储能系统控制方法、控制装置及储能系统与流程

本技术涉及储能技术，尤其涉及一种储能系统控制方法、控制装置及储能系统。

背景技术：

1、当前的主流工商业储能设备容量恒定，由预设数量、额定容量一致的电池包经串联后与高压箱集成实现，但实际应用中可能存在增减容运行的情况，此时需要在预设数量电池包的基础上，增加或减少电池包。电池包在投入运行后以簇为运行单位，因此需要人工介入实现增减容的功能，导致增减容的效率不高，灵活性不好。此外，在运行过程中，各电池包的荷电状态和放电深度等运行参数也难以控制和平衡。

2、因此，需要一种储能系统及其控制方法，以通过对各电池包参数控制过程及增减容过程的解耦，实现对各电池包的单独控制，从而解决前述问题。

技术实现思路

1、本技术提供一种储能系统控制方法、控制装置及储能系统，用以解决当前储能系统各电池包运行参数难以控制和平衡，以及储能系统增减容的效率不高，灵活性不好的问题。

2、第一方面，本技术提供一种储能系统控制方法，所述储能系统包括交流/直流变换模块和预设数量个串联连接的电池模块；其中，各所述电池模块包括直流/直流变换模块和电池包模块，各所述直流/直流变换模块的第一端口与对应的电池包模块连接，各所述直流/直流变换模块的第二端口串联连接后与所述交流/直流变换模块的第一端口连接，所述交流/直流变换模块的第二端口与交流母线连接；

3、以及，所述方法包括：

4、确定当前所述储能系统的容量调整状态，并根据所述容量调整状态，对所述储能系统执行对应的容量调整操作；

5、确定容量调整操作后所述储能系统中各所述直流/直流变换模块串联直流端的电压；

6、根据所述储能系统中各所述直流/直流变换模块串联直流端的电压，判断所述交流/直流变换模块是否处于预设工作区间；

7、若所述交流/直流变换模块处于预设工作区间，则令各所述直流/直流变换模块工作在直流开关模式下，建立连续导通的电流通路，并保持直流/直流变换模块两端电压和电流不变；

8、若所述交流/直流变换模块不处于预设工作区间，则令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，调整各所述电池包模块的工作电压。

9、作为一种可选的实施方式，所述根据所述容量调整状态，对所述储能系统执行对应的容量调整操作之后，所述方法还包括：

10、判断是否需要调整所述电池模块的工作数量；

11、若判断出需要调整所述电池模块的工作数量，则执行预设的增减容操作，并令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，对各所述电池模块执行预设的电压调节流程，调整各所述电池包模块的工作电压。

12、作为一种可选的实施方式，所述若判断出需要调整所述电池模块的工作数量，则执行预设的增减容操作，并令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，对各所述电池模块执行预设的电压调节流程，调整各所述电池包模块的工作电压，包括：

13、若判断出需要调整所述电池模块的工作数量，则确定出对应于所述工作数量的预期调节方式，并根据所述预期调节方式执行预设的增减容操作；

14、其中，所述预期调节方式包括增加一个及以上的电池模块工作数量；

15、若所述储能系统工作在放电模式，则在所述根据所述预期调节方式执行预设的增减容操作的过程中，令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，对第一目标电池模块执行降压操作，直至所述交流/直流变换模块处于预设工作区间后，令各所述直流/直流变换模块工作在直流开关模式下；

16、若所述储能系统工作在充电模式，则在所述根据所述预期调节方式执行预设的增减容操作的过程中，令各所述直流/直流变换模块首先工作在直流开关模式下，当所述交流/直流变换模块脱离所述预设工作区间后，令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，对第一目标电池模块执行降压操作，直至所述交流/直流变换模块处于预设工作区间。

17、作为一种可选的实施方式，所述若判断出需要调整所述电池模块的工作数量，则执行预设的增减容操作，并令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，对各所述电池模块执行预设的电压调节流程，调整各所述电池包模块的工作电压，还包括：

18、若判断出需要调整所述电池模块的工作数量，则确定出对应于所述工作数量的预期调节方式，并根据所述预期调节方式执行预设的增减容操作；

19、其中，所述预期调节方式包括减少一个及以上的电池模块工作数量；

20、若所述储能系统工作在放电模式，则在所述根据所述预期调节方式执行预设的增减容操作的过程中，令各所述直流/直流变换模块工作首先工作在直流开关模式下，当所述交流/直流变换模块脱离所述预设工作区间后，令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，对第二目标电池模块执行升压操作，直至所述交流/直流变换模块回到所述预设工作区间；

21、若所述储能系统工作在充电模式，则在所述根据所述预期调节方式执行预设的增减容操作的过程中，令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，对第二目标电池模块执行升压操作，直至所述交流/直流变换模块处于预设工作区间后，令各所述直流/直流变换模块工作在直流开关模式下。

22、作为一种可选的实施方式，所述若所述交流/直流变换模块不处于预设工作区间，则令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，调整各所述电池包模块的工作电压，包括：

23、若判断出所述交流/直流变换模块不处于预设工作区间，则令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，调整各所述电池包模块的工作电压，并通过所述交流/直流变换模块和/或各所述直流/直流变换模块，调整各所述电池包模块的荷电状态参数、放电深度参数、功率参数以及效率参数中的一种或多种。

24、作为一种可选的实施方式，各所述直流/直流变换模块工作在直流开关模式下，所述方法还包括：

25、若所述储能系统处于充电工作状态，则通过各所述直流/直流变换模块，实时将充电完成的第三目标电池模块切出系统，直至所述储能系统中的各所述电池模块完成充电；

26、以及，若所述储能系统处于放电工作状态，则通过各所述直流/直流变换模块，实时将放电完成的第四目标电池模块切出系统，直至所述储能系统中的各所述电池模块完成放电。

27、作为一种可选的实施方式，所述方法还包括：

28、判断是否需要对所述储能系统中的第五目标电池模块进行变压操作，若判断出需要对所述储能系统中的第五目标电池模块进行变压操作，则令所述交流/直流变换模块工作在变压模式下，对各所述第五目标电池模块执行对应的变压操作；

29、其中，第五目标电池模块用于指示当前储能系统中剩余的电池模块。

30、第二方面，本技术提供一种储能系统，所述储能系统应用于如第一方面所述的方法，所述储能系统包括：

31、交流/直流变换模块和预设数量的、串联连接的电池模块；

32、其中，各所述电池模块包括直流/直流变换模块和电池包模块，各所述直流/直流变换模块的第一端口与对应的电池包模块连接，各所述直流/直流变换模块的第二端口串联连接后与所述交流/直流变换模块的第一端口连接，所述交流/直流变换模块的第二端口与交流母线连接；

33、以及，所述直流/直流变换模块用于处理所对应的电池包模块的目标电压，所述交流/直流变换模块用于实现各所述电池模块与所述交流母线间的电能交互；

34、其中，所述直流/直流变换模块包括双向升降压变换模块；

35、其中，所述双向升降压变换模块包括第一开关模块、第二开关模块、第三开关模块、第四开关模块和第一电感；

36、其中，所述第一开关模块的第一端和所述第二开关模块的第二端作为所述直流/直流变换模块的第二端口，所述第一开关模块的第二端与所述第一电感的第一端连接，并与所述第二开关模块的第一端连接，所述第三开关模块的第一端和所述第四开关模块的第二端作为所述直流/直流变换模块的第一端口，所述第三开关模块的第一端与所述电池包模块的阳极连接，所述第四开关模块的第二端与所述电池包模块的阴极连接，所述第三开关模块的第二端与所述第四开关模块的第一端连接，并与所述第一电感的第二端连接，所述第二开关模块的第二端和所述第四开关模块的第二端连接。

37、作为一种可选的实施方式，所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第三开关模块或所述第四开关模块包括第一受控模块，所述第一受控模块包括受控开关和二极管；

38、其中，所述受控开关与所述二极管并联连接，所述二极管的阴极作为对应开关模块的第一端，所述二极管的阳极作为对应开关模块的第二端；

39、以及，所述第一开关模块、所述第二开关模块、所述第三开关模块或所述第四开关模块包括第二受控模块，所述第二受控模块包括三端晶体管；

40、其中，所述三端晶体管的第一端作为对应的开关模块的第一端，所述三端晶体管的第二端作为对应的开关模块的第二端；

41、作为一种可选的实施方式，所述直流/直流变换模块还包括第一电容、第二电容；

42、其中，所述第一电容的第一端和第二端作为所述直流/直流变换模块的第二端口，所述第二电容的第一端和第二端作为所述直流/直流变换模块的第一端口，所述第二电容的第一端与所述电池包模块的阳极连接，所述第二电容的第二端与所述电池包模块的阴极连接，所述第一电容的第二端与所述第二电容的第二端连接；

43、以及，所述第一开关模块的第一端与所述第一电容的第一端连接，所述第三开关模块的第一端与所述第二电容的第一端连接，所述第二开关模块的第二端和所述第四开关模块的第二端与所述第一电容的第二端和所述第二电容的第二端连接。

44、第三方面，本技术提供一种储能系统控制装置，用于实现如第一方面所述的方法，所述储能系统包括交流/直流变换模块和预设数量个串联连接的电池模块；其中，各所述电池模块包括直流/直流变换模块和电池包模块，各所述直流/直流变换模块的第一端口与对应的电池包模块连接，各所述直流/直流变换模块的第二端口串联连接后与所述交流/直流变换模块的第一端口连接，所述交流/直流变换模块的第二端口与交流母线连接；

45、以及，所述装置包括：

46、确定模块，用于确定当前所述储能系统的容量调整状态；

47、处理模块，用于根据所述容量调整状态，对所述储能系统执行对应的容量调整操作；

48、所述确定模块，还用于确定容量调整操作后所述储能系统中各所述直流/直流变换模块串联直流端的电压；

49、所述处理模块，还用于根据所述储能系统中各所述直流/直流变换模块串联直流端的电压，判断所述交流/直流变换模块是否处于预设工作区间；

50、所述处理模块，还用于若所述交流/直流变换模块处于预设工作区间，则令各所述直流/直流变换模块工作在直流开关模式下，建立连续导通的电流通路，并保持直流/直流变换模块两端电压和电流不变；

51、所述处理模块，还用于若所述交流/直流变换模块不处于预设工作区间，则令各所述直流/直流变换模块工作在变压模式下，调整各所述电池包模块的工作电压。

52、本技术提供的储能系统控制方法、控制装置及储能系统，通过交流/直流变换模块和预设数量的电池模块，可构成簇级的电池储能模块，其中，电池模块包括直流/直流变换模块和电池包模块，直流/直流变换模块用于处理所对应的电池包模块的目标电压，进而可通过配置各电池包的运行参数，以实现各电池包间运行参数的均衡，或控制各电池包模块的通断状态，交流/直流变换模块用于实现各电池模块与交流母线间的电能交互，进一步的还可通过各电池模块的运行参数，从而确保交流/直流变换模块的正常运行。由此，实现了对各电池包的单独控制，简化了系统结构，且提升了储能系统各电池包运行参数调节的灵活性和有效性，进而还提升了运行过程中可能出现的增减容场景的效率和灵活性。对于方法侧，通过确定储能系统的容量调整状态，可确定出相应的容量调整操作，并进一步确定出各所述直流/直流变换模块串联直流端的电压，进而可确定出系统的总工作电压，进而可判断交流/直流变换模块是否处于预设工作区间，并根据交流/直流变换模块是否处于预设工作区间的不同情况，控制各所述直流/直流变换模块的工作模式，对各电池包模块进行调节，使得交流/直流变换模块保持在预设工作区间。具体的，在实际的应用场景中，本技术提供的方法可实现灵活的增减电池包操作，且通过直流/直流变换模块工作状态的切换，以实现储能系统工作效率的最大化。同时，由于对各电池包独立控制，由此可避免更换新旧电池包带来的一致性缺失的问题，由对应的直流/直流变换模块可提升系统的兼容性。此外，在一些场景下，还可实现端部放电容量和端部充电容量的极限使用，由此增大储能系统的实际充放电容量。