專利名稱：儲能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電能控制裝置，特別涉及一種儲能控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
儲能控制系統(tǒng)做為智能電網(wǎng)的重要組成部分，被廣泛應(yīng)用到新能源發(fā)電，用于解 決電網(wǎng)的可接入性問題；解決峰谷電量差過大問題。采用電池，超級電容，或機(jī)械儲能等用 于電能的存儲釋放管理，需要儲能控制系統(tǒng)裝置，針對不同的應(yīng)用會有不同的控制方法。已知的在負(fù)荷集中的城市，夜間用電量少于白天用電量，形成很 大的峰谷差電 量，一般城市用電差額在30%左右，如上海市的峰谷差在40%左右，為消除峰谷電量過 大造成的一些問題，電力公司實施已知的峰谷電價，鼓勵用戶夜間多用電；中國專利號 CN2444331Y公開了一種用戶測峰電源裝置，其主要解決低壓用戶夜間存儲電力，白天用電 高峰送出電力，即調(diào)峰儲能應(yīng)用；其主要采用蓄電池來進(jìn)行電能的存儲和對電網(wǎng)進(jìn)行饋電。 而在風(fēng)力發(fā)電領(lǐng)域中，由于風(fēng)力發(fā)電存在間歇性問題，無法提供持續(xù)而穩(wěn)定的風(fēng)能進(jìn)行發(fā) 電，而在太陽能發(fā)電領(lǐng)域，由于日照強(qiáng)度不穩(wěn)定在發(fā)電時無法保證提供穩(wěn)定的太陽能，因此 兩者均會造成發(fā)電的不穩(wěn)定，從而造成供需不平衡，近而帶來的電網(wǎng)電壓及功率異常波動 超標(biāo)；該專利中采用蓄電池充放電的方式對進(jìn)行充電和對電網(wǎng)進(jìn)行饋電，由于蓄電池本身 不能快速充放電的特性，因此，無法快速地抑制電壓及功率的異常波動，以致于無法很好 地解決供需不平衡所帶來的電網(wǎng)電壓及功率異常波動超標(biāo)的問題；另外，采用蓄電池頻繁 地進(jìn)行充放電，會使電池的充放電次數(shù)減少，從而會大大降低蓄電池的使用壽命。中國專 利CN1858955A公開了一種串聯(lián)型電壓質(zhì)量擾動發(fā)生裝置，包括并聯(lián)換流變壓器，三相全橋 PWM變流器，直流斬波器和超級電容儲能系統(tǒng)，單相全橋PWM變流器組，串聯(lián)注入變壓器組。 可以較好地解決由于電能供需不平衡帶來的電網(wǎng)電壓異常波動超標(biāo)的問題。雖然單個超級 電容具有相對較大的儲能能力，但在調(diào)峰儲存應(yīng)用時無法做到與電池相同的儲能能力，唯 有同時使用多個超級電容的并聯(lián)的方式來解決，這樣則大大增加了成本。

實用新型內(nèi)容為此，本實用新型要解決的技術(shù)問題在于提出一種可以進(jìn)行調(diào)峰儲能應(yīng)用，又能 通過快速充放電有效地解決電網(wǎng)電壓或功率異常波動超標(biāo)的問題，具有高使用壽命的儲能 控制系統(tǒng)。因此，本實用新型的一種儲能控制系統(tǒng)，包括兩端分別與電網(wǎng)接口單元和電池單 元連接用于控制所述電池單元充放電的第一充放電控制單元；還包括兩端分別與所述電網(wǎng)接口單元和超級電容單元連接的用于控制所述超級 電容單元充放電的第二充放電控制單元；檢測單元，用于實時對電網(wǎng)電壓或功率，和所述超級電容單元的儲存能量進(jìn)行檢 測；儲能控制單元，根據(jù)所述檢測單元所檢測到的電網(wǎng)電壓或功率，所述超級電容單元的儲存能量，通過所述電網(wǎng)接口單元、所述第一充放電控制單元和所述第二充放電控制單元實現(xiàn)對所述電池單元和所述超級電容單元充放電控制；其中所述充放電控制為當(dāng)所檢 測到的電網(wǎng)電壓或功率上超標(biāo)時，開啟所述超級電容的充電回路進(jìn)行充電，并關(guān)閉所述超 級電容放電回路，如果檢測單元檢測到所述超級電容單元充滿電時，所述電網(wǎng)電壓或功率 仍然超標(biāo)，則打開電池單元的充電回路進(jìn)行充電；當(dāng)所檢測到的電網(wǎng)電壓或功率下超標(biāo)時， 開啟所述超級電容單元的放電回路向電網(wǎng)饋電，并關(guān)閉所述超級電容單元的充電回路，如 果檢測單元檢測到所述超級電容單元電能放盡后，所述電網(wǎng)電壓或功率仍然低于標(biāo)準(zhǔn)電壓 或功率，則打開電池單元的放電回路對電網(wǎng)進(jìn)行饋電。上述的儲能控制系統(tǒng)，所述電網(wǎng)接口單元包括一個三相全橋PWM變流器。上述的儲能控制系統(tǒng)，所述第一充放電控制單元為第一單相PWM變流器，所述第 二充放電控制單元為第二單相PWM變流器。 上述的儲能控制系統(tǒng)，所述第一單相PWM變流器由第七可關(guān)斷器件k7和第八可關(guān) 斷器件k8串聯(lián)構(gòu)成，其中第七可關(guān)斷器件K7的陽極與第八可關(guān)斷器件k8的陰極相連；所述第二單相PWM變流器由第九可關(guān)斷器件k9和第十可關(guān)斷器件klO串聯(lián)構(gòu)成， 其中第九可關(guān)斷器件k9的陽極與第十可關(guān)斷器件klO的陰極相連；所述電池單元包括至少一個電池，所述電池的正極與所述第九可關(guān)斷器件k9的 陽極連接，所述電池的負(fù)極與所述第十可關(guān)斷器件klO的陽極連接；所述超級電容單元包括至少一個超級電容，所述超級電容一端與所述第七可關(guān)斷 器件k7的陽極連接，另一端與所述第八可關(guān)斷器件k8的陽極連接；所述第七可關(guān)斷器件k7的陰極與所述第九可關(guān)斷器件k9的陰極連接，所述第七 可關(guān)斷器件k7的陽極與所述第九可關(guān)斷器件k9的陽極連接；所述電網(wǎng)接口單元的所述三相全橋PWM變流器由第一可關(guān)斷器件kl、第二可關(guān)斷 器件k2、第三可關(guān)斷器件k3、第四可關(guān)斷器件k4、第五可關(guān)斷器件k5、第六可關(guān)斷器件k6 相互連接構(gòu)成；所述三相全橋PWM變流器的兩相端分別與所述第七可關(guān)斷器件k7的陰極以 及所述第八可關(guān)斷器件k8的陽極連接。本實用新型的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)在電網(wǎng)電壓或功率上、下超標(biāo)時，實現(xiàn)優(yōu)先對所述超級電容單元進(jìn)行充放電控制； 當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓或電流為處于用電高峰或用電低谷時，通過控制所述第一充放電控制單 元來開啟所述大電容電池單元的充放電回路來對電網(wǎng)進(jìn)行放電或充電，同時控制所述第二 充放電控制單元來關(guān)閉超級電容單元充放電回路，可以有效避免電池單元頻繁充放電工 作，從而使電池的充放電次數(shù)不減少，電池壽命不會無謂的衰減，在滿足儲能電壓和并網(wǎng)功 率允許波動范圍的情況下，達(dá)到了保護(hù)電池的目的，保證了儲能控制系統(tǒng)的長期使用壽命； 又可以很好地緩解用電高峰時對電能的需求，和緩解用電低谷時將多余的電能進(jìn)行存儲， 近而解決了調(diào)峰儲能應(yīng)用的問題。另外，本實用新型采用超級電容單元和電池單元聯(lián)用，與 只采用電池進(jìn)行充放電來消除電網(wǎng)電壓異常波動超標(biāo)以及維持并網(wǎng)功率平衡相比，其調(diào)節(jié) 速度更快。

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本實用新型的具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖1為儲能控制系統(tǒng)的示意圖；圖2為儲能控制系統(tǒng)的電路具體實施方式
如圖1所示的儲能控制系統(tǒng)，包括兩端分別與電網(wǎng)接 口單元和電池單元連接用 于控制所述電池單元充放電的第一充放電控制單元；還包括兩端分別與所述電網(wǎng)接口單元和超級電容單元連接的用于控制所述超級 電容單元充放電的第二充放電控制單元；檢測單元，用于實時對電網(wǎng)電壓或功率，和所述超級電容單元的儲存能量進(jìn)行檢 測；本實施例中，所述功率的檢測可以通過分別檢測相應(yīng)的電網(wǎng)電壓和電流來計算得出。儲能控制單元，根據(jù)所述檢測單元所檢測到的電網(wǎng)電壓或功率，所述超級電容單 元的儲存能量，通過所述電網(wǎng)接口單元、所述第一充放電控制單元和所述第二充放電控制 單元實現(xiàn)對所述電池單元和所述超級電容單元充放電控制；其中所述充放電控制為當(dāng)所檢 測到的電網(wǎng)電壓或功率上超標(biāo)時，開啟所述超級電容的充電回路進(jìn)行充電，并關(guān)閉所述超 級電容放電回路，如果檢測單元檢測到所述超級電容單元充滿電時，所述電網(wǎng)電壓或功率 仍然上超標(biāo)，則打開電池單元的充電回路進(jìn)行充電；當(dāng)所檢測到的電網(wǎng)電壓或功率下超標(biāo) 時，開啟所述超級電容單元的放電回路向電網(wǎng)饋電，并關(guān)閉所述超級電容單元的充電回路， 如果檢測單元檢測到所述超級電容單元電能放盡后，所述電網(wǎng)電壓或功率仍然下超標(biāo)，則 打開電池單元的放電回路對電網(wǎng)進(jìn)行饋電。上述用于檢測電池單元和超級電容單元儲存能量的所述檢測單元包括所述電池 單元和超級電容單元的自身儲能檢測裝置。如圖2所示，所述電網(wǎng)接口單元包括一個三相全橋PWM變流器。所述第一充放電 控制單元為第一單相PWM變流器，所述第二充放電控制單元為第二單相PWM變流器。所述 第一單相PWM變流器由第七可關(guān)斷器件k7和第八可關(guān)斷器件k8串聯(lián)構(gòu)成，其中第七可關(guān) 斷器件K7的陽極與第八可關(guān)斷器件k8的陰極相連；所述第二單相PWM變流器由第九可關(guān) 斷器件k9和第十可關(guān)斷器件klO串聯(lián)構(gòu)成，其中第九可關(guān)斷器件k9的陽極與第十可關(guān)斷 器件klO的陰極相連；所述第七可關(guān)斷器件k7的陰極和所述第八可關(guān)斷器件k8陽極分別 與第一電容c4的兩端連接。所述第九可關(guān)斷器件k9的陰極和所述第十可關(guān)斷器件klO陽 極分別與第二電容YM的兩端連接。所述電池單元包括一個電池BT，所述電池BT的正極通過第五電感L5與所述第九 可關(guān)斷器件k9的陽極連接，所述電池BT的負(fù)極與所述第十可關(guān)斷器件klO的陽極連接；所述超級電容單元包括一個超級電容CF，所述超級電容CF —端通過第四電感L4 與所述第七可關(guān)斷器件k7的陽極連接，另一端與所述第八可關(guān)斷器件k8的陽極連接；所述第七可關(guān)斷器件k7的陰極與所述第九可關(guān)斷器件k9的陰極連接，所述第七 可關(guān)斷器件k7的陽極與所述第九可關(guān)斷器件k9的陽極連接； 所述電網(wǎng)接口單元的所述三相全橋PWM變流器由第一可關(guān)斷器件kl、第二可關(guān)斷 器件k2、第三可關(guān)斷器件k3、第四可關(guān)斷器件k4、第五可關(guān)斷器件k5、第六可關(guān)斷器件k6 相互連接構(gòu)成；所述三相全橋PWM變流器的兩相端分別與所述第七可關(guān)斷器件k7的陰極以及所述第八可關(guān)斷器件k8的陽極連接，所述三相全橋PWM變流器的a，b，c相分別通過第一電感Li，第二電感L2，第三電感L3，以及第十一可關(guān)斷器件kll，第十二可關(guān)斷器件kl2，第 十三可關(guān)斷器件kl3與電網(wǎng)A，B，C相連接；且每相支路上分別設(shè)有第一穩(wěn)壓電容cl，第二 穩(wěn)壓電容c2，第三穩(wěn)壓電容c3。所述儲能控制單元分別根據(jù)所述檢測單元對電網(wǎng)電壓或電流的檢測結(jié)果來控制 上述可關(guān)斷器件kl，k2，k3，k4，k5，k6，k7，k8，k9，和klO的開關(guān)占空比，從而來控制所述超 級電容CF和所述電池BT的充放電。其具體工作過程如下檢測單元實時檢測各相輸出的電壓，當(dāng)超過設(shè)定的電壓時，所述儲能控制單元關(guān) 閉當(dāng)前占空比的輸出，同時將PWM變流器的逆變輸出電壓超前電網(wǎng)電壓的角度調(diào)整為零， 在下一個占空比輸出時，調(diào)整為不大于1/2的原始值，即使在此占空比輸出中仍然發(fā)生過 電壓的情況，重復(fù)這個過程，直到電壓不再發(fā)生越界，此時儲能控制系統(tǒng)隨著電網(wǎng)的電壓繼 續(xù)運(yùn)行，并向電網(wǎng)輸出無功功率，用于提高電網(wǎng)電壓的水平。當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)的過程中，通 過檢測電網(wǎng)電壓的上升率，相應(yīng)增加對應(yīng)的占空比，達(dá)到跟蹤電網(wǎng)電壓的目的。在電網(wǎng)電 壓恢復(fù)到允許波動范圍內(nèi)，逐漸恢復(fù)變流器輸出電壓超前電網(wǎng)電壓的角度，實現(xiàn)并網(wǎng)功率 的連續(xù)輸出。對于在運(yùn)行過程中電網(wǎng)電壓或功率突然瞬間異常升高時，當(dāng)檢測單元檢測到 電網(wǎng)電壓或功率上升斜率的超標(biāo)時，首先關(guān)閉電池單元輸出電路，然后開啟超級電容單元 的充電回路，再開啟變流器的整流輸入功能，通過吸收電網(wǎng)電壓的能量，達(dá)到保護(hù)設(shè)備的目 的，當(dāng)超級電容充電完畢后，對于超級電容單元不能全部吸收的部分短時能量，則開啟電池 的充電回路由電池單元進(jìn)行吸收，可以有效電保護(hù)設(shè)備不受損壞。在電網(wǎng)電壓或功率上、下超標(biāo)時，實現(xiàn)優(yōu)先對所述超級電容單元進(jìn)行充放電控制； 當(dāng)檢測到電網(wǎng)電壓或電流為處于用電高峰或用電低谷時，通過控制所述第一充放電控制單 元來開啟所述大電容電池單元的充放電回路來對電網(wǎng)進(jìn)行放電或充電，同時控制所述第二 充放電控制單元來關(guān)閉超級電容單元充放電回路，可以有效避免電池單元頻繁充放電工 作，從而使電池的充放電次數(shù)不減少，電池壽命不會無謂的衰減，在滿足儲能電壓和并網(wǎng)功 率允許波動范圍的情況下，達(dá)到了保護(hù)電池的目的，保證了儲能控制系統(tǒng)的長期使用壽命； 又可以很好地緩解用電高峰時對電能的需求，和緩解用電低谷時將多余的電能進(jìn)行存儲， 近而解決了調(diào)峰儲能應(yīng)用的問題。另外，本實用新型采用超級電容單元和電池單元聯(lián)用，與 只采用電池進(jìn)行充放電來消除電網(wǎng)電壓異常波動超標(biāo)以及維持并網(wǎng)功率平衡相比，其調(diào)節(jié) 速度更快。顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對 于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以根據(jù)設(shè)備的大小不同做出其 它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出 的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求一種儲能控制系統(tǒng)，包括兩端分別與電網(wǎng)接口單元和電池單元連接用于控制所述電池單元充放電的第一充放電控制單元；其特征在于還包括兩端分別與所述電網(wǎng)接口單元和超級電容單元連接的用于控制所述超級電容單元充放電的第二充放電控制單元；檢測單元，用于實時對電網(wǎng)電壓或功率，和所述超級電容單元的儲存能量進(jìn)行檢測；儲能控制單元，根據(jù)所述檢測單元所檢測到的電網(wǎng)電壓或功率，所述超級電容單元的儲存能量，通過所述電網(wǎng)接口單元、所述第一充放電控制單元和所述第二充放電控制單元實現(xiàn)對所述電池單元和所述超級電容單元充放電控制；其中所述充放電控制為當(dāng)所檢測到的電網(wǎng)電壓或功率上超標(biāo)時，開啟所述超級電容的充電回路進(jìn)行充電，并關(guān)閉所述超級電容放電回路，如果檢測單元檢測到所述超級電容單元充滿電時，所述電網(wǎng)電壓或功率仍然處于上超標(biāo)，則打開電池單元的充電回路進(jìn)行充電；當(dāng)所檢測到的電網(wǎng)電壓或功率下超標(biāo)時，開啟所述超級電容單元的放電回路向電網(wǎng)饋電，并關(guān)閉所述超級電容單元的充電回路，如果檢測單元檢測到所述超級電容單元電能放盡后，所述電網(wǎng)電壓或功率仍然處于下超標(biāo)，則打開電池單元的放電回路對電網(wǎng)進(jìn)行饋電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能控制系統(tǒng)，其特征在于 所述電網(wǎng)接口單元包括一個三相全橋PWM變流器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任一所述的儲能控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一充放電控制單元為第一單相PWM變流器，所述第二充放電控制單元為第二單 相PWM變流器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的儲能控制系統(tǒng)，其特征在于所述第一單相PWM變流器由第七可關(guān)斷器件(k7)和第八可關(guān)斷器件(k8)串聯(lián)構(gòu)成， 其中第七可關(guān)斷器件(K7)的陽極與第八可關(guān)斷器件(k8)的陰極相連；所述第二單相PWM變流器由第九可關(guān)斷器件(k9)和第十可關(guān)斷器件(klO)串聯(lián)構(gòu)成， 其中第九可關(guān)斷器件(k9)的陽極與第十可關(guān)斷器件(klO)的陰極相連；所述電池單元包括至少一個電池，所述電池的正極與所述第九可關(guān)斷器件(k9)的陽 極連接，所述電池的負(fù)極與所述第十可關(guān)斷器件(klO)的陽極連接；所述超級電容單元包括至少一個超級電容，所述超級電容一端與所述第七可關(guān)斷器件 (k7)的陽極連接，另一端與所述第八可關(guān)斷器件(k8)的陽極連接；所述第七可關(guān)斷器件(k7)的陰極與所述第九可關(guān)斷器件(k9)的陰極連接，所述第七 可關(guān)斷器件(k7)的陽極與所述第九可關(guān)斷器件(k9)的陽極連接；所述電網(wǎng)接口單元的所述三相全橋PWM變流器由第一可關(guān)斷器件(kl)、第二可關(guān)斷器 件(k2)、第三可關(guān)斷器件(k3)、第四可關(guān)斷器件(k4)、第五可關(guān)斷器件(k5)、第六可關(guān)斷 器件(k6)相互連接構(gòu)成；所述三相全橋PWM變流器的兩相端分別與所述第七可關(guān)斷器件 (k7)的陰極以及所述第八可關(guān)斷器件(k8)的陽極連接。
專利摘要儲能控制系統(tǒng)，包括第一充放電控制單元，連接電網(wǎng)接口單元和電池單元，用于控制電池單元充放電；第二充放電控制單元，連接電網(wǎng)接口單元和超級電容單元，用于控制超級電容單元充放電；檢測單元，用于實時對電網(wǎng)電壓或功率，和電池單元和所述超級電容單元的儲存能量進(jìn)行檢測；儲能控制單元，根據(jù)檢測單元所檢測到的電網(wǎng)電壓或功率，以及電池單元和超級電容單元的儲存能量，在電網(wǎng)電壓或功率上、下超標(biāo)時，通過電網(wǎng)接口單元、第一充放電控制單元和第二充放電控制單元，來對電池單元和超級電容聯(lián)合控制；其中，實現(xiàn)優(yōu)先對超級電容單元充放電控制，可以進(jìn)行調(diào)峰儲能應(yīng)用，又解決電網(wǎng)電壓或功率異常波動超標(biāo)的問題，徹底提高了儲能系統(tǒng)電池的使用壽命。
文檔編號H02J15/00GK201774266SQ20102028685
公開日2011年3月23日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月10日
發(fā)明者馮漢春, 劉振強(qiáng), 王國剛, 苗文華, 郭淼 申請人:北京國電富通科技發(fā)展有限責(zé)任公司;馮漢春