本實用新型涉及電力儲能領(lǐng)域，具體地指一種共直流母線的混合儲能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

儲能作為能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中的重要支撐環(huán)節(jié)，具有削峰填谷、平滑電網(wǎng)波動以及消納清潔能源等重要作用。目前儲能技術(shù)種類繁多，單一的儲能技術(shù)很難同時滿足能量密度、功率密度、系統(tǒng)效率、使用壽命、成本等性能指標(biāo)。超級電容器功率密度大、響應(yīng)速度快、循環(huán)壽命長，但能量密度小，不適合長時間儲能；鋰離子電池能量密度大，電壓平臺寬，不適合補(bǔ)償短時脈沖功率波動；全釩液流電池循環(huán)壽命長，可以大功率深度充放電，但能量密度偏低。因此，在電網(wǎng)應(yīng)用中，儲能的發(fā)展趨勢之一是將兩種或多種儲能技術(shù)進(jìn)行復(fù)合利用最大程度地發(fā)揮各種儲能技術(shù)的優(yōu)勢，降低儲能系統(tǒng)全壽命周期費用，提高儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。

中國專利號201210460685.9公開了一種共直流母線混合儲能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制方法，通過對鋰離子儲能系統(tǒng)和超級電容器儲能系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)了不同類型儲能系統(tǒng)的合理利用，但是該發(fā)明僅限于光伏、儲能以及負(fù)荷在直流系統(tǒng)的應(yīng)用，未涉及混合儲能系統(tǒng)與交流電網(wǎng)的接入。

中國專利號201010197033.1公開了一種混合儲能系統(tǒng)，包含超級電容器和蓄電池組兩種儲能元件，充分發(fā)揮了兩種儲能元件的優(yōu)勢，形成了壽命長、效率高和功率大的混合儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)克服了單一儲能的劣勢，但是缺少容量配置靈活的能量型儲能元件，不適用于大規(guī)模的電力儲能領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的就是要提供一種共直流母線的混合儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了多種性能互補(bǔ)的儲能元件，具有響應(yīng)速度快，系統(tǒng)擴(kuò)容方便，冗余性好，可靠性高等特點，克服了傳統(tǒng)單一儲能元件方案的缺陷。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型所設(shè)計的一種共直流母線的混合儲能系統(tǒng)，它包括電池管理系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和儲能監(jiān)控系統(tǒng)，所述電池管理系統(tǒng)與儲能系統(tǒng)連接，所述儲能系統(tǒng)與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS的輸入端連接，所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS的輸出端與交流電網(wǎng)連接；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS包括雙向DC/DC變換模塊、雙向DC/AC變換模塊、隔離變壓器和PCS控制器，所述雙向DC/DC變換模塊的輸出端通過直流母線與雙向DC/AC變換模塊的輸入端連接，所述雙向DC/AC變換模塊的輸出端與隔離變壓器的輸入端連接；所述PCS控制器分別與雙向DC/DC變換模塊和雙向DC/AC變換模塊連接；所述儲能系統(tǒng)與雙向DC/DC變換模塊的輸入端連接，所述隔離變壓器的輸出端與交流電網(wǎng)連接。

進(jìn)一步地，所述隔離變壓器與交流電網(wǎng)之間設(shè)有隔離開關(guān)。

更進(jìn)一步地，還包括儲能監(jiān)控系統(tǒng)，所述儲能監(jiān)控系統(tǒng)分別與電池管理系統(tǒng)、PCS控制器、隔離開關(guān)和交流電網(wǎng)連接。

作為優(yōu)選項，所述電池管理系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)和雙向DC/DC變換模塊均設(shè)有多個，所述電池管理系統(tǒng)與其對應(yīng)的儲能系統(tǒng)連接，所述儲能系統(tǒng)與其對應(yīng)的雙向DC/DC變換模塊連接，多個所述DC/DC變換模塊均通過直流母線與雙向DC/AC變換模塊連接。

本實用新型的優(yōu)點在于：其集成了多種不同儲能特性的電池單元，克服了傳統(tǒng)單一儲能元件方案的缺陷，最大程度地發(fā)揮了各種儲能單元的優(yōu)點，提高了儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。同時，其能量轉(zhuǎn)換裝置采用了共直流母線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，簡化了系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了多種儲能單元靈活接入交流電網(wǎng)，能有效平抑新能源發(fā)電和配電網(wǎng)中的各種低頻、中頻和高頻波動，提高儲能系統(tǒng)保障電網(wǎng)供電質(zhì)量和供電穩(wěn)定性的能力。

附圖說明

圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：電池管理系統(tǒng)1、儲能系統(tǒng)2、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS3、交流電網(wǎng)4、雙向DC/DC變換模塊5、直流母線6、雙向DC/AC變換模塊7、隔離變壓器8、PCS控制器9、隔離開關(guān)10、儲能監(jiān)控系統(tǒng)11。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述：

如圖1所示的一種共直流母線的混合儲能系統(tǒng)，包括電池管理系統(tǒng)1、儲能系統(tǒng)2、能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS3和儲能監(jiān)控系統(tǒng)11，所述電池管理系統(tǒng)1與儲能系統(tǒng)2連通，所述儲能系統(tǒng)2與能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS3的輸入端連接，所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS3的輸出端與交流電網(wǎng)4連接；所述能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS3包括雙向DC/DC變換模塊5、雙向DC/AC變換模塊7、隔離變壓器8和PCS控制器9，所述雙向DC/DC變換模塊5的輸出端通過直流母線6與雙向DC/AC變換模塊7的輸入端連接，所述雙向DC/AC變換模塊7的輸出端與隔離變壓器8的輸入端連接；所述PCS控制器9分別與DC/DC變換模塊5和雙向DC/AC變換模塊7連接；所述儲能系統(tǒng)2與雙向DC/DC變換模塊7的輸入端連接，所述隔離變壓器8的輸出端通過隔離開關(guān)10與交流電網(wǎng)4連接。所述電池管理系統(tǒng)1、儲能系統(tǒng)2和雙向DC/DC變換模塊5均設(shè)有多個，所述電池管理系統(tǒng)1與其對應(yīng)的儲能系統(tǒng)2連接，所述儲能系統(tǒng)2與其對應(yīng)的雙向DC/DC變換模塊5連接，所述多個DC/DC變換模塊5均通過直流母線6與雙向DC/AC變換模塊7連接。

其還包括儲能監(jiān)控系統(tǒng)11，所述儲能監(jiān)控系統(tǒng)11分別與電池管理系統(tǒng)1、PCS控制器9、隔離開關(guān)10和交流電網(wǎng)4連接。

實際使用時：

電池管理系統(tǒng)1采集儲能系統(tǒng)2的單體電壓、總電壓、總電流、溫度等參數(shù)，監(jiān)視儲能系統(tǒng)2的運行狀態(tài)，保障儲能電池組的安全穩(wěn)定可靠運行。

儲能系統(tǒng)2由具有不同儲能特性的電池單元組成，分別是功率型儲能元件、功率能量混合型儲能元件和能量型儲能元件，不同電池單元之間特性互補(bǔ)，最大程度地發(fā)揮各種儲能技術(shù)的優(yōu)勢。

能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS3實現(xiàn)儲能系統(tǒng)2交直流充放電轉(zhuǎn)換，不同特性的儲能系統(tǒng)2經(jīng)過雙向DC/DC變換模塊5接入直流母線6，雙向DC/AC變換模塊7經(jīng)過隔離變壓器8接入交流電網(wǎng)4，PCS控制器9通過內(nèi)部高速通信總線與雙向DC/DC變換模塊5和雙向DC/AC變換模塊7進(jìn)行實時通信，實現(xiàn)對雙向DC/DC變換模塊5和雙向DC/AC變換模塊7的控制。能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS3具有以太網(wǎng)通信接口，方便與儲能監(jiān)控系統(tǒng)通信，通信協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS-TCP通信規(guī)約。

隔離變壓器8用于隔離交流電網(wǎng)4以及匹配電網(wǎng)電壓。

儲能監(jiān)控系統(tǒng)11通過串口或CAN通信接口與電池管理系統(tǒng)1連接，與PCS控制器9采用以太網(wǎng)進(jìn)行通信，同時控制隔離開關(guān)10的斷開和閉合，通過隔離開關(guān)15的控制實現(xiàn)儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)的接入和斷開。

當(dāng)儲能系統(tǒng)2處于并網(wǎng)運行模式時，儲能監(jiān)控系統(tǒng)11采集交流電網(wǎng)4輸入側(cè)三相電壓、三相電流等運行參數(shù)，根據(jù)交流電網(wǎng)4狀態(tài)以及各儲能系統(tǒng)2的運行參數(shù)控制混合儲能系統(tǒng)2的各儲能單元進(jìn)行恒電流或恒功率充放電控制。

當(dāng)儲能系統(tǒng)2處于離網(wǎng)運行模式時，儲能監(jiān)控系統(tǒng)11控制能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)PCS3由P/Q模式切換到V/f模式，支撐微電網(wǎng)內(nèi)的重要負(fù)荷供電。

最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限于上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。