一种化学电源储能电站系统及其电源管理方法与流程

本发明涉及到电池储能，尤其涉及一种化学电源储能电站系统及其电源管理方法。

背景技术：

1、电池储能技术能够很好的解决昼夜电力峰谷差的问题，实现平稳输出，调峰调频和备用容量的作用，进而去满足新能源发电平稳，安全接入电网等的需求，也可以减少弃风，弃光等现象。

2、作为新能源发电系统的有益补充，以化学电源为基础的储能电站系统被广泛的应用，不论是发电侧还是用户侧或电网侧。

3、现有的储能电站系统中对蓄电池进行充放电的电压范围有限，一般地，使用电压的变动范围在60％-100％之间，往往只能适用固定串联数量的单体化学电源，这限制了储能电站系统中化学电源使用和更换的灵活性。

4、现有常见的集装箱式储能预制柜由14个1并400串的磷酸铁锂储能电池簇并联构成，所有的单体电池都是同一电化学体系的磷酸铁锂电池体系，串联数量也是固定的。当其中一个电池串联组合中一只电池出现故障时，整个串联电池组的400个单体电池就被迫全部退出使用。电池串联级数达到400个之多，这要求400个单体电池的特性都要基本一致，否则电池簇的寿命很难保证，这也限制了电池使用的灵活性。同一批次电池中，挑选400个电池特性基本一致的难度要比挑选40个电池特性基本一致的难度要大的多。

5、当电池组使用若干年后，进入电池更换期，更换的电池组也必须采用相同化学体系相同串联数量的电池组，这时可能面临电池更新换代，无法找到相同型号电池的窘境，也限制了使用最新技术电池的灵活性。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种化学电源储能电站系统及其电源管理方法。

2、本发明的技术方案在于：

3、本发明公开了一种化学电源储能电站系统，包括化学电源单元、换流单元、汇流单元、电池管理单元、换流管理单元和储能管理单元；

4、所述化学电源单元包括若干储能电池组，每个储能电池组包括依次串联的若干个电池；

5、所述换流单元包括若干个ac/dc双向变换器，每个ac/dc双向变换器分别与化学电源单元中的一个储能电池组连接形成充放电回路；

6、所述汇流单元包括电力系统母线，换流单元汇流连接所述电力系统母线；

7、所述换流管理单元分别与换流单元中的各ac/dc双向变换器连接，所述电池管理单元分别与化学电源单元中的各储能电池组连接，所述电池管理单元与所述换流管理单元相互连接，所述储能管理单元分别连接换流管理单元和电池管理单元；

8、充放电回路在充放电运行过程中，储能电池组的实时运行信息通过电池管理单元直接传递给换流管理单元；

9、所述电池管理单元用于设定各储能电池组中电池的串联级数和管理参数，用于对储能电池组中发生故障的电池进行短路屏蔽设定，以及用于监控各储能电池组中电池的充放电电压、充放电电流、温度和充电状态soc，并根据设定的管理参数对储能电池组进行断路保护，所述管理参数为电池的充放电电压保护参数、充放电电流保护参数和温度保护范围参数；

10、所述储能管理单元用于根据各储能电池组中电池的串联级数和管理参数，对应设置各ac/dc双向变换器的投入功率参数或电流电压参数范围；还用于当检测到储能电池的串联级数、充放电电压和充放电电流发生变化时，调整对应ac/dc双向变换器的投入功率参数或电流电压参数范围；

11、所述换流管理单元用于根据储能管理单元动态设定的各ac/dc双向变换器的投入功率参数或电流电压参数，控制各ac/dc双向变换器的工作状态和工作方式。

12、进一步地，所述化学电源单元中，储能电池组的充电电压小于或等于220v，放电电压大于或等于2v；所述换流单元中，ac/dc双向变换器的最大直流工作电压范围为2v-220v。

13、进一步地，所述化学电源单元中，单个储能电池组的额定功率小于或等于20kw；所述换流单元中，单个充放电回路的额定功率小于或等于20kw。

14、进一步地，所述换流单元还包括升压装置，所述升压装置一端连接ac/dc双向变换器的交流侧，所述升压装置另一端连接电力系统母线，通过升压装置输出三相交流电，ac/dc双向变换器的直流侧与储能电池组连接。

15、进一步地，所述换流单元中的ac/dc双向变换器根据其自身的投入功率参数和储能电池组的容量参数平均分为3*n组；所述换流单元中的升压装置有n个，每个升压装置连接3组ac/dc双向变换器。

16、本发明还公开了一种化学电源储能电站系统的电源管理方法，该方法使用上述的化学电源储能电站系统执行，包括以下步骤：

17、s1、确定化学电源单元中个储能电池组的电池的化学体系，获取储能电池组的容量参数和换流单元中ac/dc双向变换器的投入功率参数；

18、s2、将换流单元中ac/dc双向变换器的直流工作电压范围平均分为3*n组，对应地所述换流单元中的升压装置有n个，每个升压装置连接3组ac/dc双向变换器，每个ac/dc双向变换器分别与化学电源单元中的一个储能电池组连接形成充放电回路；

19、s3、通过电池管理单元设定各储能电池组中电池的串联级数和管理参数，并监控各储能电池组中电池的充放电电压、充放电电流、温度和充电状态soc，所述管理参数为电池的充放电电压保护参数、充放电电流保护参数和温度保护范围参数；

20、s4、通过储能管理单元根据各储能电池组中电池的串联级数和管理参数，调整各ac/dc双向变换器的投入功率参数或电流电压参数；

21、s5、通过换流管理单元根据储能管理单元动态设定的各ac/dc双向变换器的投入功率参数或电流电压参数，控制各ac/dc双向变换器的工作状态和工作方式。

22、进一步地，在步骤s3中，当电池管理单元监测到储能电池组中电池出现异常时，将该电池的电流切断，进入保护状态，并通知储能管理单元。

23、进一步地，所述步骤s4中,当检测到储能电池组中电池的串联级数发生变化时，实时调整对应ac/dc双向变换器的投入功率参数或电流电压参数。

24、进一步地，所述电池管理单元将储能电池组中电池的充电状态soc和保护状态反馈给储能管理单元，储能管理单元根据化学电源储能电站系统的输出或输入功率，控制不同串联级数的储能电池组进行工作。

25、进一步地，所述化学电源单元中，储能电池组的充电电压小于或等于220v，放电电压大于或等于2v；所述换流单元中，ac/dc双向变换器的最大直流工作电压范围为2v-220v，单个充放电回路的额定功率小于或等于20kw。

26、本发明的有益效果在于：在换流单元内设置若干个ac/dc双向变换器，每个ac/dc双向变换器分别与化学电源单元中的一个储能电池组连接形成充放电回路，ac/dc双向变换器的投入功率参数或电流电压参数与储能电池组的电池串联级数相互关联，储能管理单元根据检测到储能电池的串联级数变化、充放电电压和充放电电流，调整对应ac/dc双向变换器的投入功率参数或电流电压参数，使得每个储能电池组的电压和容量不是恒定的，提高化学电源在储能电站系统中使用时的灵活性。