專利名稱：一種兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著人民生活水平的日益提高和環(huán)境保護意識的日益增強，人們對綠色電能的需 求將會越來越大。近幾年隨著科技的飛速發(fā)展，風(fēng)能、太陽能等各種新型綠色環(huán)保能源的 將會不斷普及使用。作為調(diào)峰填谷的"儲能電站"將會引來發(fā)展高峰。而儲能電站必須使 用各種電池儲能系統(tǒng)來存儲電能，目前儲能電站使用各種電池儲能系統(tǒng)存在四種難以克服 缺點，第一種是儲能系統(tǒng)的電池儲能單元轉(zhuǎn)換效率低最多在70%左右，存在大量能量損耗； 第二種是使用有害材料或?qū)Νh(huán)境造成巨大污染電池儲能單元，不符合環(huán)保要求；第三種是 技術(shù)限制使儲能系統(tǒng)容量小，存儲電能有限，越來越不能滿足實際電能使用需求；第四種是 電池儲能單元壽命短，性能不穩(wěn)定，造成采購成本和運營成本偏高，使電站的效益低。現(xiàn)有 技術(shù)的這四種缺點將會使儲能電站的應(yīng)用受到嚴(yán)重制約，無法更好的滿足人民群眾生產(chǎn)和 生活的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，它不但擴展性強，而且可以對電池 進行智能化管理，有效地延長使用壽命。 本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，它包括儲能管理系 統(tǒng)和鎳氫電池儲能裝置，儲能管理系統(tǒng)包括客戶總監(jiān)控系統(tǒng)和若干分段監(jiān)控管理系統(tǒng)，鎳 氫電池儲能裝置由若干組鎳氫電池儲能單元并聯(lián)而成，在每組鎳氫電池儲能單元上設(shè)有儲 能單元管理模塊，客戶總監(jiān)控系統(tǒng)的每個控制端口通過外總線網(wǎng)絡(luò)與每個分段監(jiān)控管理系 統(tǒng)的一組接口形成雙向數(shù)據(jù)傳輸連接，每個分段監(jiān)控管理系統(tǒng)的另一組控制接口通過內(nèi)總 線網(wǎng)絡(luò)與儲能單元管理模塊雙向連接，儲能單元管理模塊與鎳氫電池儲能單元形成雙向數(shù) 據(jù)傳輸連接。 所述的儲能單元管理模塊獨立實時監(jiān)測鎳氫電池儲能單元的狀態(tài)參數(shù)，計算荷電 量，并將參數(shù)通過內(nèi)總線網(wǎng)絡(luò)傳輸給分段監(jiān)控管理系統(tǒng)；分段管理系統(tǒng)接收每組鎳氫電池 儲能單元的狀態(tài)參數(shù)并進行處理成狀態(tài)信息或者接收客戶總監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的指令，客戶總 監(jiān)控系統(tǒng)接收分段管理系統(tǒng)發(fā)出狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息和外部能量需求進行決策并對分 段管理系統(tǒng)發(fā)出指令對儲能系統(tǒng)進行使用。所述的每個鎳氫電池儲能單元由若干鎳氫儲能 電池并聯(lián)而成，在鎳氫儲能電池的正極依次連接有熔斷器和正極二極管，在正極二極管的 兩端并聯(lián)有直流接觸器I，在鎳氫儲能電池的負(fù)極連接有負(fù)極二極管，在負(fù)極二極管的兩端 并聯(lián)有直流接觸器II。所述的每個鎳氫電池儲能單元由若干鎳氫儲能電池并聯(lián)而成，在鎳 氫儲能電池的正極依次連接有熔斷器和雙向可控硅I，在雙向可控硅I的兩端并聯(lián)有雙向 可控硅11 ，在鎳氫儲能電池的負(fù)極連接有雙向可控硅111 ，在雙向可控硅111的兩端并聯(lián)有 雙向可控硅IV。所述的客戶總監(jiān)控系統(tǒng)上設(shè)有通信端口，通訊端口與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主機對應(yīng)，客戶總監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主機實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。所述的客戶總監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置為PCS 管理系統(tǒng)。所述的PCS管理系統(tǒng)的輸出端口連接有顯示器，顯示器用于顯示現(xiàn)場系統(tǒng)的實 時狀態(tài)和控制輸入的人性化界面。所述的分段監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)置為BMS控制柜。所述的外 總線網(wǎng)絡(luò)為CAN現(xiàn)場總線。所述的內(nèi)總線網(wǎng)絡(luò)為CAN現(xiàn)場總線。 本發(fā)明具有以下有益效果本發(fā)明的鎳氫電池儲能單元采用模塊化設(shè)計和管理， 可根據(jù)儲能容量的需要進行增減，這樣不但可以提高擴展能力，且安裝不受場地大小限制， 適應(yīng)性很強。儲能單元鎳氫電池儲能單元之間為并聯(lián)連接，這樣可以有效的消除了有害的 環(huán)流。每個鎳氫電池儲能單元由若干鎳氫儲能電池并聯(lián)而成，鎳氫儲能電池具有環(huán)保、無污 染、全封閉、免維護和高性能等特點，能量轉(zhuǎn)換效率高，使用壽命長。在鎳氫儲能電池兩端設(shè) 有二極管、直流接觸器和熔斷器件，這樣可以徹底地消除儲能單元之間危害巨大的充放電 流，使鎳氫電池儲能單元可以進行大數(shù)量的并聯(lián)。本發(fā)明的儲能管理系統(tǒng)最上層為客戶總 監(jiān)控系統(tǒng)，中間層為分段監(jiān)控管理系統(tǒng)，最下層為儲能單元管理模塊，實行分級、分段監(jiān)控， 集中統(tǒng)一管理模式，這樣可以使電池處于健康、高效的工作狀態(tài)，有效的延長電池的工作壽 命，同時使日常監(jiān)控和維護的工作更加簡便。本發(fā)明的儲能管理系統(tǒng)中各級之間的通信采 用的是CAN現(xiàn)場總線，各級CAN現(xiàn)場總線之間相互獨立，這樣可以提高整個系統(tǒng)內(nèi)外部通信 的可靠性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖 圖2為本發(fā)明的鎳氫電池儲能裝置的結(jié)構(gòu)框圖
圖3為本發(fā)明的鎳氫電池儲能單電池的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式
在圖1、圖2和圖3中，本發(fā)明為一種兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，它包括儲能管理 系統(tǒng)和鎳氫電池儲能裝置，儲能管理系統(tǒng)包括客戶總監(jiān)控系統(tǒng)和若干分段監(jiān)控管理系統(tǒng)， 客戶總監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置為PCS管理系統(tǒng)，分段監(jiān)控管理系統(tǒng)設(shè)置為BMS控制柜，PCS管理系統(tǒng) 的輸出端口連接有顯示器，顯示器為大屏幕的液晶觸摸屏，液晶觸摸屏用來顯示現(xiàn)場系統(tǒng) 的實時狀態(tài)和控制輸入的人性化界面，鎳氫電池儲能裝置由若干組鎳氫電池儲能單元2并 聯(lián)而成，每個鎳氫電池儲能單元2由若干100AH鎳氫儲能電池5并聯(lián)而成，鎳氫儲能電池5 的儲能標(biāo)稱容量為38400W，鎳氫電池儲能單元2可以根據(jù)儲能容量的需要進行增減，鎳氫 電池儲能系統(tǒng)的容量可以從38400W擴展到2304000W以上，在鎳氫儲能電池5的正極依次 連接有熔斷器3和正極二極管4，在正極二極管4的兩端并聯(lián)有直流接觸器I 6，在鎳氫儲 能電池5的負(fù)極與負(fù)極二極管7連接，在負(fù)極二極管7的兩端并聯(lián)有直流接觸器II 8，當(dāng)外 部需要向儲能系統(tǒng)存放多余電能時，閉合直流接觸器I 6，斷開直流接觸器I1 8，使外部電 能通過直流接觸器I 6和負(fù)極二極管7對儲能電池5進行充電，同時由于負(fù)極二極管7的 存在，阻止電壓高鎳氫儲能單元2向電壓低的鎳氫儲能單元2的充電；當(dāng)儲能系統(tǒng)向外部提 供電能時，儲能管理系統(tǒng)斷開直流接觸器I 6、閉合直流接觸器I1 8，使儲能電池5能過直 流接觸器II 8和正極二極管4向外部提高電能，同時由于正極二極管4的存在，阻止電壓 高鎳氫儲能單元2向電壓低的鎳氫儲能單元2的充電；當(dāng)需要處是擱置狀態(tài)時，儲能管理系統(tǒng)斷開直流接觸器I 6和直流接觸器I1 8，由于正極二極管4和負(fù)極二極管7的存在，每個 鎳氫儲能單元2既不能向放電電能，亦不能接收外部對它充電，在每組鎳氫電池儲能單元2 上設(shè)有儲能單元管理模塊l，客戶總監(jiān)控系統(tǒng)的每個控制端口通過外總線網(wǎng)絡(luò)與每個分段 監(jiān)控管理系統(tǒng)的一組接口形成雙向數(shù)據(jù)傳輸連接，外總線網(wǎng)絡(luò)為CAN現(xiàn)場總線，每個分段 監(jiān)控管理系統(tǒng)的另一組控制接口通過內(nèi)總線網(wǎng)絡(luò)與儲能單元管理模塊1雙向連接，內(nèi)總線 網(wǎng)絡(luò)為CAN現(xiàn)場總線，儲能單元管理模塊1與鎳氫電池儲能單元2形成雙向數(shù)據(jù)傳輸連接。 本發(fā)明的儲能單元管理模塊1獨立實時監(jiān)測鎳氫電池儲能單元2的狀態(tài)參數(shù)，狀態(tài)參數(shù)包 括電流、電壓和溫度，進行荷電量估算和段開銷評判，計算荷電量，并將參數(shù)通過內(nèi)總線網(wǎng) 絡(luò)傳輸給分段監(jiān)控管理系統(tǒng)；分段監(jiān)控管理系統(tǒng)，分段管理系統(tǒng)接收每組鎳氫電池儲能單 元2的狀態(tài)參數(shù)并進行處理成狀態(tài)信息或者接收客戶總監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的指令，客戶總監(jiān)控 系統(tǒng)接收分段管理系統(tǒng)發(fā)出狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息和外部能量需求進行決策并對分段管 理系統(tǒng)發(fā)出指令對儲能系統(tǒng)進行使用，在客戶總監(jiān)控系統(tǒng)上設(shè)有通信端口 ，通訊端口與遠(yuǎn) 程控制系統(tǒng)主機對應(yīng)，客戶總監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主機實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。
本發(fā)明的鎳氫儲能電池的正極也可以依次連接有熔斷器3和雙向可控硅I，在雙 向可控硅I的兩端并聯(lián)有雙向可控硅II，在鎳氫儲能電池的負(fù)極連接有雙向可控硅III，在 雙向可控硅III的兩端并聯(lián)有雙向可控硅IV。
權(quán)利要求
一種兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是它包括儲能管理系統(tǒng)和鎳氫電池儲能裝置，儲能管理系統(tǒng)包括客戶總監(jiān)控系統(tǒng)和若干分段監(jiān)控管理系統(tǒng)，鎳氫電池儲能裝置由若干組鎳氫電池儲能單元并聯(lián)而成，在每組鎳氫電池儲能單元上設(shè)有儲能單元管理模塊(1)，客戶總監(jiān)控系統(tǒng)的每個控制端口通過外總線網(wǎng)絡(luò)與每個分段監(jiān)控管理系統(tǒng)的一組接口形成雙向數(shù)據(jù)傳輸連接，每個分段監(jiān)控管理系統(tǒng)的另一組控制接口通過內(nèi)總線網(wǎng)絡(luò)與儲能單元管理模塊(1)雙向連接，儲能單元管理模塊(1)與鎳氫電池儲能單元(2)形成雙向數(shù)據(jù)傳輸連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是所述的儲能單元管理模 塊(1)獨立實時監(jiān)測鎳氫電池儲能單元(2)的狀態(tài)參數(shù)，計算荷電量，并將參數(shù)通過內(nèi)總線 網(wǎng)絡(luò)傳輸給分段監(jiān)控管理系統(tǒng)；分段管理系統(tǒng)接收每組鎳氫電池儲能單元(2)的狀態(tài)參數(shù) 并進行處理成狀態(tài)信息或者接收客戶總監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的指令，客戶總監(jiān)控系統(tǒng)接收分段管 理系統(tǒng)發(fā)出狀態(tài)信息，根據(jù)狀態(tài)信息和外部能量需求進行決策并對分段管理系統(tǒng)發(fā)出指令 對儲能系統(tǒng)進行使用。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是所述的每個鎳氫電池儲 能單元(2)由若干鎳氫儲能電池(5)并聯(lián)而成，在鎳氫儲能電池的正極依次連接有熔斷器 (3)和正極二極管(4)，在正極二極管(4)的兩端并聯(lián)有直流接觸器I(6)，在鎳氫儲能電池 (5)的負(fù)極連接有負(fù)極二極管(7)，在負(fù)極二極管(7)的兩端并聯(lián)有直流接觸器I1(8)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是所述的每個鎳氫電池儲 能單元(2)由若干鎳氫儲能電池(5)并聯(lián)而成，在鎳氫儲能電池(5)的正極依次連接有熔 斷器(3)和雙向可控硅I，在雙向可控硅I的兩端并聯(lián)有雙向可控硅II，在鎳氫儲能電池 (5)的負(fù)極連接有雙向可控硅III，在雙向可控硅III的兩端并聯(lián)有雙向可控硅IV。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是所述的客戶總監(jiān)控系統(tǒng) 上設(shè)有通信端口 ，通訊端口與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主機對應(yīng)，客戶總監(jiān)控系統(tǒng)與遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)主 機實現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是所述的客戶總監(jiān)控 系統(tǒng)設(shè)置為PCS管理系統(tǒng)。
7. 根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求6所述的兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是所述的PCS管理系 統(tǒng)的輸出端口連接有顯示器，顯示器用于顯示現(xiàn)場系統(tǒng)的實時狀態(tài)和控制輸入的人性化界 面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是所述的分段監(jiān)控管 理系統(tǒng)設(shè)置為BMS控制柜。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是所述的外總線網(wǎng)絡(luò)為 CAN現(xiàn)場總線。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，其特征是所述的內(nèi)總線網(wǎng)絡(luò) 為CAN現(xiàn)場總線。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種兆瓦級鎳氫電池儲能系統(tǒng)，它包括儲能管理系統(tǒng)和鎳氫電池儲能裝置，儲能管理系統(tǒng)包括客戶總監(jiān)控系統(tǒng)和若干分段監(jiān)控管理系統(tǒng)，鎳氫電池儲能裝置由若干組鎳氫電池儲能單元并聯(lián)而成，在每組鎳氫電池儲能單元上設(shè)有儲能單元管理模塊(1)，客戶總監(jiān)控系統(tǒng)的每個控制端口通過外總線網(wǎng)絡(luò)與每個分段監(jiān)控管理系統(tǒng)的一組接口形成雙向數(shù)據(jù)傳輸連接，每個分段監(jiān)控管理系統(tǒng)的另一組控制接口通過內(nèi)總線網(wǎng)絡(luò)與儲能單元管理模塊(1)雙向連接，儲能單元管理模塊(1)與鎳氫電池儲能單元(2)形成雙向數(shù)據(jù)傳輸連接。本發(fā)明不但擴展性強，而且可以對電池進行智能化管理，有效地延長使用壽命。
文檔編號H01M10/42GK101752609SQ20091026410
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者匡德志, 宋祥, 楊桃, 王兵, 郭建成 申請人:江蘇春蘭清潔能源研究院有限公司