储能电源系统及其故障处理方法和充电控制方法与流程

本发明涉及储能电源，尤其涉及一种储能电源系统及其故障处理方法和充电控制方法。

背景技术：

1、在储能产品的现有设计方案中，通常采用若干电池簇并联后对外输出电能。在此基础上，当某一个电池簇出现故障时(以下将出现故障的电池簇简称为故障簇)，管理系统会直接切断主动力回路而停止全部电池簇的电能输出。当故障簇的故障排除后，全部电池簇再次同时上线运行。上述控制方法主要受限于故障簇复位后再次上线运行时，须人工根据簇间soc进行维护，直至簇间soc满足某一条件时才允许并簇上线，导致维护时间较长且成本较高，降低了储能产品的利用率，且部分行业要求故障簇退出后，未出现故障的其他电池簇(以下简称为其他簇)须继续运行，然而上述全部切断的控制方法将无法满足该要求，即使强行在故障簇切断后控制其他簇继续运行，依然会导致后期故障簇恢复上线时的维护时间较长，维护成本较高。

技术实现思路

1、本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种利用率较高、并簇运行的限制较少且维护成本较低的储能电源系统。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、根据本发明的一个方面，提供一种储能电源系统，其中，包括多个电池簇，电源系统的电路系统包括分别对应多个所述电池簇的多个放电回路和多个充电回路，多个所述放电回路相互独立布置，多个所述充电回路相互独立布置，每个所述放电回路设置有分断路器及防倒流器件，所述防倒流器件位于所述电池簇与所述分断路器之间，多个所述电池簇分别通过多个所述防倒流器件后并联至汇流柜，多个所述充电回路均设置有预充回路；其中，所述储能电源系统被配置为：在系统运行过程中，任意所述放电回路与任意所述充电回路均为分别接通而不存在同时接通的情形。

4、根据本发明的其中一个实施方式，所述防倒流器件为防反二极管。

5、根据本发明的其中一个实施方式，多个所述放电回路均设置有功率采集器件，所述功率采集器件用于检测所述电池簇的放电电流。

6、根据本发明的其中一个实施方式，对于任一所述放电回路，所述功率采集器件位于所述电池簇远离所述防倒流器件的一侧，并位于所述电池簇与所述分断路器之间。

7、根据本发明的其中一个实施方式，所述功率采集器件为霍尔传感器。

8、根据本发明的其中一个实施方式，每个所述预充回路设置有接触器及预充电阻，所述接触器位于所述预充电阻与所述电池簇之间。

9、根据本发明的其中一个实施方式，所述储能电源系统还包括储能变流器，所述储能变流器一侧连接于所述汇流柜、多个所述放电回路和多个所述充电回路，所述储能变流器另一侧用于连接外部电源。

10、根据本发明的其中一个实施方式，连接于所述储能变流器的所述外部电源为ac380v。

11、本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种故障处理方法。

12、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

13、根据本发明的另一个方面，提供一种应用于本发明提出的所述储能电源系统的故障处理方法，其中，包括：步骤s11：当所述储能电源系统处于放电状态时，当至少一个电池簇发生故障时，直接切断故障簇的分断路器而使故障簇退出运行，管理系统同时上报系统的可用功率，据此要求负载按照正常簇的可用功率继续运行；步骤s12：当排故簇需要上线运行时，直接闭合排故簇的分断路器而使排故簇上线运行；步骤s13：排故簇上线运行后，根据电流流向原理判定并控制排故簇为放电状态或者充电状态，包括：当排故簇的soc高于其他电池簇的soc时，控制排故簇以储能电源系统允许的最大功率对外放电，直至全部电池簇的soc持平后，控制全部电池簇均以所述额定功率对外输出；当排故簇的soc低于其他电池簇的soc时，控制排故簇以低于所述额定功率的小功率对外放电或者功率为0，直至全部电池簇的soc持平后，控制全部电池簇均以所述额定功率对外输出。

14、根据本发明的其中一个实施方式，在步骤s13中，在排故簇以所述最大功率对外放电的过程中，其他电池簇是以所述额定功率对外放电，或者是以低于所述额定功率的小功率对外放电，或者功率为0。

15、根据本发明的其中一个实施方式，在步骤s13中，在排故簇以低于所述额定功率的小功率对外放电的过程中，其他电池簇是以所述额定功率对外放电。

16、本发明的又一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种充电控制方法。

17、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

18、根据本发明的又一个方面，提供一种应用于本发明提出的所述储能电源系统的充电控制方法，其中：充电控制方法包括两个充电模式，分别为轮流充电模式和并联充电模式；其中，轮流充电模式下，多个电池簇依次进行单独充电，直至全部电池簇均完成充电；其中，并联充电模式下，多个电池簇的至少其中两者进行并联充电，直至全部电池簇均完成充电。

19、根据本发明的其中一个实施方式，轮流充电模式包括：步骤s21：闭合其中一个电池簇的预充回路的接触器而对该电池簇进行充电，直至充满电后断开接触器；步骤s22：依次对多个电池簇重复以上步骤，直至全部电池簇均完成充满。

20、根据本发明的其中一个实施方式，并联充电模式包括：步骤s31：根据预设的压差要求，将满足条件的至少两个电池簇按照设定的预充策略进行并联后开始充电。

21、根据本发明的其中一个实施方式，电池簇为至少三个，且采用并联充电模式开始充电前，至少两个电池簇的soc相等且与至少另外一个电池簇的soc不相等；其中，采用并联充电模式进行充电时，是按照soc由低至高的顺序依次进行充电，且对soc相等的至少两个电池簇进行并联后开始充电。

22、由上述技术方案可知，本发明提出的储能电源系统及其故障处理方法和充电控制方法的优点和积极效果在于：

23、本发明提出的储能电源系统包括多个电池簇，电源系统的电路系统包括分别对应多个电池簇的多个放电回路和多个充电回路，多个放电回路相互独立布置，多个充电回路相互独立布置，每个放电回路设置有分断路器及防倒流器件，防倒流器件位于电池簇与分断路器之间，多个电池簇分别通过多个防倒流器件后并联至汇流柜，多个充电回路均设置有预充回路。通过上述设计，本发明能够实现故障簇的单独退出而不影响其他簇，保证其他簇在故障簇退出后继续运行并保证储能电源系统整体的正常输出功率，且在故障簇恢复后，可以不受soc的限制，直接自动并簇上线运行，从而提高储能电源系统的利用率，减少并簇运行的限制，降低维护成本。

技术特征：

1.一种储能电源系统，其特征在于，包括多个电池簇，电源系统的电路系统包括分别对应多个所述电池簇的多个放电回路和多个充电回路，多个所述放电回路相互独立布置，多个所述充电回路相互独立布置，每个所述放电回路设置有分断路器及防倒流器件，所述防倒流器件位于所述电池簇与所述分断路器之间，多个所述电池簇分别通过多个所述防倒流器件后并联至汇流柜，多个所述充电回路均设置有预充回路；其中，所述储能电源系统被配置为：在系统运行过程中，任意所述放电回路与任意所述充电回路均为分别接通而不存在同时接通的情形。

2.根据权利要求1所述的储能电源系统，其特征在于，所述防倒流器件为防反二极管。

3.根据权利要求1所述的储能电源系统，其特征在于，多个所述放电回路均设置有功率采集器件，所述功率采集器件用于检测所述电池簇的放电电流。

4.根据权利要求3所述的储能电源系统，其特征在于，对于任一所述放电回路，所述功率采集器件位于所述电池簇远离所述防倒流器件的一侧，并位于所述电池簇与所述分断路器之间。

5.根据权利要求3所述的储能电源系统，其特征在于，所述功率采集器件为霍尔传感器。

6.根据权利要求1所述的储能电源系统，其特征在于，每个所述预充回路设置有接触器及预充电阻，所述接触器位于所述预充电阻与所述电池簇之间。

7.根据权利要求1所述的储能电源系统，其特征在于，所述储能电源系统还包括储能变流器，所述储能变流器一侧连接于所述汇流柜、多个所述放电回路和多个所述充电回路，所述储能变流器另一侧用于连接外部电源。

8.根据权利要求7所述的储能电源系统，其特征在于，连接于所述储能变流器的所述外部电源为ac380v。

9.一种应用于权利要求1～8任一项所述的储能电源系统的故障处理方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的故障处理方法，其特征在于，在步骤s13中，在排故簇以所述最大功率对外放电的过程中，其他电池簇是以所述额定功率对外放电，或者是以低于所述额定功率的小功率对外放电，或者功率为0。

11.根据权利要求9所述的故障处理方法，其特征在于，在步骤s13中，在排故簇以低于所述额定功率的小功率对外放电的过程中，其他电池簇是以所述额定功率对外放电。

12.一种应用于权利要求1～8任一项所述的储能电源系统的充电控制方法，其特征在于：

13.根据权利要求12所述的充电控制方法，其特征在于，轮流充电模式包括：

14.根据权利要求12所述的充电控制方法，其特征在于，并联充电模式包括：

15.根据权利要求14所述的充电控制方法，其特征在于，电池簇为至少三个，且采用并联充电模式开始充电前，至少两个电池簇的soc相等且与至少另外一个电池簇的soc不相等；其中，采用并联充电模式进行充电时，是按照soc由低至高的顺序依次进行充电，且对soc相等的至少两个电池簇进行并联后开始充电。

技术总结
本发明提出一种储能电源系统及其故障处理方法和充电控制方法，储能电源系统包括多个电池簇，电源系统的电路系统包括分别对应多个电池簇的多个放电回路和多个充电回路，多个放电回路相互独立布置，多个充电回路相互独立布置，每个放电回路设置有分断路器及防倒流器件，防倒流器件位于电池簇与分断路器之间，多个电池簇分别通过多个防倒流器件后并联至汇流柜，多个充电回路均设置有预充回路；其中，储能电源系统被配置为：在系统运行过程中，任意放电回路与任意充电回路均为分别接通而不存在同时接通的情形。

技术研发人员：李国正,马兴瑞,徐海锋,张云龙,曹勇
受保护的技术使用者：中航锂电（洛阳）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27