分布式储能系统及分布式储能控制方法技术方案

本申请公开了一种分布式储能系统及分布式储能控制方法，可解决电池集中放置的安全问题以及电池荷电状态差异问题。分布式储能系统，包括：能量模块、移相变压器模块；能量模块包括多个并联连接的分布式储能单元，分布式储能单元包括电池包和变流器组合封装的能量块，电池包由多个串联的电芯构成，变流器采用三相两电平结构；移相变压器模块包括移相多绕组变压器副边、移相多绕组变压器原边，移相多绕组变压器副边的单边绕组数目与能量模块中分布式储能单元的数目相同；每个分布式储能单元的能量块一一对应连接于移相多绕组变压器副边中的不同绕组，移相多绕组变压器副边与移相多绕组变压器原边通过磁芯耦合，用于完成升压并网运行或独立离网运行。网运行或独立离网运行。网运行或独立离网运行。

【技术实现步骤摘要】
分布式储能系统及分布式储能控制方法


[0001]本申请涉及电力电子控制领域，尤其涉及到一种分布式储能系统及分布式储能控制方法。

技术介绍

[0002]储能系统是电力生产中“采
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发
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输
‑
配
‑
用
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储”中重要的一环，集中式储能系统采用MW级大功率DC/AC，电池采用电池柜或电池架独立设计并在集装箱内进行集成，然而电池的集中布置一方面在火灾发生时，易扩大火势，另一方面因为温度不平衡使得部分电池无法工作在理想温度下，从而进一步导致电池荷电状态(State of Charge，SOC)差异。
[0003]目前采用级联方案(级联方案中，每相由若干个H桥模块级联构成单相能量链，3个单相能量链构成三相系统进行并网)解决电池集中放置安全问题和电池荷电状态(State of Charge，SOC)差异问题，但是在该方式下电池电流中存在大比例的二倍频电流波动，使得电池发热并对电池寿命造成影响。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种分布式储能系统及分布式储能系统控制方法，能够解决电池集中放置的安全问题以及电池荷电状态差异的问题。
[0005]为实现上述目的，本申请提供了一种分布式储能系统，所述系统包括：能量模块、移相变压器模块；
[0006]所述能量模块包括多个并联连接的分布式储能单元，所述分布式储能单元包括电池包和变流器组合封装的能量块，其中，所述电池包由多个串联的电芯构成，所述变流器采用三相两电平结构；
[0007]所述移相变压器模块包括移相多绕组变压器副边、移相多绕组变压器原边，所述移相多绕组变压器副边的单边绕组数目与所述能量模块中所述分布式储能单元的数目相同；
[0008]每个所述分布式储能单元的能量块一一对应连接于所述移相多绕组变压
[0009]器副边中的不同绕组，所述移相多绕组变压器副边与所述移相多绕组变压器原边通过磁芯耦合，形成并联运行系统，用于支持完成升压并网运行或独立离网运行。
[0010]可选地，所述电池包中串联电芯的数量为30～60节。。
[0011]可选地，所述变流器中的开关器件采用低压MOSFET并联设计。
[0012]可选地，所述系统，还包括：采样模块、控制模块；
[0013]所述控制模块包括至少一个集中控制器和多个分布式控制器，所述多个分布式控制器一一部署在所述多个分布式储能单元中，所述采样模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述能量模块连接；
[0014]所述采样模块用于采集并网点的三相交流电压和三相交流电流，并将所述三相交流电压和所述三相交流电流发送至所述集中控制器，以使所述集中控制器根据所述三相交
流电压和所述三相交流电流计算每个所述分布式储能单元的差异电流指令；
[0015]所述分布式控制器与集中控制器连接，用于根据所述差异电流指令输出各个所述分布式储能单元的控制信号，并根据所述控制信号控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡。
[0016]可选地，所述变流器采用三相两电平结构，包括开关管和续流二极管，所述续流二极管连接于所述开关管的集电极和发射极之间，用于在所述开关管关断时为感性负载的电动势提供击穿通路从而避免所述开关管被击穿损坏。
[0017]可选地，所述集中控制器，包括：功率计算单元、锁相环单元、电池能量均衡单元、外环控制单元；
[0018]所述功率计算单元，用于将所述采集模块采集到的并网点的三相交流电压和三相交流电流相乘得到功率实际值；
[0019]所述锁相环单元，用于将所述采集模块采集到的并网点的三相交流电压输出为电网角度；
[0020]所述电池能量均衡单元，用于计算所述分布式储能单元的直流电流修正量；
[0021]所述外环控制单元，用于计算功率参考值与所述功率实际值的差，并将所述功率参考值与所述功率实际值的差通过比例积分调节器或比例谐振调节器控制输出直流电流指令，根据所述直流电流修正量对所述直流电流指令进行修正，输出每个所述分布式储能单元的差异电流指令。
[0022]可选地，所述分布式控制器包括内环控制单元、PWM调制单元，故障检测单元；
[0023]所述内环控制单元与所述外环控制单元连接，用于接收所述外环控制单元输出的所述差异电流指令，将所述差异电流指令与直流电流实际值经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制后，输出各个所述分布式储能单元的直流电压，将所述直流电压与所述电网角度经过矩阵变换得到控制信号，其中，所述控制信号为三相电压调制波信号；
[0024]所述PWM调制单元与所述内环控制单元连接，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号进行比相调制，控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡；
[0025]所述故障检测单元用于对分布式储能单元进行实时故障检测，并在检测存在故障时向所述集中控制器发送封波停机信号，以使所述集中控制器基于所述封波停机信号实现非全系统运行控制。
[0026]可选地，所述集中控制器还包括第一通讯单元，所述分布式控制器还包括第二通讯单元，所述第一通讯单元和所述第二通讯单元用于建立所述集中控制器和所述分布式控制器之间的通讯连接，以使所述所述集中控制器基于所述通讯连接向所述分布式控制器发送控制信号。
[0027]根据本申请的另一个方面，还提供了一种分布式储能控制方法，该方法应用于上述分布式储能系统，包括：
[0028]计算采样模块采集的功率参考值与功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器调节器控制，输出第一直流电流指令；
[0029]根据分布式储能单元数量均分所述第一直流电流指令，得到各个分布式储能单元的第二直流电流指令；
[0030]计算采样模块采集的功率参考值与功率实际值的差，经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制，输出第一直流电流指令；
[0031]根据分布式储能单元数量均分所述第一直流电流指令，得到各个分布式储能单元的第二直流电流指令；
[0032]利用电池能量均衡单元计算各个所述分布式储能单元的直流电流修正量；
[0033]外环控制单元根据所述直流电流修正量与所述第二直流电流指令计算各个所述分布式储能单元的差异电流指令；
[0034]内环控制单元将所述差异电流指令与直流电流实际值经过比例积分调节器或比例谐振调节器控制后，输出各个所述分布式储能单元的直流电压，将所述直流电压和锁相环单元输出的电网角度经过矩阵变换得到控制信号，利用PWM调制单元根据所述控制信号进行比相调制，控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡，其中，所述控制信号为三相电压调制波信号。
[0035]优选地，所述利用电池能量均衡单元计算各个所述分布式储能单元的直流电流修正量，包括：
[0036]接收各个所述分布式储能单元的电池荷电状态值，并计算所有所述分布式储能单元对应所述电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式储能系统，其特征在于，所述系统包括：能量模块、移相变压器模块；所述能量模块包括多个并联连接的分布式储能单元，所述分布式储能单元包括电池包和变流器组合封装的能量块，其中，所述电池包由多个串联的电芯构成，所述变流器采用三相两电平结构；所述移相变压器模块包括移相多绕组变压器副边、移相多绕组变压器原边，所述移相多绕组变压器副边的单边绕组数目与所述能量模块中所述分布式储能单元的数目相同；每个所述分布式储能单元的能量块一一对应连接于所述移相多绕组变压器副边中的不同绕组，所述移相多绕组变压器副边与所述移相多绕组变压器原边通过磁芯耦合，形成并联运行系统，用于支持完成升压并网运行或独立离网运行。2.根据权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述电池包中串联电芯的数量为30～60节。3.根据权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述变流器中的开关器件采用低压MOSFET并联设计。4.根据权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述系统还包括：采样模块、控制模块；所述控制模块包括至少一个集中控制器和多个分布式控制器，所述多个分布式控制器一一部署在所述多个分布式储能单元中，所述采样模块与所述控制模块连接，所述控制模块与所述能量模块连接；所述采样模块用于采集并网点的三相交流电压和三相交流电流，并将所述三相交流电压和所述三相交流电流发送至所述集中控制器，以使所述集中控制器根据所述三相交流电压和所述三相交流电流计算每个所述分布式储能单元的差异电流指令；所述分布式控制器与集中控制器连接，用于根据所述差异电流指令输出各个所述分布式储能单元的控制信号，并根据所述控制信号控制所述多个分布式储能单元的充放电功率以及电池荷电状态均衡。5.根据权利要求1所述的分布式储能系统，其特征在于，所述变流器采用三相两电平结构，包括开关管和续流二极管，所述续流二极管连接于所述开关管的集电极和发射极之间，用于在所述开关管关断时为感性负载的电动势提供击穿通路从而避免所述开关管被击穿损坏。6.根据权利要求4所述的分布式储能系统，其特征在于，所述集中控制器，包括：功率计算单元、锁相环单元、电池能量均衡单元、外环控制单元；所述功率计算单元，用于将所述采集模块采集到的并网点的三相交流电压和三相交流电流相乘得到功率实际值；所述锁相环单元，用于将所述采集模块采集到的并网点的三相交流电压输出为电网角度；所述电池能量均衡单元，用于计算所述分布式储能单元的直流电流修正量；所述外环控制单元，用于计算功率参考值与所述功率实际值的差，并将所述功率参考值与所述功率实际值的差通过比例积分调节器或比例谐振调节器控制输出直流电流指令，根据所述直流电流修正量对所述直流电流指令进行修正，输出每个所述分布式储能单元的差异电流指令。
7.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘永奎，刘亚涛，廖正军，张新涛，高建华，
申请(专利权)人：西安奇点能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：