本公开提供了一种电池能量存储器5，其被布置为连接到电容器链路4，所述电容器链路4并联连接到功率转换器2。电池能量存储5包括电池模块8以及与电压源转换器6串联连接的直流能量源7。电压源转换器6被适配为当电池模块8的电压下降到低于第一阈值时插入正电压，以及当电池模块8的电压超过第二阈值时插入负电压。直流能量源7被适配为在由电压源转换器6进行的电压插入期间被充电或放电。本公开还提供了一种电池能量存储系统1，其包括这样的电池能量存储器5。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】,电池能量存储系统,方法,计算机程序和计算机程序产品的制作方法【专利摘要】本公开提供了5，其被布置为连接到电容器链路4，所述电容器链路4并联连接到功率转换器2。电池能量存储5包括电池模块8以及与电压源转换器6串联连接的直流能量源7。电压源转换器6被适配为当电池模块8的电压下降到低于第一阈值时插入正电压，以及当电池模块8的电压超过第二阈值时插入负电压。直流能量源7被适配为在由电压源转换器6进行的电压插入期间被充电或放电。本公开还提供了一种电池能量存储系统1，其包括这样的电池能量存储器5。【专利说明】，电池能量存储系统，方法，计算机程序和计算机程序产品
本文所公开的技术总体上涉及电池系统领域，并且尤其涉及一种包括这种电池能量存储器的电池能量存储系统。
技术介绍
电池能量存储系统(BESS)通常包括功率转换器，诸如静止无功补偿器(STATC0M)和连接到功率转换器的一个或多个直流(DC)链路电容器的电池。电池使得功率变换器能够耗能，并在连接点处向电网提供无功功率以及有功功率。 电池通常包括电化学电池，其具有变化的输出电压。对于这样的电池，输出电压在完整的充电-放电周期期间可以变化30%或甚至更多。如果电池与功率变换器的DC链路电容器直接并联连接，所述功率转换器的DC链路电压将由电池电压来确定，并且因此在该电池的放电期间变化。这需要功率转换器的与电池电压变化成比例的额定值下调(de-rating)。 BESS具有有功功率额定值(MW额定值)，其等于或接近其视在功率额定值(MVA额定值)，这种额定值下调可能会被接受。然而，BESS中具有大幅高于MW额定值的MVA额定值，相比于所增加的有功功率来说，针对功率转换器的额定值下调的成本可能变高。 避免额定值下调的已知方法是使用DC/DC升压转换器、或DC-DC降压转换器、或DC-DC降压-升压转换器，其被布置为保持该转换器的DC链路电压恒定。然而，这种解决方案的缺点在于，当具有来自负载的恒定负载电流时，电池的放电电流会在放电期间增加，并且因此提供了更大的电压降落。因此，电池必须被定规格，以便能够处理这一增加的电流，这就增加了成本。
技术实现思路
本公开的一个目的在于克服或至少减轻上述一个或多个问题。 根据第一方面，其目的在于通过布置为连接到电容器链路的电池能量存储器来实现，所述电容器链路并联连接到功率转换器。电池能量存储器包括电池模块和与电压源转换器串联连接的直流能量源。电压源转换器被适配为在电池模块的电压下降到低于第一阈值时插入正电压，并且当电池模块的电压超过第二阈值时插入负电压。直流能量源被适配为在由电压源转换器进行的电压插入期间被充电或放电。 由于从DC能量存储器传送的额外功率，避免了电池能源模块中的大的电压降落。此外，在实施本公开时，可以使用低电压开关设备。更进一步地，由于避免了功率转换器(例如STATC0M)的额定值下调，本公开提供了一种十分具有成本效益和竞争力的解决方案。用于增加DC能量存储器的额外成本在许多情况下是大幅低于用于功率转换器的额定值下调的成本的。 在一个实施例中，电池能量存储器包括直流到直流转换器，其初级侧连接到电池模块并且其次级侧连接到直流能量源。 在一个实施例中，直流能量源的能量存储容量低于电池模块的能量存储容量的30%，尤其低于电池模块的能量存储容量的10%。 在不同的实施例中，电压源转换器包括H桥转换器或级联的H桥多级转换器。 在各种实施例中，直流能量源包括超级电容器或电化学电池。 在一个实施例中，电池能量存储器包括两个或多个直流能量源。 根据第二方面，其目的在于通过电池能量存储系统来实现，所述电池能量存储系统包括功率转换器、与功率转换器并联连接的电容器链路、以及如在上述任一个实施例中的并联连接到电容器链路的电池能量存储器。获得了对应于先前所提及的优点。 在一个实施例中，电池能量存储系统包括被适配用于控制功率转换器和/或电压源转换器的控制设备。 根据第三方面，其目的在于通过针对控制设备的计算机程序来实现，所述控制设备控制包括功率转换器、并联连接到功率转换器的电容器链路、和并联连接到电容器链路的电池能量存储器的电池能量存储系统。电池能量存储器包括电池模块和与电压源转换器串联连接的直流能量源。所述计算机程序包括:当其在所述控制设备上运行时使得所述控制设备能够进行下列的计算机程序代码:确定电池模块电压下降到低于第一阈值Thres1,或确定电池模块电压超过第二阈值，Thres2，并控制所述电压源转换器，以在电池模块电压低于所述第一阈值时，插入正电压，并且当电池模块电压超过所述第二阈值时，插入负电压。 根据第四方面，其目的在于通过一种计算机程序产品来实现，所述计算机程序产品包含如上述的计算机程序和其上存储有所述计算机程序的计算机可读装置。 在阅读了下面的描述和附图之后，本专利技术的进一步特征和优点将变得清楚。 【专利附图】【附图说明】 图1示出本公开的一个实施例。 图2示出针对电池能量模块的电压-容量特性。 图3a示出放电期间的电压分布线。 图3b示出充电期间的电压分布线。 图4示出本公开的一个实施例。 图5为用于控制电池能量存储器的方法的流程图。 【具体实施方式】 在下面的描述中，出于解释的目的而不是限制的目的，列出了具体细节，诸如特定架构、接口、技术等，以便提供彻底的理解。在其他实例中，省略了众所周知的设备、电路和方法的详细说明，以免用不必要的细节混淆所述说明。相同的附图标记在整个说明书中指代相同或相似的元件。 简言之，本公开描述了一种用于稳定来自电池模块的DC输出电压的设备和方法，并由此避免电池所连接的装置(例如功率转换器)的昂贵的额定值下调。 图1示意地示出本公开在其中可以实施的环境的实施例。尤其是，示出了电池能量存储系统1，其包括功率转换器2，例如STATCOM(包括电压源转换器VSC)。直流(DC)链路电容器4，也记为DC电容器4，并联连接到所述功率转换器2。尽管示出为单个电容器，DC电容器4可以包括串联连接的电容器组。 功率转换器2在其交流(AC)侧连接到负载3，例如电力输电系统。 一个方面提供了5。电池能量存储器5包括一个或多个电池能量模块8 (仅示出一个)，其与DC电容器4并联连接。电池能量模块8可以包括例如一个或多个电化学电池。 电池能量存储器5还包括与电池能量模块8串联连接的电压源转换器(VSC) 6 JSC6可以例如包括H桥转换器或级联的H桥多级转换器。要注意的是也可以可替换地使用其他单相转换器，例如低电压单相转换器。 电压源转换器6的操作由控制设备10来控制。同样的控制设备10可以被适配为也控制功率转换器2。设备10包括处理单元11，例如中央处理单元、微控制器、数字信号处理器(DSP)等，其能够执行软件指令，例如计算机程序13，其存储在例如形式为存储器的计算机程序产品12中。 VSC 6被设置为，例如，连接到DC能量存储器7，其例如可以包括超级电容器(SC)，如图1所示，或高功率电池能量存储器(HPB)。在本公开中，DC能量存储器7也被记为短期能量存储器。 要注意的是，电池能量存储器5可以包括一个、两个或多个这样的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电池能量存储器(5)，被布置为连接到电容器链路(4)，所述电容器链路(4)并联连接到功率转换器(2)，所述电池能量存储器(5)包括电池模块(8)，并且其特征在于与电压源转换器(6)串联连接的直流能量源(7)，其中，所述电压源转换器(6)被适配为当所述电池模块(8)的电压下降到低于第一阈值时，插入正电压，以及当所述电池模块(8)的电压超过第二阈值时，插入负电压，并且其中，所述直流能量源(7)被适配为在由所述电压源转换器(6)进行的电压插入期间被充电或放电。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：T·滕纳，
申请(专利权)人：ABB研究有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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