本发明专利技术公开了一种限制电网取能的光储充能源管理系统，包括电网和光储充系统，光储充系统接入电网，包括依次连接的光伏板、DC/DC、高压箱、电池PACK，所述高压箱和DC/DC还连接PCS；光伏板将太阳能转化为直流电，并通过DC/DC转化为适合光储充系统的直流电；高压箱管理和分配能量流至电池PACK，电池PACK接收并存储来自光伏板的电能，高压箱同时控制直流和PCS连接的通断，并通过高压箱中的二级BMS进行监控和管理；PCS将高压箱和DC/DC的直流电转换为交流电，充电桩通过连接PCS以获取交流电，为设备充电。本发明专利技术利用了新能源光伏和储能技术，在充分利用电网电能的同时，限制电网的取电功率，不超过电网的最大限制值。
1、中国新能源汽车市场保持了强劲的增长态势。随着新能源车使用的增加，越来越多的公共场所需要增设新能源车的大功率充电桩，而支持快充的充电桩功率越来越大，常规的已经达到60kw，功率高的可能达到100kw或者更多。
2、如果扩充多个充电桩位出来，功率相对用已有的供电系统需要增加较大的功率(假设配置4个60kw的充电头就要240kw的功率，在原有的配电系统上增加240kw的功率)，面临用电台区或者电网供电的进线承担不了新增的充电桩功率，而需要向电网公司申请扩容的情况。即现有技术采用配电系统扩容来解决电网供电容量不足以支撑新增充电桩的问题。扩容面临较大的整改和长时间的停电，甚至可能需要更换台区配电变压器。
3、部分专利提出了光伏+储能的方案，光伏和储能采用交流耦合，光伏有单独的光伏逆变器(dc/ac)独立运行，这种架构光伏利用率低，弃光严重。同时系统控制系统里，光伏作为电网供电的补充，只起到减少电网取电电能的作用，没有根据实际负荷大小实时限制从电网取电的功率，并没有解决电网取电功率的限制，即使使用这套光储充系统一样需要对现有的配电系统扩容。同时，现有技术也没有对于多台光储充系统之间没有整体协调的系统，按照优先级获取电网的功率，导致系统不能按照最佳储能方式储能电能。当前已经应用的系统多数光伏采用交流耦合，利用效率低；另外由于没有自动并离网切换设备，不支持并离网的切换，只能并网运行，一旦电网停电，充电桩就无法充电。
>技术实现思路1、针对上述缺陷，本专利技术提供了一种限制电网取能的光储充能源管理系统，利用新能源光伏和储能技术设计了光储充能源管理系统，在充分利用电网电能的同时，限制电网的取电功率，不超过电网的最大限制值，同时为了配合系统，最大限度低发挥光伏和储能的作用，在常规方案的系统架构和硬件设计上也做了优化。
2、技术方案：
3、一种限制电网取能的光储充能源管理系统，包括电网和光储充系统，光储充系统接入电网，包括依次连接的光伏板、dc/dc变换器、高压箱、电池pack，所述高压箱和dc/dc变换器还连接pcs；光伏板将太阳能转化为直流电，并通过dc/dc变换器转化为适合光储充系统的直流电；高压箱管理和分配能量流至电池pack，电池pack接收并存储来自光伏板的电能，高压箱同时控制直流和pcs连接的通断，并通过高压箱中的二级bms进行监控和管理；pcs将高压箱和dc/dc变换器的直流电转换为交流电，充电桩通过连接pcs以获取交流电，为设备充电。
4、作为优选，管理系统还包括储能支路电表，储能支路电表一端接入电网，另一端通过sts与pcs连接，基于sts实现电网和光储充系统之间的切换；所述管理系统还包括总电表，总电表接入电网的总线。
5、作为优选，系统还包括站控能源管理系统ems，ems监控整个系统的能量流，ems与总电表、储能支路电表、sts、pcs、高压箱、dc/dc变换器和充电桩通讯连接，根据充电需求、光伏板输出功率和电网状况，控制各组件的工作状态。
6、作为优选，ems通过dc/dc变换器监控光伏板的输出功率，ems通过高压箱监控电池pack的状态，当光伏板输出功率较高且电网需求较低时，ems指示dc/dc变换器将多余的电能存储到电池pack中；当电网需求较高且光伏板输出不足时，ems指示电池pack放电；ems根据电池pack的soc和健康状况调整充电和放电策略。
7、作为优选，ems通过pcs控制直流电和交流电的转换，当需要电池pack放电供给电网或充电桩时，ems指示pcs进行直流到交流的转换；当需要电网取电存储到电池pack时，ems指示pcs进行交流到直流的转换。
8、作为优选，ems通过充电桩监控充电需求，当充电桩有充电需求时，ems指示pcs将直流电转换为交流电供给充电桩；当电网需求较高且光伏板输出不足时，ems优先使用电池pack的电能供给充电桩。
9、作为优选，一个光储充能源管理系统对应一台光储充一体机，当需要多个充电桩时，将多台光储充一体机并联在交流电气线上，同时ems连接到一台以太网交换机，配置其中一台ems为主机，其他光储充一体机的ems为从机，此时总电表只与作为主机的ems进行通讯。
10、作为优选，ems的能量管理策略为：对于n台光储充一体机并联而成的系统，对于第i个光储充一体机，1≤i≤n，电池储能当前剩余的容量为wi；并网状态，任何一个光储充一体机，
11、当wi>96％时，其站控ems控制此设备光伏的能量不再用于充电，其pcs将光伏的电全部转换成交流电并入电网；
12、当30％≤wi≤96％时，其设备内部pcs的输出功率为充电桩的输出功率，光伏以能获取到的最大功率给充电桩供电，多余的用于给电池充电；
13、当10％≤wi≤30％，且其连接的充电枪头对外充电时，为第一优先级电网取电状态，若主机检测到有第一优先级电网取电的光储充一体机，则主控ems根据当前总表的功率给其补充电网功率；
14、当wi＜10％时，为第二优先级电网取电状态，此时亮容量低的告警灯且停止充电枪头的输出，如果此时没有第一优先级电网取电状态的光储充一体机，则主控ems根据当前总表的功率给其补充电网功率。
15、作为优选，ems的能量管理策略为：设电网能提供的最大功率为pm，总电表的功率为pf，充电桩消耗的功率为poi，光伏提供的功率为pgi，电池最大的充电功率为pc，当wi>96％时，主控ems判断若所有wi>96％的光储充一体机满足σpgi≤pf-10kwh，则光伏全部并网；如果所有wi>96％的光储充一体机σpgi>pf-10kwh，则主控ems计算百分比系数u，使得u×(σpgi)＝pf-10kwh，主控ems将系数u下发给每个wi>96％的光储充一体的站控ems，作为从机的站控ems按照u*pgi去设置mppt取得的最大限制功率；并网后主控ems实时监测pf，如果pf≠10kw，则增大或减小u，使得pf>10kw但又最接近10kw。
16、作为优选，ems的能量管理策略为：当wi≤30％时，进一步判断pm和pf的大小，当pm-pf>10kw时，主控ems按照δp＝(pm-pf)/n给各个第一优先级电网取电的光储充一体机分配电网取电最大功率，n为第一优先级电网取电的光储充一体机数量；第一优先级电网取电的光储充一体机分配到功率后，对于10％≤wi≤30％的光储充一体机，pcs输出的功率由poi变成poi-δp，而且优先用光伏的功率；对于wi＜10％的光储充一体机，pcs充电功率为δp，如果δp+pgi<pc，则按照总功率δp+pgi为电池充电，如果p+pgi>pc，则按照总功率pc为电池充电，减少电网取电功率确保总充电功率不大于pc，待容量大于20％后退出第二优先级电网取电状态。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，包括电网和光储充系统，光储充系统接入电网，包括依次连接的光伏板、DC/DC变换器、高压箱、电池PACK所述高压箱和DC/DC变换器还连接PCS，所述光伏板将太阳能转化为直流电，并通过DC/DC变换器转化为适合光储充系统的直流电；所述高压箱管理和分配能量流至电池PACK，电池PACK接收并存储来自光伏板的电能，高压箱同时控制直流和PCS连接的通断，并通过高压箱中的二级BMS进行监控和管理；所述PCS将高压箱和DC/DC变换器的直流电转换为交流电，充电桩通过连接PCS以获取交流电，为设备充电。
2.根据权利要求1所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，所述管理系统还包括储能支路电表，储能支路电表一端接入电网，另一端通过STS与PCS连接，基于STS实现电网和光储充系统之间的切换；所述管理系统还包括总电表，总电表接入电网的总线。
3.根据权利要求2所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，所述系统还包括站控能源管理系统EMS，EMS监控整个系统的能量流，EMS与总电表、储能支路电表、STS、PCS、高压箱、DC/DC变换器和充电桩通讯连接，根据充电需求、光伏板输出功率和电网状况，控制各组件的工作状态。
4.根据权利要求3所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，EMS通过DC/DC变换器监控光伏板的输出功率，EMS通过高压箱监控电池PACK的状态，当光伏板输出功率高于电网需求功率时，EMS指示DC/DC变换器将多余的电能存储到电池PACK中；当电网需求高于光伏板输出功率时，EMS指示电池PACK放电；EMS根据电池PACK的SOC和健康状况调整充电和放电策略。
5.根据权利要求3所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，EMS通过PCS控制直流电和交流电的转换，当需要电池PACK放电供给电网或充电桩时，EMS指示PCS进行直流到交流的转换；当需要电网取电存储到电池PACK时，EMS指示PCS进行交流到直流的转换。
6.根据权利要求3所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，EMS通过充电桩监控充电需求，当充电桩有充电需求时，EMS指示PCS将直流电转换为交流电供给充电桩；当电网需求功率光伏板不足以提供时，EMS将同时使用电池PACK的电能作为光伏能量的补充供给充电桩。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，一个光储充能源管理系统对应一台光储充一体机，当需要多个充电桩时，将多台光储充一体机并联在交流电气线上，同时EMS连接到一台以太网交换机，配置其中一台EMS为主机，其他光储充一体机的EMS为从机，此时总电表只与作为主机的EMS进行通讯。
8.根据权利要求7所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，EMS的能量管理策略为：对于n台光储充一体机并联而成的系统，对于第i个光储充一体机，1≤i≤n，电池储能当前剩余的容量为wi，根据wi的数值分为四个档位：高电量状态、中高电量状态、中低电量状态、低电量状态，各状态量的门限数值通过主控EMS设置调节；并网状态，任何一个光储充一体机，
9.根据权利要求8所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，EMS的能量管理策略为：设电网能提供的最大功率为Pm，总电表的功率为Pf，充电桩消耗的功率为Poi，光伏提供的功率为Pgi，电池最大的充电功率为Pc，处于高电量状态时，主控EMS判断若所高电量状态的光储充一体机满足ΣPgi≤Pf-设定值，则光伏能量全部用于并网；如果所有高电量状态的光储充一体机ΣPgi>Pf-设定值，则主控EMS计算百分比系数u，使得u×(ΣPgi)＝Pf-设定值，主控EMS将系数u下发给每个高电量状态的光储充一体机的站控EMS，作为从机的站控EMS按照u*Pgi去设置MPPT取得的最大限制功率；并网后主控EMS实时监测Pf，如果Pf≠设定值，则增大或减小u，使得Pf>设定值但又最接近设定值。
10.根据权利要求9所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，EMS的能量管理策略为：处于中低和低电量状态时，进一步判断Pm和Pf的大小，当Pm-Pf>设定值时，主控EMS按照ΔP＝(Pm-Pf)/n给各个第一优先级电网取电的光储充一体机分配电网取电最大功率，n为第一优先级电网取电的光储充一体机数量；第一优先级电网取电的光储充一体机分配到功率后，对于中低电量状态的光储充一体机，PCS输出的功率由Poi变成Poi-ΔP，而且优先用光伏的功率；对于低电量状态的光储充一体机，PCS充电功率为ΔP，如...
【技术特征摘要】
1.一种限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，包括电网和光储充系统，光储充系统接入电网，包括依次连接的光伏板、dc/dc变换器、高压箱、电池pack所述高压箱和dc/dc变换器还连接pcs，所述光伏板将太阳能转化为直流电，并通过dc/dc变换器转化为适合光储充系统的直流电；所述高压箱管理和分配能量流至电池pack，电池pack接收并存储来自光伏板的电能，高压箱同时控制直流和pcs连接的通断，并通过高压箱中的二级bms进行监控和管理；所述pcs将高压箱和dc/dc变换器的直流电转换为交流电，充电桩通过连接pcs以获取交流电，为设备充电。
2.根据权利要求1所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，所述管理系统还包括储能支路电表，储能支路电表一端接入电网，另一端通过sts与pcs连接，基于sts实现电网和光储充系统之间的切换；所述管理系统还包括总电表，总电表接入电网的总线。
3.根据权利要求2所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，所述系统还包括站控能源管理系统ems，ems监控整个系统的能量流，ems与总电表、储能支路电表、sts、pcs、高压箱、dc/dc变换器和充电桩通讯连接，根据充电需求、光伏板输出功率和电网状况，控制各组件的工作状态。
4.根据权利要求3所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，ems通过dc/dc变换器监控光伏板的输出功率，ems通过高压箱监控电池pack的状态，当光伏板输出功率高于电网需求功率时，ems指示dc/dc变换器将多余的电能存储到电池pack中；当电网需求高于光伏板输出功率时，ems指示电池pack放电；ems根据电池pack的soc和健康状况调整充电和放电策略。
5.根据权利要求3所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，ems通过pcs控制直流电和交流电的转换，当需要电池pack放电供给电网或充电桩时，ems指示pcs进行直流到交流的转换；当需要电网取电存储到电池pack时，ems指示pcs进行交流到直流的转换。
6.根据权利要求3所述的限制电网取能的光储充能源管理系统，其特征在于，ems通过充电桩监控充电需求，当充电桩有充电需求时，ems指示pcs将直流电转换为交流电供给充电桩；当电网需求功率光伏板不足以提供时，ems将同时使用电池pack的电能作为光伏能量的补充供给充电桩。
7.根据权利要求1-6任意一...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁武锋，陆瀚，连俊山，王强，虞海涛，
申请(专利权)人：中电变压器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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