專利名稱：一種可控雙向能量控制裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬儲(chǔ)能裝置技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種可控雙向能量控制裝置及其方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)人們?cè)谙虼笞匀弧鹘y(tǒng)生活條件索取能量，將其變成電能，造福于百姓的同時(shí)， 一種利用晚間具有電能富裕量，將其保存的做法，已經(jīng)為人們所認(rèn)知或關(guān)注。無污染的新興能源系統(tǒng)的應(yīng)用得到了長足的發(fā)展，所謂的智能電網(wǎng)的應(yīng)用，已引起了世人的高度關(guān)注，大有后勁突發(fā)的勢(shì)頭。在向外部搜集電能，將其保存在由超級(jí)電容和儲(chǔ)能電池組合的儲(chǔ)能系統(tǒng)中，然后將電能在需要的時(shí)候向電網(wǎng)饋送，這就是所謂的正向輸電過程，而作為向電網(wǎng)索取電能，將其保存，在必須而需要的時(shí)候，將其反向傳輸?shù)诫娋W(wǎng)的過程，即所謂的逆向輸電過程，而將二個(gè)過程，在系統(tǒng)中進(jìn)行集合，組合成一種可控雙向能量控制裝置，在電網(wǎng)的綜合調(diào)度下， 實(shí)現(xiàn)低谷電、電網(wǎng)有富裕電能的時(shí)候，能將其能量也保存于裝置的技術(shù)，目前還未見記載。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種將正向輸電過程和逆向輸電過程進(jìn)行集合，組合成一種可控雙向能量控制裝置，在電網(wǎng)的綜合調(diào)度下，實(shí)現(xiàn)低谷電、電網(wǎng)有富裕電能的時(shí)候，能將其能量保存于裝置的可控雙向能量控制裝置及其方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種可控雙向能量控制裝置， 主控制器、儲(chǔ)能電池組和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置，所述的儲(chǔ)能電池組和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置之間并聯(lián)有DC/DC —體裝置，所述的超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置通過DC/AC和AC/DC —體裝置與交流側(cè)的動(dòng)力電纜相接，所述的主控制器分別與DC/DC —體裝置和DC/AC和AC/DC —體裝置相連， 所述的主控制器還與通訊模塊相連。所述的DC/DC —體裝置包括第一 DC/DC裝置和第二 DC/DC裝置，所述的第一 DC/DC 裝置分別與儲(chǔ)能電池組的正極和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置相接，將儲(chǔ)能電池組的能量傳遞至超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置；所述的第二 DC/DC裝置與儲(chǔ)能電池組的負(fù)極和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置相接，將超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置的能量快速傳遞給儲(chǔ)能電池組。所述的AC/DC —體裝置包括DC/AC逆變裝置和AC/DC裝置，所述的DC/AC逆變裝置連接在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置和交流側(cè)的動(dòng)力電纜之間，將超級(jí)電容上的能量，通過DC/AC裝置，快速地傳遞給電網(wǎng)；所述的AC/DC裝置連接在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置和交流側(cè)的動(dòng)力電纜之間，用以向電網(wǎng)索取能量。所述的儲(chǔ)能電池組為若干個(gè)鋰電池或普通電池串聯(lián)組成。所述的超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置由若干個(gè)超級(jí)電容串聯(lián)而成，所述的超級(jí)電容的單體容量是 4000F/2. 7V。所述的通訊模塊將系統(tǒng)所存儲(chǔ)的能量通過網(wǎng)絡(luò)向電網(wǎng)控制系統(tǒng)報(bào)告，然后，由電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)綜合調(diào)度后發(fā)出指令，進(jìn)行傳輸和索取。
一種使用可控雙向能量控制裝置的方法，包括下列步驟(1)當(dāng)儲(chǔ)能電池組或超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置接收到一定能量時(shí)，系統(tǒng)將存儲(chǔ)的電量由通訊系統(tǒng)報(bào)告給電網(wǎng)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，等待著有需求時(shí)的能量輸送；(2)通過DSP+FPGA的數(shù)字控制器系統(tǒng)，管理儲(chǔ)能系統(tǒng)中的儲(chǔ)能電池各個(gè)單體的能量，實(shí)現(xiàn)BMS電池管理系統(tǒng)功能，超級(jí)電容的管理由超級(jí)電容內(nèi)嵌的管理系統(tǒng)自行實(shí)現(xiàn)管理；(3)當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)有電力傳送需求時(shí)，即由通訊模塊傳輸需求信息給主控制器，主控制器發(fā)出控制信號(hào)并將電量給予電網(wǎng)，即為儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電；(4)當(dāng)電網(wǎng)有富裕電能時(shí)，電網(wǎng)管理將發(fā)出通訊指令，通訊模塊接收后，將指令傳輸給主控制器，主控制器發(fā)出索取電網(wǎng)的能量的指令，即利用富裕的電能，向儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能，利用低谷電富裕電進(jìn)行儲(chǔ)能，當(dāng)電網(wǎng)有需求時(shí)再將這些電量傳輸回送給電網(wǎng)。有益效果本發(fā)明將正向輸電過程和逆向輸電過程在系統(tǒng)中進(jìn)行集合，組合成一種可控雙向能量控制裝置，在電網(wǎng)的綜合調(diào)度下，實(shí)現(xiàn)低谷電或電網(wǎng)有富裕電能的時(shí)候，能將其能量保存于裝置。本發(fā)明充分利用了超級(jí)電容的大功率特征，與儲(chǔ)能電池相結(jié)合，其電池可以是目前常規(guī)的動(dòng)力鋰電池，或其它任意一種電池相結(jié)合，由于采用了超級(jí)電容的組合方式，因此，降低了對(duì)儲(chǔ)能電池瞬間功率的需求。本發(fā)明采用了 DSP+FPGA的數(shù)字控制技術(shù)，將儲(chǔ)能系統(tǒng)的綜合管理、接收外部需求的通訊機(jī)制，以及過程控制管理集成為一體，有效地發(fā)揮了綜合控制過程的集成優(yōu)勢(shì)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明主控制器的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。如圖1、2所示，本發(fā)明包括主控制器8、儲(chǔ)能電池組1和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3，所述的儲(chǔ)能電池組1和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3之間并聯(lián)有DC/DC —體裝置10，所述的超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3通過DC/AC和AC/DC —體裝置11與交流側(cè)的動(dòng)力電纜5相接，所述的主控制器8 分別與DC/DC —體裝置10和DC/AC和AC/DC —體裝置11相連，所述的主控制器8還與通訊模塊9相連。所述的DC/DC —體裝置10包括第一 DC/DC裝置2和第二 DC/DC裝置7，所述的第一 DC/DC裝置2分別與儲(chǔ)能電池組1的正極和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3相接，將儲(chǔ)能電池組1 的能量傳遞至超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3 ；所述的第二 DC/DC裝置7與儲(chǔ)能電池組1的負(fù)極和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3相接，將超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3的能量快速傳遞給儲(chǔ)能電池組1。
所述的AC/DC —體裝置11包括DC/AC逆變裝置4和AC/DC裝置6，所述的DC/AC 逆變裝置4連接在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3和交流側(cè)的動(dòng)力電纜5之間，將超級(jí)電容上的能量， 通過DC/AC裝置，快速地傳遞給電網(wǎng)；所述的AC/DC裝置6連接在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3和交流側(cè)的動(dòng)力電纜5之間，用以向電網(wǎng)索取能量。所述的儲(chǔ)能電池組1為若干個(gè)鋰電池或普通電池串聯(lián)組成。所述的超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3由若干個(gè)超級(jí)電容串聯(lián)而成，所述的超級(jí)電容的單體容量是 4000F/2. 7V。所述的通訊模塊9將系統(tǒng)所存儲(chǔ)的能量通過網(wǎng)絡(luò)向電網(wǎng)控制系統(tǒng)報(bào)告，然后，由電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)綜合調(diào)度后發(fā)出指令，進(jìn)行傳輸和索取。一種使用可控雙向能量控制裝置的方法，包括下列步驟(1)當(dāng)儲(chǔ)能電池組1或超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3接收到一定能量時(shí)，系統(tǒng)將存儲(chǔ)的電量由通訊系統(tǒng)報(bào)告給電網(wǎng)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，等待著有需求時(shí)的能量輸送；(2)通過DSP+FPGA的數(shù)字控制器系統(tǒng)，管理儲(chǔ)能系統(tǒng)中的儲(chǔ)能電池各個(gè)單體的能量，實(shí)現(xiàn)BMS電池管理系統(tǒng)功能，超級(jí)電容的管理由超級(jí)電容內(nèi)嵌的管理系統(tǒng)自行實(shí)現(xiàn)管理；(3)當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)有電力傳送需求時(shí)，即由通訊模塊9傳輸需求信息給主控制器1， 主控制器1發(fā)出控制信號(hào)并將電量給予電網(wǎng)，即為儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電；(4)當(dāng)電網(wǎng)有富裕電能時(shí)，電網(wǎng)管理將發(fā)出通訊指令，通訊模塊9接收后，將指令傳輸給主控制器1，主控制器1發(fā)出索取電網(wǎng)的能量的指令，即利用富裕的電能，向儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能，利用低谷電富裕電進(jìn)行儲(chǔ)能，當(dāng)電網(wǎng)有需求時(shí)再將這些電量傳輸回送給電網(wǎng)。其中儲(chǔ)能電池組1，可以是動(dòng)力鋰電池或其它任意種類的電池。第一 DC/DC裝置2，其作用是將前端送來的能量、聚集在儲(chǔ)能電池上的能量通過 DC/DC將能量傳遞至超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3上。超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置3，其采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能能量的載體，其目的是能使得下級(jí)的逆變過程DC/AC具有瞬間大功率的特征，在瞬間過程中超級(jí)電容能夠釋放瞬間的大功率。DC/AC逆變裝置4，其功能是將超級(jí)電容上的能量，通過DC/AC裝置，快速地傳遞給電網(wǎng)，即能量的并網(wǎng)發(fā)電。交流側(cè)的動(dòng)力電纜5，用于和電網(wǎng)相連接。當(dāng)DC/AC啟動(dòng)時(shí)，即向電網(wǎng)傳輸能量； 當(dāng)AC/DC啟動(dòng)時(shí)，即向電網(wǎng)索取能量。AC/DC裝置6，用以向電網(wǎng)索取能量。第二 DC/DC裝置7，用以將超級(jí)電容上的能量快速傳遞給儲(chǔ)能電池1。主控制器8，由DSP+FPGA構(gòu)成集成的數(shù)字控制器系統(tǒng)，用以控制整個(gè)裝置的運(yùn)行算法執(zhí)行。所有的集成模塊的工作過程都由其調(diào)度執(zhí)行，整個(gè)控制過程在算法的支持下控制運(yùn)行。通訊模塊9為與外部銜接的橋梁，系統(tǒng)所存儲(chǔ)的能量將由此通訊模組向電網(wǎng)控制系統(tǒng)報(bào)告，然后，由電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)綜合調(diào)度后發(fā)出指令，進(jìn)行傳輸和索取。其指揮權(quán)可以由本裝置自行管理控制，或由電網(wǎng)系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)度控制。DC/DC —體裝置10，當(dāng)將雙DC/DC系統(tǒng)合為一體時(shí)(為虛線框)，系統(tǒng)即為雙向DC/
5DC，控制過程由系統(tǒng)控制器8實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。DC/AC和AC/DC —體裝置11，當(dāng)將DC/AC和AC/DC系統(tǒng)合成為一體時(shí)(為虛線框)， 系統(tǒng)即為雙向的AC/DC和DC/AC系統(tǒng)，控制過程由系統(tǒng)控制器8實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。當(dāng)系統(tǒng)儲(chǔ)能開始，接收到一定能量時(shí)，系統(tǒng)將存儲(chǔ)的電量由通訊系統(tǒng)報(bào)告給電網(wǎng)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，等待著有需求時(shí)的能量輸送。DSP+FPGA的數(shù)字控制器系統(tǒng)，將時(shí)刻管理著儲(chǔ)能系統(tǒng)中的儲(chǔ)能電池各個(gè)單體的能量，即實(shí)現(xiàn)了 BMS電池管理系統(tǒng)功能，超級(jí)電容的管理由超級(jí)電容內(nèi)嵌的管理系統(tǒng)自行實(shí)
現(xiàn)管理。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)有電力傳送需求時(shí)，即由通訊裝置傳輸需求信息，系統(tǒng)將發(fā)出電量給予電網(wǎng)，即所謂的儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電。當(dāng)電網(wǎng)有富裕電能時(shí)，電網(wǎng)管理方面的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，將發(fā)出通訊指令，系統(tǒng)接收后，將索取電網(wǎng)的能量，即利用富裕的電能，向儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能，即所謂的利用低谷電(富裕電)進(jìn)行儲(chǔ)能，待一旦有時(shí)機(jī)(電網(wǎng)有需求時(shí))再將這些電量傳輸(回送)給電網(wǎng)。本裝置中是將所有的DC/DC、AC/DC、DC/AC置DSP+FPGA統(tǒng)一管理與控制，所有的綜
合調(diào)度工作，一并由其完成。能量的雙向傳遞由本裝置一體的系統(tǒng)獨(dú)立完成，所有的流程，將由本系統(tǒng)獨(dú)立實(shí)現(xiàn)控制，或者在外部控制系統(tǒng)(電網(wǎng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng))的調(diào)度下實(shí)現(xiàn)綜合控制調(diào)度。
權(quán)利要求
1.一種可控雙向能量控制裝置，包括主控制器(8)、儲(chǔ)能電池組(1)和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置(3)，其特征在于所述的儲(chǔ)能電池組⑴和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置(3)之間并聯(lián)有DC/DC — 體裝置(10)，所述的超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置(3)通過DC/AC和AC/DC —體裝置(11)與交流側(cè)的動(dòng)力電纜(5)相接，所述的主控制器⑶分別與DC/DC —體裝置(10)和DC/AC和AC/DC — 體裝置(11)相連，所述的主控制器(8)還與通訊模塊(9)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控雙向能量控制裝置，其特征在于所述的DC/DC— 體裝置(10)包括第一 DC/DC裝置( 和第二 DC/DC裝置(7)，所述的第一 DC/DC裝置(2) 分別與儲(chǔ)能電池組⑴的正極和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置⑶相接，將儲(chǔ)能電池組⑴的能量傳遞至超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置⑶；所述的第二 DC/DC裝置(7)與儲(chǔ)能電池組⑴的負(fù)極和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置⑶相接，將超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置⑶的能量快速傳遞給儲(chǔ)能電池組(1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控雙向能量控制裝置，其特征在于所述的AC/DC— 體裝置(11)包括DC/AC逆變裝置(4)和AC/DC裝置(6)，所述的DC/AC逆變裝置(4)連接在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置⑶和交流側(cè)的動(dòng)力電纜(5)之間，將超級(jí)電容上的能量，通過DC/AC 裝置，快速地傳遞給電網(wǎng)；所述的AC/DC裝置(6)連接在超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置(3)和交流側(cè)的動(dòng)力電纜(5)之間，用以向電網(wǎng)索取能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控雙向能量控制裝置，其特征在于所述的儲(chǔ)能電池組(1)為若干個(gè)鋰電池或普通電池串聯(lián)組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控雙向能量控制裝置，其特征在于所述的超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置(3)由若干個(gè)超級(jí)電容串聯(lián)而成，所述的超級(jí)電容的單體容量是4000F/2.7V。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可控雙向能量控制裝置，其特征在于所述的通訊模塊 (9)將系統(tǒng)所存儲(chǔ)的能量通過網(wǎng)絡(luò)向電網(wǎng)控制系統(tǒng)報(bào)告，然后，由電網(wǎng)調(diào)度系統(tǒng)綜合調(diào)度后發(fā)出指令，進(jìn)行傳輸和索取。
7.一種使用權(quán)利要求1所述的一種可控雙向能量控制裝置的方法，其特征在于，包括下列步驟(1)當(dāng)儲(chǔ)能電池組(1)或超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置C3)接收到一定能量時(shí)，系統(tǒng)將存儲(chǔ)的電量由通訊系統(tǒng)報(bào)告給電網(wǎng)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，等待著有需求時(shí)的能量輸送；(2)通過DSP+FPGA的數(shù)字控制器系統(tǒng)，管理儲(chǔ)能系統(tǒng)中的儲(chǔ)能電池各個(gè)單體的能量， 實(shí)現(xiàn)BMS電池管理系統(tǒng)功能，超級(jí)電容的管理由超級(jí)電容內(nèi)嵌的管理系統(tǒng)自行實(shí)現(xiàn)管理；(3)當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)有電力傳送需求時(shí)，即由通訊模塊(9)傳輸需求信息給主控制器(1)， 主控制器(1)發(fā)出控制信號(hào)并將電量給予電網(wǎng)，即為儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電；(4)當(dāng)電網(wǎng)有富裕電能時(shí)，電網(wǎng)管理將發(fā)出通訊指令，通訊模塊(9)接收后，將指令傳輸給主控制器(1)，主控制器(1)發(fā)出索取電網(wǎng)的能量的指令，即利用富裕的電能，向儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)能，利用低谷電富裕電進(jìn)行儲(chǔ)能，當(dāng)電網(wǎng)有需求時(shí)再將這些電量傳輸回送給電網(wǎng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可控雙向能量控制裝置及其方法，包括主控制器、儲(chǔ)能電池組和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置，所述的儲(chǔ)能電池組和超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置之間并聯(lián)有DC/DC一體裝置，所述的超級(jí)電容儲(chǔ)能裝置通過DC/AC和AC/DC一體裝置與交流側(cè)的動(dòng)力電纜相接，所述的主控制器分別與DC/DC一體裝置和DC/AC和AC/DC一體裝置相連，所述的主控制器還與通訊模塊相連。本發(fā)明將正向輸電過程和逆向輸電過程進(jìn)行集合，組合成一種可控雙向能量控制裝置，在電網(wǎng)的綜合調(diào)度下，實(shí)現(xiàn)低谷電或電網(wǎng)有富裕電能的時(shí)候，能將其能量保存于裝置。
文檔編號(hào)H02J3/32GK102447262SQ20111044405
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月27日
發(fā)明者帥鴻元, 陸政德 申請(qǐng)人:上海瑞華(集團(tuán))有限公司