储能系统及其自启动方法与流程

【技术领域】

本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种储能系统及其自启动方法。

背景技术：

联合储能应用场景中，储能系统的能量来自于太阳能和风能，经过能量转换设备转化为电能后供给电网使用或储存至储能系统备用。

目前，储能系统设计中，如果太阳能和风能的能量输入无法满足系统自身的电能消耗时，那么储能系统将无法启动，使得储能系统内保有的可对外提供的电能无法正常输出。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种储能系统及其自启动方法，用以解决现有技术中无外部供电时储能系统无法自启动的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种储能系统，所述系统包括：储能变流器；直流母线；n个单电柜，n为自然数，并且n大于等于1；上位机，与所述n个单电柜中的每个单电柜分别连接；主电池管理单元，与所述n个单电柜中的每个单电柜分别连接；其中，所述n个单电柜中的每个单电柜包括：第一微型断路器、dc/dc电源模块、从电池管理单元、唤醒继电器、主正高压继电器、主负高压继电器、csc模块、电箱，所述第一微型断路器与所述dc/dc电源模块、所述电箱分别连接，所述唤醒继电器与所述dc/dc电源模块、所述从电池管理单元、所述csc模块分别连接，所述dc/dc电源模块与所述第一微型断路器、所述唤醒继电器、所述从电池管理单元分别连接，所述主正高压继电器与所述电箱连接，所述主负高压继电器与所述电箱连接。

进一步地，所述n个单电柜中的每个单电柜还包括：脱扣器；脱扣继电器，与所述从电池管理单元、所述dc/dc电源模块、所述脱扣器分别连接。

进一步地，所述n个单电柜中的每个单电柜还包括：第二微型断路器，一端与所述储能变流器连接，另一端与所述dc/dc电源模块连接。

进一步地，所述系统还包括：总隔离开关，一端与所述储能变流器连接，另一端与所述n个单电柜中的每个单电柜分别连接。

进一步地，所述n个单电柜中的每个单电柜还包括：断路器，一端与所述储能变流器连接，另一端与所述n个单电柜中的每个单电柜分别连接；所述隔离开关，一端与所述断路器连接，另一端分别与所述主正高压继电器、所述主负高压继电器连接。

进一步地，所述n个单电柜中的每个单电柜还包括：高压预充继电器、预充电阻，所述高压预充继电器与所述预充电阻串联，二者串联后，与所述主正高压继电器并联。

进一步地，所述n个单电柜中的每个单电柜还包括：保险丝，一端与所述主正高压继电器连接，另一端与所述电箱连接。

一方面，本发明实施例提供了一种储能系统的自启动方法，所述方法包括：闭合目标单电柜的第一微型断路器，所述目标单电柜的dc/dc电源模块得电输出，对主电池管理单元、上位机、所述目标单电柜的从电池管理单元供电，其中，所述目标单电柜为储能系统中满足预设条件的单电柜；所述目标单电柜的从电池管理单元控制所述目标单电柜的唤醒继电器吸合，所述目标单电柜的csc模块被唤醒后开始工作，所述目标单电柜启动完成；通过所述上位机控制所述目标单电柜高压上电，直流母线得电，储能变流器得电；第k个单电柜的dc/dc电源模块从所述直流母线得电输出，对所述第k个单电柜的从电池管理单元供电，其中，k为1至n之间的自然数，所述第k个单电柜为所述储能系统中除了所述目标单电柜以外的任意一个单电柜；所述第k个单电柜的从电池管理单元控制所述第k个单电柜的唤醒继电器吸合，所述第k个单电柜的csc模块被唤醒后开始工作，所述第k个单电柜启动完成。

进一步地，所述方法还包括：所述目标单电柜的从电池管理单元检测所述目标单电柜的第一微型断路器的开关状态，如果检测到所述目标单电柜的第一微型断路器未断开，则预设时间后所述目标单电柜的从电池管理单元控制所述目标单电柜的脱扣继电器吸合，所述目标单电柜的脱扣器得电后执行断开所述目标单电柜的第一微型断路器的动作。

进一步地，所述方法还包括：当第x个单电柜触发过放保护时，所述第x个单电柜的从电池管理单元先控制所述第x个单电柜的主正高压继电器和所述第x个单电柜的主负高压继电器断开，再控制所述第x个单电柜的唤醒继电器断开，所述第x个单电柜为所述储能系统中的任意一个单电柜。

在本发明实施例中，当储能变流器无电输入时，确定出储能系统中满足预设条件的目标单电柜，闭合目标单电柜的第一微型断路器，目标单电柜的dc/dc电源模块从电池组得电输出，对主电池管理单元、上位机、目标单电柜的从电池管理单元供电，目标单电柜的从电池管理单元控制目标单电柜的唤醒继电器吸合，目标单电柜的csc模块被唤醒后开始工作，目标单电柜启动完成，通过上位机控制目标单电柜高压上电，直流母线得电，pcs得电，pcs控制其余单电柜完成高压上电，解决了现有技术中无外部供电时储能系统无法自启动的问题，达到了无外部供电时储能系统自启动的效果。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是根据本发明实施例一种可选的储能系统的示意图；

图2是根据本发明实施例一种可选的储能系统的自启动方法的流程图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅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，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

储能变流器，powerconversionsystem，简称pcs。

pv：photovoltaic，光伏。

mbmu：masterbatterymanagementunit，主电池管理单元。

sbmu：slavebatterymanagementunit，从电池管理单元。

dc/dc：直流转换模块，在本发明实施例中用于将高压直流电转换为低压直流电，例如，将400伏左右的直流电转换为24伏的直流电。

csc：cellsupervisorcircuit，电池监控电路。

图1是根据本发明实施例一种可选的储能系统的示意图，该储能系统包括n个单电柜，由于图的大小所限，图1中示出了第1个单电柜和第n个单电柜，其余n-2个单电柜包括的部件以及部件之间的连接关系与第1个单电柜和第n个单电柜类似。

图1中数字代表的含义如下：

10：直流母线；

20：总隔离开关；

101：第1个单电柜的第一微型断路器；

102：第1个单电柜的第二微型断路器；

103：第1个单电柜的唤醒继电器；

104：第1个单电柜的主正高压继电器；

105：第1个单电柜的主负高压继电器；

106：第1个单电柜的脱扣器；

107：第1个单电柜的脱扣继电器；

108：第1个单电柜的高压预充继电器；

109：第1个单电柜的隔离开关；

110：第1个单电柜的断路器；

111：第1个单电柜的保险丝；

112：第1个单电柜的二极管；

113：第1个单电柜的预充电阻；

n01：第n个单电柜的第一微型断路器；

n02：第n个单电柜的第二微型断路器；

n03：第n个单电柜的唤醒继电器；

n04：第n个单电柜的主正高压继电器；

n05：第n个单电柜的主负高压继电器；

n06：第n个单电柜的脱扣器；

n07：第n个单电柜的脱扣继电器；

n08：第n个单电柜的高压预充继电器；

n09：第n个单电柜的隔离开关；

n10：第n个单电柜的断路器；

n11：第n个单电柜的保险丝；

n12：第n个单电柜的二极管；

n13：第n个单电柜的预充电阻。

需要注意的是，本发明实施例中的储能变流器pcs可以为光伏pv、风能等，在此不作限制。上位机可以是工控机、触摸屏、pc机等。

如图1所示，该储能系统包括：储能变流器、直流母线、n个单电柜、上位机、主电池管理单元。n为自然数，并且n大于等于1。

上位机，与n个单电柜中的每个单电柜分别连接。

主电池管理单元，与n个单电柜中的每个单电柜分别连接。

n个单电柜中的每个单电柜包括：第一微型断路器、dc/dc电源模块、从电池管理单元、唤醒继电器、主正高压继电器、主负高压继电器、csc模块、电箱，第一微型断路器与dc/dc电源模块、电箱分别连接，唤醒继电器与dc/dc电源模块、从电池管理单元、csc模块分别连接，dc/dc电源模块与第一微型断路器、唤醒继电器、从电池管理单元分别连接，主正高压继电器与电箱连接，主负高压继电器与电箱连接。

当储能变流器pcs无电输入时：

首先，确定出储能系统中满足预设条件的单电柜，例如，预设条件可以为电压最高，或者电压大于某一设定电压值等，假设储能系统中满足预设条件的单电柜是单电柜b，闭合单电柜b的第一微型断路器，单电柜b的dc/dc电源模块从电池组(电池组位于电箱之中)得电输出，对主电池管理单元、上位机、单电柜b的从电池管理单元供电。

单电柜b的从电池管理单元控制单电柜b的唤醒继电器吸合，csc-b1～csc-bm模块(单电柜b的csc模块)被唤醒后开始工作，单电柜b启动完成。

通过上位机控制单电柜b高压上电(即单电柜b的主正高压继电器和主负高压继电器吸合)，直流母线得电，pcs得电。

对于其他单电柜，以第k个单电柜为例进行说明，第k个单电柜的dc/dc电源模块从直流母线得电输出，对第k个单电柜的从电池管理单元供电。

第k个单电柜的从电池管理单元控制第k个单电柜的唤醒继电器吸合，csc-k1～csc-km模块(第k个单电柜的csc模块)被唤醒后开始工作，第k个单电柜启动完成。

pcs控制第k个单电柜完成高压上电(即第k个单电柜的主正高压继电器和主负高压继电器吸合)。

高压上电后，系统操作人员手动断开单电柜b的第一微型断路器。至此，储能系统自启动完成，由电池供电。

在本发明实施例中，当储能变流器无电输入时，确定出储能系统中满足预设条件的目标单电柜，闭合目标单电柜的第一微型断路器，目标单电柜的dc/dc电源模块从电池组得电输出，对主电池管理单元、上位机、目标单电柜的从电池管理单元供电，目标单电柜的从电池管理单元控制目标单电柜的唤醒继电器吸合，目标单电柜的csc模块被唤醒后开始工作，目标单电柜启动完成，通过上位机控制目标单电柜高压上电，直流母线得电，pcs得电，pcs控制其余单电柜完成高压上电，解决了现有技术中无外部供电时储能系统无法自启动的问题，达到了无外部供电时储能系统自启动的效果。

可选地，n个单电柜中的每个单电柜还包括：脱扣器、脱扣继电器。脱扣继电器，与从电池管理单元、dc/dc电源模块、脱扣器分别连接。

脱扣器和脱扣继电器的作用是断开单电柜的第一微型断路器。

pcs控制单电柜依次完成高压上电，高压成功上电后，需要系统操作人员手动断开单电柜b的第一微型断路器。至此，储能系统自启动完成，由电池供电。

当系统操作人员忘记手动断开单电柜b的第一微型断路器时，单电柜b的从电池管理单元持续检测单电柜b的第一微型断路器的开关状态，如果检测到单电柜b的第一微型断路器未断开，则一段时间(时间可依据具体应用场景设定)后单电柜b的从电池管理单元将控制单电柜b的脱扣继电器吸合，单电柜b的脱扣器得电后执行断开单电柜b的第一微型断路器的动作；如果执行脱扣动作后，单电柜b的第一微型断路器的开关状态仍为闭合，则发送告警信息通知系统操作人员排除故障。

可选地，n个单电柜中的每个单电柜还包括：第二微型断路器。第二微型断路器的一端与储能变流器连接，另一端与dc/dc电源模块连接。

可选地，系统还包括：总隔离开关。总隔离开关的一端与储能变流器连接，另一端与n个单电柜中的每个单电柜分别连接。

可选地，n个单电柜中的每个单电柜还包括：断路器、隔离开关。断路器的一端与总隔离开关连接，另一端与隔离开关连接。隔离开关的一端与断路器连接，另一端分别与主正高压继电器、主负高压继电器连接。

隔离开关有4个端，其中，第一端与主正高压继电器连接，第二端与断路器的第一端连接，第三端与主负高压继电器连接，第四端与断路器的第三端连接。

断路器有4个端，其中，第一端与隔离开关的第二端连接，第二端与总隔离开关的第四端连接，第三端与隔离开关的第四端连接，第四端与总隔离开关的第三端连接。

第一微型断路器有4个端，其中，第一端与电箱的正极连接，第二端与一个二极管连接，第三端与电箱的负极连接，第四端与dc/dc电源模块连接，第四端还与第二微型断路器的第三端连接。

第二微型断路器有4个端，其中，第一端与一个二极管连接，第三端与第一微型断路器的第四端连接，第二端、第四端中的一个端与pcs的正极连接，另一个端与pcs的负极连接，并且，第二端与总隔离开关的第二端连接，第四端与总隔离开关的第一端连接。需要注意的是，第一微型断路器的第二端连接的二极管与第二微型断路器的第一端连接的二极管不是同一个二极管。

总隔离开关有4个端，其中，第一端与n个单电柜的第二微型断路器的第四端分别连接，第二端与n个单电柜的第二微型断路器的第二端分别连接，第三端与n个单电柜的断路器的第四端分别连接，第四端与n个单电柜的断路器的第二端分别连接，并且，第一端、第二端中的一个端与pcs的正极连接，另一个端与pcs的负极连接。

可选地，n个单电柜中的每个单电柜还包括：高压预充继电器、预充电阻。高压预充继电器与预充电阻串联，二者串联后，与主正高压继电器并联。

可选地，n个单电柜中的每个单电柜还包括：保险丝。保险丝的一端与主正高压继电器连接，另一端与电箱连接。

在控制单电柜高压上电的过程中，先闭合主负高压继电器、再闭合高压预充继电器、然后闭合主正高压继电器、最后断开高压预充继电器，好处是：防止高压上电的过程电流过大对单电柜的其他器件产生损害。

例如，在控制单电柜k高压上电的过程中，先闭合单电柜k的主负高压继电器、再闭合单电柜k的高压预充继电器、然后闭合单电柜k的主正高压继电器、最后断开单电柜k的高压预充继电器。

当单电柜x触发过放保护时，单电柜x的从电池管理单元先控制单电柜x的主正高压继电器和主负高压继电器断开，再控制单电柜x的唤醒继电器断开，csc-x1～csc-xm(单电柜x的csc模块)唤醒信号消失后停止工作，单电柜x退出系统，其余单电柜及系统正常工作，从而实现了对单电柜的保护。

图2是根据本发明实施例一种可选的储能系统的自启动方法的流程图。该方法应用于上述储能系统。如图2所示，该方法包括：

步骤s100，闭合目标单电柜的第一微型断路器，目标单电柜的dc/dc电源模块得电输出，对主电池管理单元、上位机、目标单电柜的从电池管理单元供电，其中，目标单电柜为储能系统中满足预设条件的单电柜。

步骤s200，目标单电柜的从电池管理单元控制目标单电柜的唤醒继电器吸合，目标单电柜的csc模块被唤醒后开始工作，目标单电柜启动完成。

步骤s300，通过上位机控制目标单电柜高压上电，直流母线得电，储能变流器得电。

步骤s400，第k个单电柜的dc/dc电源模块从直流母线得电输出，对第k个单电柜的从电池管理单元供电，其中，k为1至n之间的自然数，第k个单电柜为储能系统中除了目标单电柜以外的任意一个单电柜。

步骤s500，第k个单电柜的从电池管理单元控制第k个单电柜的唤醒继电器吸合，第k个单电柜的csc模块被唤醒后开始工作，第k个单电柜启动完成。

储能系统启动前，将储能系统的总隔离开关、n个断路器(图1中的110至n10)、n个隔离开关(图1中的109至n09)、n个第二微型断路器(图1中的102至n02)全部闭合。

下面分两种情况对储能系统的自启动过程进行说明。

情况一：当储能变流器pcs有电输入时。

以单电柜1为例说明单电柜的启动过程。单电柜1的dc/dc电源模块从pcs得电输出，对主电池管理单元、上位机、单电柜1的从电池管理单元供电。单电柜1的从电池管理单元控制单电柜1的唤醒继电器吸合，csc-11～csc-1m模块(单电柜1的csc模块)被唤醒后开始工作，单电柜1启动完成。其余单电柜按照相同流程完成启动。储能系统启动完成，由储能变流器pcs供电。

情况二：当储能变流器pcs无电输入时。

首先，确定出储能系统中满足预设条件的单电柜，例如，预设条件可以为电压最高，或者电压大于某一电压设定值等，假设储能系统中满足预设条件的单电柜是单电柜b，闭合单电柜b的第一微型断路器，单电柜b的dc/dc电源模块从电池组(电池组位于电箱之中)得电输出，对主电池管理单元、上位机、单电柜b的从电池管理单元供电。

单电柜b的从电池管理单元控制单电柜b的唤醒继电器吸合，csc-b1～csc-bm模块(单电柜b的csc模块)被唤醒后开始工作，单电柜b启动完成。

通过上位机控制单电柜b高压上电(即单电柜b的主正高压继电器和主负高压继电器吸合)，直流母线得电，pcs得电。

对于其他单电柜，以第k个单电柜为例进行说明，第k个单电柜的dc/dc电源模块从直流母线得电输出，对第k个单电柜的从电池管理单元供电。

第k个单电柜的从电池管理单元控制第k个单电柜的唤醒继电器吸合，csc-k1～csc-km模块(第k个单电柜的csc模块)被唤醒后开始工作，第k个单电柜启动完成。

pcs控制第k个单电柜完成高压上电(即第k个单电柜的主正高压继电器和主负高压继电器吸合)。

高压上电后，系统操作人员手动断开单电柜b的第一微型断路器。至此，储能系统自启动完成，由电池供电。

在本发明实施例中，当储能变流器无电输入时，确定出储能系统中满足预设条件的目标单电柜，闭合目标单电柜的第一微型断路器，目标单电柜的dc/dc电源模块从电池组得电输出，对主电池管理单元、上位机、目标单电柜的从电池管理单元供电，目标单电柜的从电池管理单元控制目标单电柜的唤醒继电器吸合，目标单电柜的csc模块被唤醒后开始工作，目标单电柜启动完成，通过上位机控制目标单电柜高压上电，直流母线得电，pcs得电，pcs控制其余单电柜完成高压上电，解决了现有技术中无外部供电时储能系统无法自启动的问题，达到了无外部供电时储能系统自启动的效果。

作为一种可选的实施方式，本发明实施例提供的储能系统的自启动方法除了包括上述步骤s100至步骤s500，还包括步骤s600。

步骤s600，目标单电柜的从电池管理单元检测目标单电柜的第一微型断路器的开关状态，如果检测到目标单电柜的第一微型断路器未断开，则预设时间后目标单电柜的从电池管理单元控制目标单电柜的脱扣继电器吸合，目标单电柜的脱扣器得电后执行断开目标单电柜的第一微型断路器的动作。

脱扣器和脱扣继电器的作用是断开单电柜的第一微型断路器。

pcs控制单电柜依次完成高压上电，高压成功上电后，需要系统操作人员手动断开单电柜b的第一微型断路器。至此，储能系统自启动完成，由电池供电。

当系统操作人员忘记手动断开单电柜b的第一微型断路器时，单电柜b的从电池管理单元持续检测单电柜b的第一微型断路器的开关状态，如果检测到单电柜b的第一微型断路器未断开，则一段时间(时间可依据具体应用场景设定)后单电柜b的从电池管理单元将控制单电柜b的脱扣继电器吸合，单电柜b的脱扣器得电后执行断开单电柜b的第一微型断路器的动作；如果执行脱扣动作后，单电柜b的第一微型断路器的开关状态仍为闭合，则发送告警信息通知系统操作人员排除故障。

作为一种可选的实施方式，本发明实施例提供的储能系统的自启动方法除了包括上述步骤s100至步骤s600，还包括步骤s700。

步骤s700，当第x个单电柜触发过放保护时，第x个单电柜的从电池管理单元先控制第x个单电柜的主正高压继电器和第x个单电柜的主负高压继电器断开，再控制第x个单电柜的唤醒继电器断开，第x个单电柜为储能系统中的任意一个单电柜。

当单电柜x触发过放保护时，单电柜x的从电池管理单元先控制单电柜x的主正高压继电器和主负高压继电器断开，再控制单电柜x的唤醒继电器断开，csc-x1～csc-xm(单电柜x的csc模块)唤醒信号消失后停止工作，单电柜x退出系统，其余单电柜及系统正常工作，从而实现了对单电柜的保护。

本发明实施例实现了储能系统黑启动(即在没有外部供电的情况下完成储能系统的自启动)。如果储能系统内包含多个单电柜，合理选用储能系统中电压最高的单电柜作为储能系统黑启动的供电来源，能够获得一定的均衡效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。