一种混合储能系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种混合储能系统，包括蓄电池储能子系统、飞轮储能子系统、采集单元和控制单元；蓄电池储能子系统和飞轮储能子系统并联构成与负载电网连接的储能系统；采集单元采集负载的电流与电压；蓄电池储能子系统包括并联的第一蓄电池与第二蓄电池；飞轮储能子系统包括多个并联的飞轮单元；采集单元、第一蓄电池、第二蓄电池和飞轮单元与控制单元连接，控制第一蓄电池和/或第二蓄电池进行低频响应或飞轮单元进行高频响应。本实用新型专利技术通过飞轮单元进行高频响应，对蓄电池储能子系统进行保护，延长第一蓄电池和第二蓄电池的工作寿命，提高系统的经济性；同时，避免了负载电网固有的电流、电压的波动对蓄电池储能子系统的负面影响。

A hybrid energy storage system

The utility model provides a hybrid energy storage system, including storage subsystem, flywheel energy storage subsystem, an acquisition unit and a control unit; storage subsystem and flywheel energy storage subsystem composed of storage and load grid connected power systems; the acquisition unit negative voltage and current load; storage battery a subsystem includes a first battery and the second battery in parallel; flywheel energy storage flywheel unit subsystem comprises a plurality of parallel; first, second acquisition unit, the battery is connected with the control unit and the flywheel battery control unit, the first battery and / or second battery low frequency response or flywheel unit with high frequency response. The utility model has the advantages of high frequency response of the flywheel unit of battery energy storage system to protect and extend the first battery and second battery service life, improve the system of the economy; at the same time, to avoid the current and voltage load inherent fluctuation can negative influence to the battery storage subsystem.

【技术实现步骤摘要】
一种混合储能系统
本技术涉及混合储能系统
，具体涉及一种混合储能系统。
技术介绍
目前，常见的储能技术包括化学储能(包括铅酸蓄电池、锂电池、钠硫电池、全钒液流电池和铅炭电池)、物理储能(包括飞轮储能、压缩空气储能和抽水蓄能)、超级电容储能和燃料电池等。各种储能技术各有优点和缺点，根据不同特点将其混合使用，构成混合储能系统，实现较单个储能技术更好的功能，已经成为当前学界和业界研究的热点。目前主要的混合储能系统一般采用功率型储能和能量型储能混合的方式，分别承担储能系统中的高频部分和低频部分，以发挥储能介质各自的优势。目前的技术主要采用蓄电池与超级电容并联，例如：《一种提高锂电池寿命的储能系统运行优化控制方法》(公布号：CN103326428A)设计了一种双电池储能单元主电路结构和协调控制方法。通过超级电容与蓄电池并联，可以减少一部分蓄电池的高频响应，一定程度上延长蓄电池的工作寿命，提高系统的经济性。但是上述混合储能系统中仍存在以下缺陷：超级电容单元和电池单元采取简单的分别独立并联的模式，在电池充放电过程，负载电网固有的电流、电压的波动依旧会对蓄电池产生负面影响，进而影响其寿命。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本技术的目的是提供一种混合储能系统，以解决现有混合储能系统中蓄电池易受到负载电网的电流波动和电压波动的影响，进而影响其寿命的问题，提高系统的经济性。(二)技术方案为了解决上述技术问题，本技术提供一种混合储能系统，包括蓄电池储能子系统、飞轮储能子系统、采集单元和控制单元；其中，所述蓄电池储能子系统和飞轮储能子系统并联构成储能系统，所述储能系统与负载电网连接；所述采集单元用于采集所述负载电网的电流与电压，并与所述控制单元连接；所述蓄电池储能子系统包括并联设置的第一蓄电池与第二蓄电池；所述飞轮储能子系统包括多个并联设置的飞轮单元；所述第一蓄电池、第二蓄电池和飞轮单元均与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述采集单元的反馈信息，控制所述第一蓄电池和/或第二蓄电池向所述负载电网进行低频响应，或，控制所述飞轮单元向所述负载电网进行高频响应。其中，每个所述飞轮单元所在的支路上均串联有AC-DC双向变换器。其中，所述储能系统通过DC-DC双向变换器与负载电网连接。其中，所述飞轮储能子系统还包括滤波电容和平波电感，所述滤波电容与所述飞轮单元并联，所述平波电感与所述飞轮单元串联。其中，每个所述飞轮单元所在的支路上均串联有开关。(三)有益效果本技术提供一种混合储能系统，具有如下优点：1)飞轮单元向负载电网进行高频响应，对蓄电池储能子系统进行保护，使第一蓄电池和/或第二蓄电池向负载电网进行低频响应，延长其工作寿命，提高系统的经济性；2)飞轮单元储能具有效率高，响应速度快，充电时间短等优点，可应用于可再生能源并网、微网、调频调峰以及轨道交通列车制动能回收等工况；3)采集单元采集负载电网的电流与电压，控制单元根据采集数据控制第一蓄电池、第二蓄电池和飞轮单元的运行，避免了负载电网固有的电流、电压的波动对蓄电池储能子系统的负面影响；同时，飞轮单元在蓄电池储能子系统工作时为其提供过电流和过电压的保护。附图说明图1为本技术一种混合储能系统的结构示意图；附图标记说明1-DC-DC双向变换器；2-第一蓄电池；3-第二蓄电池；4-滤波电容；5-平波电感；6-AC-DC双向变换器；7-飞轮单元。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。本专利技术描述的蓄电池，包括但不仅限于铅酸蓄电池、铅炭电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池、碳酸锂电池、钴酸锂电池等各种电化学电池。如图1所示，为本实施例提供的一种混合储能系统，包括蓄电池储能子系统、飞轮储能子系统、采集单元和控制单元。蓄电池储能子系统和飞轮储能子系统并联构成储能系统，储能系统通过DC-DC双向变换器1与负载电网连接。其中，负载电网的母线电压为1500V。采集单元用于采集负载电网的电流与电压，并与控制单元连接。蓄电池储能子系统包括并联设置的第一蓄电池2与第二蓄电池3。本实施例中，第一蓄电池2与第二蓄电池3为18kWh锂电池模组；进一步的，每个18kWh模组包括附属的检测模块、均衡电路和保护模块等部件，其中保护模块具有热管理、电压电流保护等功能。飞轮储能子系统包括多个并联设置的飞轮单元7。本实施例中，飞轮储能子系统由三个250kW/3kWh飞轮单元7并联设置构成；每个飞轮单元由飞轮转子、电动机/发电机、磁轴承及控制器、壳体及真空泵等附属系统组成。进一步的，每个飞轮单元7所在的支路上串联的AC-DC双向变换器6。进一步的，飞轮储能子系统还包括滤波电容4和平波电感5。滤波电容4与飞轮单元7并联，平波电感5与飞轮单元7串联。第一蓄电池2、第二蓄电池3和飞轮单元7均与控制单元连接，控制单元根据采集单元的反馈信息，控制第一蓄电池2和/或第二蓄电池3向负载电网进行低频响应，或，控制飞轮单元7向负载电网进行高频响应。本实施例中，飞轮储能子系统与蓄电池储能子系统的通讯控制接口通过CAN总线、485接口、232串口或I/O接口连接。飞轮单元7的内部通讯包括1组CAN接口和1组RS485接口，它们均用于控制单元与飞轮单元7的交互通讯，既可以控制飞轮单元7的充放电，又可以查询飞轮单元7的运行状态，包括：现有储电量、飞轮转速、电压和电流、温度、飞轮电池腔内真空度、工作模式以及故障模式等。本实施例中，飞轮储能子系统串联有开关K3；第一蓄电池2所在的支路上串联有开关K1；第二蓄电池3所在的支路上串联有开关K2；三个飞轮单元7所在的支路上分别设有开关K4、开关K5、开关K6。控制单元通过上述开关控制第一蓄电池2、第二蓄电池3与飞轮单元7的启停。同时，开关K3主要是在蓄电池储能子系统或飞轮储能子系统故障时，切出飞轮储能子系统；开关K4、开关K5和开关K6主要是在某飞轮单元7故障或检修时，切出某飞轮单元7，保证整个混合储能系统和负载的安全。开关K1-开关K6分别为接触器、断路器、负载开关或熔断器的一种或几种。下面通过具体的过程，进一步详细的说明。采集单元采集负载电网的电压电流等参数，控制单元根据电压和电流确定负本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合储能系统，其特征在于，包括蓄电池储能子系统、飞轮储能子系统、采集单元和控制单元；其中，所述蓄电池储能子系统和飞轮储能子系统并联构成储能系统，所述储能系统与负载电网连接；所述采集单元用于采集所述负载电网的电流与电压，并与所述控制单元连接；所述蓄电池储能子系统包括并联设置的第一蓄电池与第二蓄电池；所述飞轮储能子系统包括多个并联设置的飞轮单元；所述第一蓄电池、第二蓄电池和飞轮单元均与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述采集单元的反馈信息，控制所述第一蓄电池和/或第二蓄电池向所述负载电网进行低频响应，或，控制所述飞轮单元向所述负载电网进行高频响应。

【技术特征摘要】
1.一种混合储能系统，其特征在于，包括蓄电池储能子系统、飞轮储能子系统、采集单元和控制单元；其中，所述蓄电池储能子系统和飞轮储能子系统并联构成储能系统，所述储能系统与负载电网连接；所述采集单元用于采集所述负载电网的电流与电压，并与所述控制单元连接；所述蓄电池储能子系统包括并联设置的第一蓄电池与第二蓄电池；所述飞轮储能子系统包括多个并联设置的飞轮单元；所述第一蓄电池、第二蓄电池和飞轮单元均与所述控制单元连接，所述控制单元根据所述采集单元的反馈信息，控制所述第一蓄电池和/或第二蓄电池向所述负载电网进行低频响应，或...

【专利技术属性】
技术研发人员：任荣杰，李云玉，杨业建，许泓，邹结富，
申请(专利权)人：中节能工程技术研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11