逆变器MCU->BAUS)，决策对不同的BCUS进 行充放电控制，或者隔离操作，并将控制命令通过CAN/485网络传输给CVT_MCU执行。
【主权项】
1. 光伏储能发电一体式并网系统，其特征在于：包括光伏电池组、直流母线、电池管理 系统BMS、变换器组、DC/AC逆变器、滤波器和升压变压器，其中： 所述光伏电池组通过BOOST升压变换器接入直流母线； 所述电池管理系统BMS由电池堆管理系统BAUS、多个电池簇管理系统B⑶S构成，多个 电池簇管理系统B⑶S分别通过CAN总线或RS485总线与电池堆管理系统BAUS通讯连接，每 个电池簇管理系统BCUS分别通过CAN总线连接有多个电池模块管理单元BMU，且每个电池 簇管理系统B⑶S分别通过各自连接的电池模块管理单元BMU独立管理不同的电池簇，所述 电池簇由多个蓄电池串并联构成，每个电池簇管理系统BCUS连接的电池模块管理单元BMU 一一对应接入对应电池簇中蓄电池的电压信号、温度信号、热量信号，每个电池簇管理系统 B⑶S还直接接入对应电池簇中蓄电池的电流信号，各个电池簇分别输出电压至变换器组； 所述变换器组由变换器组控制器MCU、多个双向DC/DC变换器构成，变换器组控制器 MCU通过CAN总线或RS485总线与电池堆管理系统BAUS通讯连接，多个双向DC/DC变换器 的控制端分别接入变换器组控制器MCU，多个双向DC/DC变换器的输入端一一对应接入各 个电池簇的输出电压，多个双向DC/DC变换器的输出端分别接入直流母线； 所述DC/AC逆变器的输入端接入直流母线，DC/AC逆变器的输出端与升压变压器的初 级线圈连接，升压变压器的次级线圈并入高压电网； 所述滤波器为LC滤波器，滤波器接入DC/AC逆变器输出端与升压变压器初级线圈之 间。2. 根据权利要求1所述的光伏储能发电一体式并网系统，其特征在于：由每个电池簇 管理系统B⑶S和其连接的多个电池模块管理单元BMU构成主从式CAN通信网络，主从式 CAN通信网络中电池簇管理系统B⑶S为主控单元，多个电池模块管理单元BMU分别为从控 单元。3. 根据权利要求1所述的光伏储能发电一体式并网系统，其特征在于：所述双向DC/ DC变换器包括开关管Q1-Q4、T1-T2,以及具有一个初级线圈、两个次级线圈N21、N22的变 压器T，其中开关管Ql的源极与开关管Q2的漏极连接，开关管Q2的源极与开关管Q3的漏 极连接，开关管Q3的源极与开关管Q4的漏极连接，开关管Ql的漏极、开关管Q4的源极之 间接入对应电池簇输出的电压VI，开关管Ql的漏极还依次通过电容C dl、电容Cd2与开关管 Q4的源极连接，从开关管Q2的源极与开关管Q3的漏极之间引出有导线通过电感W接入变 压器T初级线圈一端，从电容C dl、电容Cd2之间引出有导线接入变压器T初级线圈另一端， 变压器T两次级线圈N21、N22相互串联，两次级线圈N21、N22串联后一端连接至开关管Tl 的漏极，两次级线圈N21、N22串联后另一端连接至开关管T2的漏极，开关管T1、T2的源极 共接后作为双向DC/DC变换器其中一个输出端，从两次级线圈N21、N22中间引出有导线连 接电感L f后作为双向DC/DC变换器另一个输出端，双向DC/DC变换器两输出端连接至直流 母线向直流母线输出电压V2,且双向DC/DC变换器两输出端之间连接有电容C f，各个开关 管Q1-Q4、T1-T2的栅极分别接入变换器组控制器MCU。
【专利摘要】本发明公开了一种光伏储能发电一体式并网系统，包括光伏电池组、直流母线、电池管理系统BMS、变换器组、DC/AC逆变器、滤波器和升压变压器。本发明设计了一种光伏储能发电一体式并网系统，能将光伏电源与蓄电池在直流侧并联，作为一个分布式电源整体经同一并网逆变器接入电力系统。
【IPC分类】H02J3/38, H02J3/32
【公开号】CN105071438
【申请号】CN201510498278
【发明人】王宾, 陈士路
【申请人】安徽明赫新能源有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年8月12日