一种防电池过放电方法及应用该方法的储能供电系统与流程

本发明涉及储能供电技术领域，尤其涉及一种防电池过放电方法及应用该方法的储能供电系统。

背景技术：

一直以来，储能技术的研究和发展备受各国能源、交通、电力、电讯等部门的高度关注，尤其对发展新能源产业具有重大意义。受环境约束，各国纷纷大力提倡发展新能源，然而由于新能源发电具有不稳定性和间歇性，大规模开发和利用将使供需矛盾更加突出，全球弃风、弃光问题普遍存在，严重制约了新能源的发展。因此，储能技术的突破和创新就成为新能源能否顺利发展的关键。从某种意义上说，储能技术应用的程度将决定新能源的发展水平。据美国能源部全球储能数据库(DOE Global Energy Storage Database)2016年8月16日的更新数据显示，全球累计运行的储能项目装机规模167.24GW，其中抽水蓄能161.23GW、储热3.05GW、其他机械储能1.57GW、电化学储能1.38GW、储氢0.01GW。从全球各储能技术类型市场发育程度来看，抽水蓄能技术发展最为成熟，装机规模最大。储热技术近十年发展很快，在装机量上排名第二。电化学储能则是全球发展最为迅速，增速最快。电化学储能系统由电池，充放电控制模块，监控模块和供电模块等几部分组成，其中电池的成本在整个系统中约占85％，如何保证电池不过放电量，延长电池寿命是保证收回成本的重要条件。

目前，我国电化学储能发展相对迅速。国内以锂电池为主，发展也相对成熟，其累计运行装机规模占我国电化学储能市场总装机的三分之二以上，在调频辅助服务、分布式微网、户用储能领域的增长速度最快。此外，储能在电动汽车充换电方面也发挥了很好的作用，如建立车电互联(V2G)系统，光储式电动汽车充换电站、需求响应充电等。然而，锂电池储能还处于商业化初期，由于价格高、用于大型储能上尚存在弊端等因素，离大规模推广普及还有一定的距离。因此在充放电系统的前期设计上也存在一定的不足之处。

同时，传统储能供电系统不仅存在电池过放电的问题，而且在电网掉电或者整流模块故障时，整个储能供电系统都会掉电，电池所在机房的监控设备也将停止工作，此时储能供电系统和远程监控室的通信也中断，如果机房发生意外，监控室将一无所知。

技术实现要素：

本发明的目的在于通过一种防电池过放电方法及应用该方法的储能供电系统，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种防电池过放电方法，其包括：在储能供电系统的电池输出端与储能供电系统的整流模块输出端之间接入一DC/DC模块；所述DC/DC模块中设置一欠压保护模块，所述欠压保护模块设置所述DC/DC模块的关机电压；当所示电池的电压低于预设值时，所述DC/DC模块切断所述电池供电，防止电池过放电。

特别地，所述DC/DC模块的输出电压低于所述整流模块的输出电压；在所述储能供电系统正常工作时由所述整流模块供电，当电网掉电或所述整流模块故障时由所述DC/DC模块供电。

本发明还公开了一种应用上述防电池过放电方法的储能供电系统，该系统包括：电池、充放电系统、监控系统、变压器、整流模块、DC/DC模块、直流转24V模块以及机房监控设备；所述电池的通信端口与监控系统连接，正负极与充放电系统、DC/DC模块连接；所述充放电系统的一端与变压器连接，通信端口与监控系统连接；所述监控系统的一端与充放电系统连接，另一端与机房监控设备、直流转24V模块连接；所述变压器的一端连接电网，另一端与整流模块连接；所述DC/DC模块设置在所述电池输出端与整流模块输出端之间，所述DC/DC模块中设置一欠压保护模块；所述直流转24V模块的一端连接整流模块的输出端，另一端连接充放电系统、机房监控设备。

特别地，所述DC/DC模块的输出电压低于所述整流模块的输出电压；在所述储能供电系统正常工作时由所述整流模块供电，当电网掉电或所述整流模块故障时由所述DC/DC模块供电。

特别地，所述储能供电系统还包括远程监控室；所述远程监控室与所述监控系统通过互联网连接。

特别地，所述电池通过RS485接口与监控系统连接；所述充放电系统通过RS485接口与监控系统连接。

本发明提出的防电池过放电方法及应用该方法的储能供电系统在电池输出端与储能供电系统的整流模块输出端之间接入一DC/DC模块，所述DC/DC模块中设置一欠压保护模块。使整流模块的输出电压高于DC/DC模块的输出电压，正常工作时直流转24V模块通过整流模块供电，当交流断电或者整流模块故障时，通过DC/DC模块通过电池给系统供电，由于DC/DC模块中设置的欠压保护模块具有欠压保护功能，故当电池放电低于一定值时，DC/DC模块可自行关断，保证电池的能量不被放光。本发明不仅能够在交流断电或者整流模块故障的情况下防止电池过放电，而且在电网掉电或整流模块故障时，可以通过DC/DC模块供电，确保监控系统正常工作，提高了储能供电系统的可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的储能供电系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的欠压保护模块的电路结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本实施例中防电池过放电方法具体包括：在储能供电系统的电池输出端与储能供电系统的整流模块输出端之间接入一DC/DC模块；所述DC/DC模块中设置一欠压保护模块，所述欠压保护模块设置所述DC/DC模块的关机电压；当所示电池的电压低于预设值时，所述DC/DC模块切断所述电池供电，防止电池过放电，保证电池的电不被放空。

在本实施例中DC/DC模块的输出和所述整流模块的输出通过其内部各自的二极管对顶后再给所述储能供电系统的直流转24V模块供电，其中，所述二极管对顶是指DC/DC模块和整流模块内部的输出端均接有一二极管，DC/DC模块与整流模块通过这两个二极管连接，从而保证即使整流模块的输出电压高于DC/DC模块的输出电压，电流也不会流入DC/DC模块。所述DC/DC模块的输出电压低于所述整流模块的输出电压；在所述储能供电系统正常工作时由所述整流模块供电，当电网掉电或所述整流模块故障时由所述DC/DC模块供电，此时依然可以保证所述储能供电系统的监控系统正常工作。

如图1所示，图1为应用上述防电池过放电方法的储能供电系统的结构示意图，本实施例中应用上述防电池过放电方法的储能供电系统具体包括：电池101、充放电系统102、监控系统103、变压器104、整流模块105、DC/DC模块106、直流转24V模块107以及机房监控设备108；所述电池101的通信端口与监控系统103连接，正负极与充放电系统102、DC/DC模块106连接；所述充放电系统102的一端与变压器104连接，通信端口与监控系统103连接；所述监控系统103的一端与充放电系统102连接，另一端与机房监控设备108、直流转24V模块107连接；所述变压器104的一端连接电网，另一端与整流模块105连接；所述DC/DC模块106设置在所述电池101输出端与整流模块105输出端之间，所述DC/DC模块106中设置一欠压保护模块，如图2所示，所述欠压保护模块包括电阻R1-R9、电容C1-C4、稳压管D1、电压基准芯片U1、三极管Q1、电池101的正极BATTERY+、电池101的负极BATTERY-以及驱动芯片的控制脚CONTROL，所述电压基准芯片U1采用电压基准芯片TL431；当电池101电压高于设定值时，电压基准芯片TL431处于导通状态，此时三极管Q1不导通(三极管Q1通过上拉电阻接至DC/DC模块中驱动芯片的控制脚CONTROL，高电平时驱动芯片正常工作)，当电池101电压低于预设数值时，电压基准芯片TL431截止，此时三极管Q1导通，DC/DC模块中驱动芯片的控制脚CONTROL变为低电平，此时驱动芯片停止工作，整个DC/DC模块停止工作。所述直流转24V模块107的一端连接整流模块105的输出端，另一端连接充放电系统102、机房监控设备108。

在本实施例中DC/DC模块106的输出和所述整流模块105的输出通过其内部各自的二极管对顶后再给所述储能供电系统的直流转24V模块107供电，其中，所述二极管对顶是指DC/DC模块106和整流模块105内部的输出端均接有一二极管，DC/DC模块105与整流模块106通过这两个二极管连接，从而保证即使整流模块105的输出电压高于DC/DC模块106的输出电压，电流也不会流入DC/DC模块106。所述DC/DC模块106的输出电压低于所述整流模块105的输出电压；在所述储能供电系统正常工作时由所述整流模块105供电，当电网掉电或所述整流模块105故障时由所述DC/DC模块106供电，此时依然可以保证所述储能供电系统的监控系统103正常工作。

值得一提的是，若所述DC/DC模块106不能设置关机电压，在交流断电或者所述整流模块105故障的情况下，时间过长时，电池101能量有被放空的风险，对电池101寿命影响很大。因此本实施例中在DC/DC模块106中增加欠压保护模块，设置DC/DC模块106的关机电压，在交流断电或者整流模块105故障的情况下，只要电池101电压由于泄放能量低于预设数值时，所述DC/DC模块106切断所述电池101为整个系统的供电，防止电池101过放电，保证电池101的电不被放空。需要说明的是，所述DC/DC模块106的关机电压与所述电池101电压的预设数值相同，该预设数值可以通过调节图2中的电阻R1实现，设置依据是：以锂电池为例，储能系统的电池101是由电池的串联组成的，假设有N节电池串联组成，正常情况下，单节锂电池的电压为3.2V，最高可以充至3.6V，最低放电可以放至2.8V，所以放电的所述预设数值为N*2.8。

在本实施例中所述监控系统103包括但不限于电池管理系统(BMS)、能量管理系统(EMS)。所述储能供电系统还包括远程监控室109；所述远程监控室与所述监控系统103通过互联网连接。所述电池101通过RS485接口与监控系统103连接；所述充放电系统102通过RS485接口与监控系统103连接。

本发明的技术方案不仅能够在交流断电或者整流模块105故障的情况下防止电池101过放电，而且在电网掉电或整流模块105故障时，可以通过DC/DC模块106供电，确保监控系统103正常工作，提高储能供电系统的可靠性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。