用于控制电池能量存储系统的方法和电池能量存储系统技术方案

用于控制电池能量存储系统的方法和电池能量存储系统，电池能量存储系统包括至少三个电池能量存储单元(10)、开关装置(40)和控制装置(20)，控制装置被配置成：选择至少两个电池能量存储单元，使得所选择的电池能量存储单元的短路电流之和在短路电流限制以下，该短路电流限制小于所述至少三个电池能量存储单元的短路电流之和，并且使得所选择的电池能量存储单元的放电功率之和或充电功率之和等于或超过功率限制，并且使得所选择的电池能量存储单元的荷电状态在确定的范围内；以及控制开关装置以仅将所选择的至少两个电池能量存储单元耦接至DC电力连接(30)。耦接至DC电力连接(30)。耦接至DC电力连接(30)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于控制电池能量存储系统的方法和电池能量存储系统


[0001]本专利技术涉及用于控制电池能量存储系统的方法和电池能量存储系统。

技术介绍

[0002]电池能量存储装置(BES)正在变得更加普遍，并且例如可以与并网光伏系统(grid connected photovoltaic systems)结合使用。并网光伏(PV)系统可能需要将能量存储装置(例如BES)与PV发电机并联，以使自然波动的PV输出功率平滑。随着公用事业规模中的PV电站尺寸变大，使输出平滑所需的BES系统也可能增长到相当大的尺寸。
[0003]为了设计大规模的BES系统，单个电池单元可能需要串联连接以获得电池模块，电池模块可以具有例如几十到几百伏的电压，并且然后这些电池模块可以串联连接，从而形成电池架以达到例如700至1500Vdc的电压，这取决于电池和系统特性。如果达到低压侧的电压上限(例如1500Vdc)，则扩大BES系统尺寸的唯一选择可以是并行连接电池架，以提高BES系统的电流输出。例如，典型的电池架能量容量可能从几十kWh到几百kWh变化。因此，例如，如果需要8MWh的BES系统，则需要并行安装80件100kWh的电池架。一个电池架可以根据所使用的电池单元技术输出大约5至10kA的预期短路电流。例如，因此8MWh的BES可以输出大约400至800kA(DC)的预期短路电流。这种水平的短路电流可能对下游电气部件(如母线系统、接触器、断路器等)产生巨大的作用力，这样的部件可能无法承受这种水平。
[0004]电池架可以具有内部熔断器保护，以将电池架的输出短路电流限制在低于预期短路电流值的水平。例如，输出10kA预期短路电流的电池架可以被限制为输出仅5至8kA的短路电流。然而，这可能仍然不足以将大规模(例如>1MWh)BES系统的短路峰值电流水平限制在通常由下游电气部件承受的水平(例如50至100kA)。例如表示为额定电流的部件电流耐受通常可以指示部件结构保持完整并且通常没有任何不可接受的损坏(例如没有变形、裂缝、绝缘水平损失或可能导致系统安全性降低的任何这样的行为)的能力。例如，有时部件电流耐受可能是验证水平的问题，并且因此部件的电流耐受水平也可以指例如部件的类型测试额定值，即使部件实际上可以在较大的电流值下保持完整。BES系统优选地被设计为保持在用于构建该系统的部件的限制范围内，因此，例如，即使BES系统中的单个部件也可以限制允许的最大短路电流水平。
[0005]电池架也可以具有DC接触器，以将电池架从下游系统断开连接，但是这样的接触器通常只能连接/断开连接高达标称电流或稍大(例如1至3倍)的电流。因此，接触器不可以用于短路保护。
[0006]由于电池架的较小内部电感水平，BES系统的电子电路可能具有非常低的L/R比，例如大约1至3ms，这意味着除非受到某种短路保护装置的限制，否则短路电流可以非常迅速地达到预期的电流水平。电路断路器可能不会对如此快速的电流升高提供电流限制，因为它们可能具有例如大约30至50ms的操作时间。高速半导体应用熔断器可以在一些动作最快的短路保护装置中，但是即使它们也可能难以将高短路电流切断到下游装置可容忍的水平。固态半导体器件(例如，IGBT等)可以能够在短路电流上升到过高水平之前足够快地对
短路电流进行限制，但是它们通常需要电控制器来操作半导体器件的开关动作，并且这样的电控制器可能容易出现故障，并且因此不能被信任作为唯一的保护装置。此外，与诸如熔断器的无源保护装置相比，固态半导体装置及其辅助控制装备增加了系统的复杂性，并且因此可能更昂贵。
[0007]因此，存在这样的问题：尽管需要高容量的BES系统，但BES系统的总能量容量可能会受到BES系统中使用的和/或连接至BES系统的部件的短路电流容限的限制。

技术实现思路

[0008]因此，本专利技术的目的是提供一种方法和用于实现该方法的设备，以便解决或至少减轻上述问题，或者至少提供一种替选解决方案。本专利技术的目的通过一种方法、一种计算机程序产品、一种电池能量存储系统和一种电气系统来实现，其特征在于独立权利要求中所述的内容。从属权利要求中描述了本专利技术的优选实施方式。
[0009]本专利技术基于以下构思：从BES系统的多个电池能量存储单元中选择两个或更多个电池能量存储单元，使得所选择的电池能量存储单元的短路电流之和在短路电流限制以下，该短路电流限制小于所述多个电池能量存储单元的短路电流之和；并且仅将所选择的电池能量存储单元连接至BES系统的DC电力连接。
[0010]本专利技术的解决方案的优点是可以增加BES系统的能量容量，因为在给定时间通过BES系统的DC电力连接可用的短路电流限于所选择的电池能量存储单元的短路电流之和。因此，在实践中，通过利用所公开的解决方案，短路电流限制不限制例如在BES系统中可以存在的BES单元的数量，这然后可以允许甚至几十MWh的能量存储容量或更多的能量存储容量可用于相关电力系统。
附图说明
[0011]下面，将结合优选实施方式并参照附图来更详细地描述本专利技术，在附
[0012]图中：
[0013]图1示出了根据实施方式的电池能量存储的示例；
[0014]图2示出了根据实施方式的电池能量存储系统的示例；
[0015]图3示出了根据实施方式的流程图；
[0016]图4示出了根据实施方式的流程图；
[0017]图5示出了根据实施方式的图；
[0018]图6示出了根据实施方式的图；
[0019]图7示出了根据实施方式的图；以及
[0020]图8示出了根据实施方式的图。
具体实施方式
[0021]本专利技术的应用不限于任何特定系统，但是其可以结合各种电气系统使用。此外，例如，本专利技术的使用不限于采用任何特定基频或任何特定电压水平的系统。
[0022]图1示出了可能的电池能量存储(BES)单元10的简化示例。图1的示例性电池能量存储单元可以包括一个或更多个电池模块11，这些电池模块11可以彼此串联和/或并联连
接以提供例如具有期望的电压和电力特性的DC输出DC+、DC
‑
。每个电池模块11可以包括一个或更多个电池单元。电池单元可以是任何种类的可充电电池单元，例如铅酸电池单元、镍镉(NiCd)电池单元、镍金属氢化物(NiMH)电池单元、锂离子(Li
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ion)电池单元和锂离子聚合物(Li
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ion聚合物)电池单元或不同类型的电池单元的组合。电池能量存储单元10的示例是一个电池架或者连接在一起的两个或更多个电池架。例如，图1的示例性电池能量存储单元10还可以包括用于管理和监视电池模块11的电池管理系统(BMS)12。例如，BMS12可以确定电池能量存储单元10的荷电状态(SOC)和/或健康状态(SOH)值，以及/或者负责能量存储单元10内各个单元的能量(电压)的平衡。电池能量存储单元10还可以包括其他部件，例如，熔断器和开关。应当注意，除了物理单元之外，本文中使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于控制电池能量存储系统的方法，所述电池能量存储系统包括至少三个电池能量存储单元(10)、DC电力连接(30)和设置在所述至少三个电池能量存储单元(10)与所述DC电力连接(30)之间的开关装置(40)，其中，所述开关装置(40)被配置成能够将所述至少三个电池能量存储单元(10)中的每一个单独耦接至所述DC电力连接(30)以及从所述DC电力连接(30)断开耦接，所述方法包括：a)从所述至少三个电池能量存储单元(10)中选择(110；210)至少两个电池能量存储单元，使得所选择的至少两个电池能量存储单元的短路电流之和在短路电流限制以下，其中，所述短路电流限制小于所述电池能量存储系统的所述至少三个电池能量存储单元(10)的短路电流之和，并且使得所选择的至少两个电池能量存储单元的放电功率之和或充电功率之和等于或超过功率限制，并且使得所选择的至少两个电池能量存储单元的荷电状态在确定的范围内；以及b)控制(120；220)所述开关装置(40)以仅将所选择的至少两个电池能量存储单元耦接至所述DC电力连接(30)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定的范围是分别针对所述电池能量存储单元(10)的充电模式和所述电池能量存储单元的放电模式确定的。3.根据权利要求1或2所述的方法，包括：监视(140；240)耦接至所述DC电力连接(30)的所选择的至少两个电池能量存储单元的荷电状态；以及在耦接至所述DC电力连接的所选择的至少两个电池能量存储单元中的至少一个的荷电状态在所述确定的范围之外的情况下，重复步骤a)和步骤b)。4.根据权利要求3所述的方法，其中，在重复步骤a)时，所述选择(110；210)包括重新选择其荷电状态在所述确定的范围内的至少一个先前选择的电池能量存储单元。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中，在重复步骤b)时，控制所述开关装置，以在从先前选择的电池能量存储单元到新选择的电池能量存储单元的转换期间，始终保持至少一个电池能量存储单元(10)耦接至所述DC电力连接(30)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述开关装置(40)被配置成能够将所述至少三个电池能量存储单元(10)中的每一个单独直接耦接至所述DC电力连接(30)以及从所述DC电力连接(30)断开耦接。7.一种计算机程序产品，包括计算机程序代码，其中，所述程序代码在计算机中的执行使得所述计算机执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。8.一种电池能量存储系统，包括：至少三个电池能量存储单元(10)；DC电力连接(30)；设置在所述至少三个电池...

【专利技术属性】
技术研发人员：米科，
申请(专利权)人：ABB瑞士股份有限公司，
类型：发明
国别省市：