專利名稱：儲(chǔ)能電池組及采用它的太陽(yáng)能裝置和風(fēng)能裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
儲(chǔ)能電池組及采用它的太陽(yáng)能裝置和風(fēng)能裝置本實(shí)用新型涉及一種儲(chǔ)能電池組，以及采用了這種儲(chǔ)能電池組的太陽(yáng)能裝置和風(fēng)
能裝置。隨著石油資源的日益減少和環(huán)境的污染日漸嚴(yán)重，保護(hù)環(huán)境，開(kāi)發(fā)新能源成了目前世界上的潮流和趨勢(shì)。在這個(gè)背景下，近年來(lái)，對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能等新能源的研究和開(kāi)發(fā)利用蓬勃興起。對(duì)于這些新能源而言，尤其是太陽(yáng)能和風(fēng)能，其能量收集的過(guò)程是不連續(xù)和不恒定的，且和地理位置、氣候狀況等有著密切的關(guān)系。比如，一天之中，正午時(shí)分的太陽(yáng)能量最強(qiáng)，一年之中，夏季的太陽(yáng)能量最強(qiáng)，在我國(guó)的南方地區(qū)，一年之中的陰雨天氣較多，而北方和西部則陽(yáng)光較多。對(duì)于風(fēng)能同樣存在這些問(wèn)題。所以，這種不連續(xù)和不恒定的能量集采過(guò)程使得儲(chǔ)能系統(tǒng)(Energy storge system,簡(jiǎn)稱ESS)成了新能源發(fā)展中的核心環(huán)節(jié),在實(shí)際的應(yīng)用中，通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)的加入，在發(fā)電功率過(guò)大時(shí)將多余的能源儲(chǔ)存至儲(chǔ)能裝置，在發(fā)電功率不足時(shí)通過(guò)儲(chǔ)能裝置的放電對(duì)電量進(jìn)行補(bǔ)充以維持用戶的需要。從而使得不穩(wěn)定的電能得到平抑變成用戶所期望的平穩(wěn)的輸出。(常見(jiàn)的手段有電池儲(chǔ)能、電容儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能)。對(duì)于太陽(yáng)能和風(fēng)能而言，目前最常見(jiàn)的儲(chǔ)能手段就是電池儲(chǔ)能；以太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)為例，目前常見(jiàn)的是在一塊較大的場(chǎng)地內(nèi)布置幾百甚至上千個(gè)太陽(yáng)能光伏面板陣列，這些太陽(yáng)能光伏面板通過(guò)電路相連通，并通過(guò)光伏逆變器接入電網(wǎng)。為了能使這些太陽(yáng)能得到充分利用，必須安裝一套儲(chǔ)能裝置，使用這個(gè)儲(chǔ)能裝置來(lái)配合調(diào)節(jié)光伏發(fā)電所產(chǎn)生的能量，以及調(diào)節(jié)太陽(yáng)能系統(tǒng)和電網(wǎng)之間的能量流通。目前，能量?jī)?chǔ)存裝置一般是通過(guò)一個(gè)大功率的功率控制系統(tǒng)(PCS)與電網(wǎng)相連通并通過(guò)中央能量管理系統(tǒng)進(jìn)行控制已達(dá)到維護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定的目的。上述這種儲(chǔ)能裝置的設(shè)計(jì)雖然是目前的主流模式，但是仍然具有一些明顯的缺點(diǎn)，首先，這種設(shè)計(jì)中的ESS和PCS的規(guī)模巨大，典型的功率規(guī)格如500kw、lmw, 2mw等級(jí)別，這樣巨大的電池系統(tǒng)和功率控制系統(tǒng)的造價(jià)高昂，首次投入成本巨大；另一方面，由于儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)格巨大，在單點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)造成的停產(chǎn)影響也大，系統(tǒng)的可靠性低。本實(shí)用新型的第一個(gè)目的是:提供一種用于儲(chǔ)能裝置的儲(chǔ)能電池組，它具有成本低廉、及時(shí)響應(yīng)和可靠性高的特點(diǎn)。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是:提供一種太陽(yáng)能裝置，它采用了上述的儲(chǔ)能電池組。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是:提供一種風(fēng)能裝置，它采用了上述的儲(chǔ)能電池組。為了達(dá)到上述第一個(gè)目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:一種儲(chǔ)能電池組，它包括:多個(gè)電池模塊、多個(gè)逆變器、電池模塊控制器、中央控制器、能量控制器；所述的每個(gè)電池模塊與一個(gè)逆變器相電連接，所述的多個(gè)逆變器通過(guò)第一通信通道與中央控制器相通訊，所述的中央控制器與電池模塊控制器電連接并相通訊，所述的電池模塊控制器與多個(gè)電池模塊通過(guò)第二通信通道相通訊，所述的能量控制器與中央控制器電連接并相通訊，所述的多個(gè)逆變器與外部電網(wǎng)相電連接。作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述的第一通信通道與第二通信通道為CAN 2.0總線。作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述的電池模塊的數(shù)量為50 200個(gè)。作為優(yōu)選的技術(shù)方案:述的每個(gè)電池模塊儲(chǔ)存的能量為2 20kWh。作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述的每個(gè)電池模塊包括多個(gè)鈦酸鋰電池單體。本實(shí)用新型儲(chǔ)能電池組采用多個(gè)儲(chǔ)電池模塊，每個(gè)電池模塊儲(chǔ)存的能量相對(duì)于傳統(tǒng)ESS而言要少很多，并為每個(gè)電池模塊都配備了逆變器，這樣從制造成本上得到了一定的下降；每個(gè)電池模塊都可以通過(guò)逆變器單獨(dú)地與電網(wǎng)互通，可以快速響應(yīng)電網(wǎng)需求；儲(chǔ)能單元為模塊化設(shè)計(jì)，因此成本較低同時(shí)可以方便的進(jìn)行擴(kuò)展，配置靈活。另外，由于多個(gè)電池模塊通過(guò)多個(gè)通路與電網(wǎng)互通，所以即使一個(gè)甚至幾個(gè)電池模塊或者通路出現(xiàn)故障，仍然不會(huì)影響到整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)的可靠性大大提高。

圖1為本實(shí)用新型儲(chǔ)能電池組一實(shí)施例的示意圖；圖2為本實(shí)用新型太陽(yáng)能裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖3為本實(shí)用新型風(fēng)能裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；其中:1.儲(chǔ)能電池組；2.電池模塊；3.逆變器；4.電池模塊控制器；5.中央控制器；6.能量控制器；7.第一通信通道；8.第二通信通道；9.太陽(yáng)能電池板；10.電網(wǎng)；11.風(fēng)力發(fā)電機(jī)。儲(chǔ)能電池組實(shí)施例1:如圖1所示意:一種儲(chǔ)能電池組I，它包括:多個(gè)電池模塊2、多個(gè)逆變器3、電池模塊控制器4、中央控制器5、能量控制器6 ;所述的每個(gè)電池模塊2與一個(gè)逆變器3相電連接，所述的多個(gè)逆變器3通過(guò)CAN 2.0總線7與中央控制器5相通訊，所述的中央控制器5與電池模塊控制器4電連接并相通訊，所述的電池模塊控制器4與多個(gè)電池模塊2通過(guò)CAN
2.0總線8相通訊，所述的能量控制器6與中央控制器5電連接并相通訊，所述的多個(gè)逆變器3與外部電網(wǎng)相電連接。在本實(shí)施例中，電池模塊2和逆變器3的數(shù)量均為100個(gè)，每個(gè)電池模塊2的額定儲(chǔ)存能量為lOkWh。每個(gè)電池模塊2包括多個(gè)鈦酸鋰電池單體，在本實(shí)施例中，所述的鈦酸鋰電池是指正極采用NCM三元材料，負(fù)極采用尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰所構(gòu)成的一種鋰離子電池，本實(shí)施例中的鈦酸鋰電池單體和電池模塊2具有在5C條件下進(jìn)行充放電的能力。在本實(shí)施例中，在任一時(shí)刻，電池模塊控制器4可以與所有的電池模塊2進(jìn)行通訊，并計(jì)算每一個(gè)電池模塊的荷電量(S0C)、健康狀態(tài)(S0H)、可充電能量、可放電能量等，并把這些收集到的信息上報(bào)給中央控制器5。中央控制器5和能量控制器6進(jìn)行通訊，能量控制器6告知中央控制器5目前每個(gè)電池模塊2需要充電或者放電的功率。中央控制器5綜合分析充放電功率的需求以及每個(gè)電池模塊2的可充放電功率和能量，判斷出需要進(jìn)行充放電的電池模塊2所對(duì)應(yīng)的逆變器3。然后將充放電命令傳輸給所有的逆變器3，并依據(jù)充放電命令對(duì)電池模塊2進(jìn)行充放電操作。儲(chǔ)能電池組實(shí)施例2:如圖1所示意:一種儲(chǔ)能電池組1，它包括:多個(gè)電池模塊2、多個(gè)逆變器3、電池模塊控制器4、中央控制器5、能量控制器6 ;所述的每個(gè)電池模塊2與一個(gè)逆變器3相電連接，所述的多個(gè)逆變器3通過(guò)CAN 2.0總線7與中央控制器5相通訊，所述的中央控制器5與電池模塊控制器4電連接并相通訊，所述的電池模塊控制器4與多個(gè)電池模塊2通過(guò)CAN
2.0總線8相通訊，所述的能量控制器6與中央控制器5電連接并相通訊，所述的多個(gè)逆變器3與外部電網(wǎng)相電連接。在本實(shí)施例中，電池模塊2和逆變器3的數(shù)量均為50個(gè)，每個(gè)電池模塊2的額定儲(chǔ)存能量為2kWh。每個(gè)電池模塊2包括多個(gè)鈦酸鋰電池單體，在本實(shí)施例中，所述的鈦酸鋰電池是指正極采用NCM三元材料，負(fù)極采用尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰所構(gòu)成的一種鋰離子電池，本實(shí)施例中的鈦酸鋰電池單體和電池模塊2具有在5C條件下進(jìn)行充放電的能力。在本實(shí)施例中，控制策略同實(shí)施例1中所描述。儲(chǔ)能電池組實(shí)施例3:如圖1所示意:一種儲(chǔ)能電池組I，它包括:多個(gè)電池模塊2、多個(gè)逆變器3、電池模塊控制器4、中央控制器5、能量控制器6 ;所述的每個(gè)電池模塊2與一個(gè)逆變器3相電連接，所述的多個(gè)逆變器3通過(guò)CAN 2.0總線7與中央控制器5相通訊，所述的中央控制器5與電池模塊控制器4電連接并相通訊，所述的電池模塊控制器4與多個(gè)電池模塊2通過(guò)CAN
2.0總線8相通訊，所述的能量控制器6與中央控制器5電連接并相通訊，所述的多個(gè)逆變器3與外部電網(wǎng)相電連接。在本實(shí)施例中，電池模塊2和逆變器3的數(shù)量均為200個(gè)，每個(gè)電池模塊2的額定儲(chǔ)存能量為20kWh。每個(gè)電池模塊2包括多個(gè)鈦酸鋰電池單體，在本實(shí)施例中，所述的鈦酸鋰電池是指正極采用鈷酸鋰材料，負(fù)極采用尖晶石結(jié)構(gòu)的鈦酸鋰所構(gòu)成的一種鋰離子電池，本實(shí)施例中的鈦酸鋰電池單體和電池模塊2具有在5C條件下進(jìn)行充放電的能力。[0033]在本實(shí)施例中，控制策略同實(shí)施例1中所描述。太陽(yáng)能裝置實(shí)施例1.[0035]如圖2所示意:一種太陽(yáng)能裝置，它包括100個(gè)太陽(yáng)能電池板9和如實(shí)施例1所描述的的儲(chǔ)能電池組1，所述的每個(gè)太陽(yáng)能電池9板均通過(guò)一個(gè)逆變器3與電網(wǎng)相連接。太陽(yáng)能裝置實(shí)施例2.[0037]一種太陽(yáng)能裝置，它包括50個(gè)太陽(yáng)能電池板9和如實(shí)施例2所描述的的儲(chǔ)能電池組1，所述的每個(gè)太陽(yáng)能電池9板均通過(guò)一個(gè)逆變器3與電網(wǎng)相連接。太陽(yáng)能裝置實(shí)施例3.[0039]一種太陽(yáng)能裝置，它包括200個(gè)太陽(yáng)能電池板9和如實(shí)施例2所描述的的儲(chǔ)能電池組1，所述的每個(gè)太陽(yáng)能電池9板均通過(guò)一個(gè)逆變器3與電網(wǎng)相連接。風(fēng)能裝置實(shí)施例1:如圖3所示意:一種風(fēng)能裝置，它包括100個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和如實(shí)施例1所描述的的儲(chǔ)能電池組1，所述的每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)11均通過(guò)一個(gè)逆變器3與電網(wǎng)相連接。風(fēng)能裝置實(shí)施例2:一種風(fēng)能裝置，它包括50個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和如實(shí)施例2所描述的的儲(chǔ)能電池組1，所述的每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)11均通過(guò)一個(gè)逆變器3與電網(wǎng)相連接。風(fēng)能裝置實(shí)施例3:一種風(fēng)能裝置，它包括200個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)11和如實(shí)施例1所描述的的儲(chǔ)能電池組1，所述的每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)11均通過(guò)一個(gè)逆變器3與電網(wǎng)相連接。本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不僅限于上述實(shí)施例，凡在本實(shí)用新型精神下所做的變化和改動(dòng)，均應(yīng)落在本實(shí)用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種儲(chǔ)能電池組，其特征在于:它包括:多個(gè)電池模塊、多個(gè)逆變器、電池模塊控制器、中央控制器、能量控制器；所述的每個(gè)電池模塊與一個(gè)逆變器相電連接，所述的多個(gè)逆變器通過(guò)第一通信通道與中央控制器相通訊，所述的中央控制器與電池模塊控制器電連接并相通訊，所述的電池模塊控制器與多個(gè)電池模塊通過(guò)第二通信通道相通訊，所述的能量控制器與中央控制器電連接并相通訊，所述的多個(gè)逆變器與外部電網(wǎng)相電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)能電池組，其特征在于:所述的第一通信通道與第二通信通道均為CAN 2.0總線。
3.如權(quán)利要求1或2所述的儲(chǔ)能電池組，其特征在于:所述的電池模塊的數(shù)量為50 200 個(gè)。
4.如權(quán)利要求3所述的儲(chǔ)能電池組，其特征在于:所述的每個(gè)電池模塊儲(chǔ)存的能量為2 20kWh。
5.如權(quán)利要求4所述的儲(chǔ)能電池組，其特征在于:所述的每個(gè)電池模塊包括多個(gè)鈦酸鋰電池單體。
6.一種太陽(yáng)能裝置，它包括多個(gè)太陽(yáng)能電池板和如權(quán)利要求1 5中任一所述的儲(chǔ)能電池組，所述的每個(gè)太陽(yáng)能電池板通過(guò)一個(gè)逆變器與一個(gè)電池模塊相電連通。
7.—種風(fēng)能裝置,它包括多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)和如權(quán)利要求1 5中任一所述的儲(chǔ)能電池組，所述的每個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過(guò)一個(gè)逆變器與一個(gè)電池模塊相電連通。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種儲(chǔ)能電池組，它包括多個(gè)電池模塊、多個(gè)逆變器、電池模塊控制器、中央控制器、能量控制器；所述的每個(gè)電池模塊一個(gè)微型雙向逆變器與電網(wǎng)相連接，所述的多個(gè)微型雙向逆變器通過(guò)第一通信通道與中央控制器相通訊，微型雙向逆變器通過(guò)接收中央控制器指令對(duì)電池模塊進(jìn)行充放電控制，所述的中央控制器與電池模塊控制器相聯(lián)通，所述的電池模塊控制器與多個(gè)電池模塊通過(guò)第二通信通道相通訊，所述的能量控制器與中央控制器相通訊。由電池模塊和微型雙向逆變器組成的儲(chǔ)能單元，可以增減儲(chǔ)能單元而方便的實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容和減容。同時(shí)，在模塊單元故障的情況下可以方便的更換維護(hù)而不影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。
文檔編號(hào)H02J3/38GK202997613SQ20122062784
公開(kāi)日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者吳揚(yáng), 趙彪 申請(qǐng)人:微宏動(dòng)力系統(tǒng)(湖州)有限公司