一种储能系统及其控制方法与流程

本发明涉及储能，具体涉及了一种储能系统及其控制方法。

背景技术：

1、近些年，锂电池储能系统由于能量密度高、循环寿命长、响应速度快和模块化等优点，广泛应用于用户侧、发电侧、电网侧、新能源并网及微电网等各个领域。

2、现有的储能系统电池柜均采用主正主负双继电器、主正主负双熔断器、预充回路(包括预充继电器和预充电阻)、隔离开关、以及电流传感器的电气架构设计。在单电池柜遇到故障时，可以通过主正主负双继电器对单电池柜的功率回路进行切断投出以保护该功率回路，主正主负双熔断器也可以用于系统的双重短路保护，隔离开关可以用于单电池柜运维时的电气隔离。

3、但是，上述储能系统电池柜中包括了多种冗余的保护器件，使得电气架构之间存在功能冗余，且继电器与熔断器成本普遍较高，影响了系统成本，并且一定程度增加了故障点数量。

4、更重要的是，在储能系统遇到需要异常紧急保护时，继电器和熔断器都属于被动执行保护动作，即当回路中出现短路电流时，继电器和熔断器只能被动地承受短路电流的冲击而执行切断动作，无法提前进行主动切断。进一步地，继电器的带载切断能力有限，存在无法及时切断功率回路、或继电器拉弧炸开等风险。熔断器的熔断保护属于一次性保护，即该熔断器在执行完本次保护动作后就无法继续使用。

技术实现思路

1、以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。

2、为了解决现有技术中存在的上述问题，本领域亟需一种改进的储能技术，能够调整优化系统架构，减少故障点数量，进一步降低系统成本，并在电池簇状态异常导致系统发生故障之前，提前主动切断电路以对储能系统进行及时且更为全面的前瞻性保护，保障系统安全，提高产品可靠性。

3、本发明一方面提供了一种储能系统，包括：至少一条电池簇回路，所述电池簇回路连接电池管理系统，并通过主回路连接储能变流器，其中所述电池簇回路包括电池簇、簇断路器、和控制所述簇断路器的簇控制器，所述主回路包括主断路器和控制所述主断路器的主控制器，所述主控制器被配置为：监测所述至少一条电池簇回路中的至少一个电池簇的簇多维特征参数和所述电池管理系统中的系统多维特征参数；根据所述簇多维特征参数和所述系统多维特征参数，判断所述至少一个电池簇和所述电池管理系统是否存在状态异常；以及响应于任意一条或多条所述电池簇回路中的所述电池簇存在状态异常，和/或所述电池管理系统存在状态异常的判断结果，断开对应电池簇回路中的簇断路器和/或所述主回路中的主断路器，以保护所述储能系统。通过采用上述储能系统，能够调整优化系统架构，减少故障点数量，进一步降低系统成本，并在电池簇状态异常导致系统发生故障之前，提前主动切断电路以对储能系统进行及时且更为全面的前瞻性保护，保障系统安全，提高产品可靠性。

4、可选地，在一些实施例中，所述簇控制器和/或所述主控制器对应连接电动操作器，通过控制各自对应的所述电动操作器以带动相应的所述簇断路器和/或所述主断路器进行断开及闭合的操作。

5、可选地，在一些实施例中，所述簇多维特征参数包括单体电池的电压参数、电池簇的总压参数、电池簇充放电时的温度范围、各所述电池簇回路的内部通信状态、各所述电池簇的外部通信状态中的至少一者。

6、可选地，在一些实施例中，所述系统多维特征参数包括系统绝缘异常、所述电池管理系统的内部通信异常、所述电池管理系统的外部通信异常中的至少一者。

7、可选地，在一些实施例中，所述电池簇回路中还包括主正熔断器，所述主正熔断器串联于所述电池簇的总正输出端与所述簇断路器的正极之间，以配合所述簇断路器共同构成所述电池簇回路的双重短路保护。

8、可选地，在一些实施例中，所述电池簇回路中还包括电流传感器，所述电流传感器串联于所述电池簇的总负输出端与所述簇断路器的负极之间，用以采集所述电池簇回路中的电流。

9、可选地，在一些实施例中，所述簇断路器包括两个断路开关，分别位于所述电池簇的两端连接所述主回路的两条连接支路中，以对所述两条连接支路提供所述状态异常的切断保护。

10、可选地，在一些实施例中，所述主断路器包括两个断路开关，分别位于所述主回路和所述储能变流器的两条主连接支路中，以对所述两条主连接支路提供所述状态异常的切断保护。

11、可选地，在一些实施例中，所述主回路还包括预充回路，所述预充回路包括预充电阻和预充断路器，所述预充断路器带有对应的电动操作器，所述主控制器控制所述电动操作器以带动所述预充断路器断开、闭合。

12、本发明的另一方面还提供了一种储能系统的控制方法包括以下步骤：监测所述储能系统的至少一条电池簇回路中的至少一个电池簇的簇多维特征参数和电池管理系统中的系统多维特征参数；根据所述簇多维特征参数和所述系统多维特征参数，判断所述至少一个电池簇和所述电池管理系统是否存在状态异常；以及响应于任意一条或多条所述电池簇回路中的所述电池簇存在状态异常，和/或所述电池管理系统存在状态异常的判断结果，断开对应电池簇回路中的簇断路器和/或主回路中的主断路器，以保护所述储能系统。通过实施上述储能系统的控制方法，能够调整优化系统架构，减少故障点数量，进一步降低系统成本，并在电池簇状态异常导致系统发生故障之前，提前主动切断电路以对储能系统进行及时且更为全面的前瞻性保护，保障系统安全，提高产品可靠性。

技术特征：

1.一种储能系统，其特征在于，包括：至少一条电池簇回路，所述电池簇回路连接电池管理系统，并通过主回路连接储能变流器，其中所述电池簇回路包括电池簇、簇断路器、和控制所述簇断路器的簇控制器，所述主回路包括主断路器和控制所述主断路器的主控制器，所述主控制器被配置为：

2.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述簇控制器和/或所述主控制器对应连接电动操作器，通过控制各自对应的所述电动操作器以带动相应的所述簇断路器和/或所述主断路器进行断开及闭合的操作。

3.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述簇多维特征参数包括单体电池的电压参数、电池簇的总压参数、电池簇充放电时的温度范围、各所述电池簇回路的内部通信状态、各所述电池簇的外部通信状态中的至少一者。

4.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述系统多维特征参数包括系统绝缘异常、所述电池管理系统的内部通信异常、所述电池管理系统的外部通信异常中的至少一者。

5.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述电池簇回路中还包括主正熔断器，所述主正熔断器串联于所述电池簇的总正输出端与所述簇断路器的正极之间，以配合所述簇断路器共同构成所述电池簇回路的双重短路保护。

6.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述电池簇回路中还包括电流传感器，所述电流传感器串联于所述电池簇的总负输出端与所述簇断路器的负极之间，用以采集所述电池簇回路中的电流。

7.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述簇断路器包括两个断路开关，分别位于所述电池簇的两端连接所述主回路的两条连接支路中，以对所述两条连接支路提供所述状态异常的切断保护。

8.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述主断路器包括两个断路开关，分别位于所述主回路和所述储能变流器的两条主连接支路中，以对所述两条主连接支路提供所述状态异常的切断保护。

9.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述主回路还包括预充回路，所述预充回路包括预充电阻和预充断路器，所述预充断路器带有对应的电动操作器，所述主控制器控制所述电动操作器以带动所述预充断路器断开、闭合。

10.一种储能系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种储能系统及其控制方法。该储能系统包括：至少一条电池簇回路，该电池簇回路连接电池管理系统，并通过主回路连接储能变流器，其中电池簇回路包括电池簇、簇断路器、和控制簇断路器的簇控制器，该主回路包括主断路器和控制主断路器的主控制器。该主控制器被配置为：监测至少一个电池簇的簇多维特征参数和电池管理系统中的系统多维特征参数；根据簇多维特征参数和系统多维特征参数，判断至少一个电池簇和电池管理系统是否存在状态异常；以及响应于任意一条或多条电池簇回路中的电池簇存在状态异常，和/或电池管理系统存在状态异常的判断结果，断开对应电池簇回路中的簇断路器和/或主回路中的主断路器以保护该储能系统。

技术研发人员：赵东炎,岳洪亮,张诗颖,陈志新
受保护的技术使用者：中化扬州锂电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17