[发明专利]一种混合储能系统

说明书

本发明涉及一种混合储能系统，包括蓄电池、电感、蓄电池连接控制开关、超级电容器、超级电容连接控制开关、负载组成。蓄电池通过电感与电池连接控制开关与负载连接，超级电容通过超级电容控制开关与负载连接，蓄电池通过DC/DC变换器与超级电容交换能量。本发明蓄电池通过电感向负载提供能量，降低了电流冲击，超级电容通过控制开关直接与负载连接，提高了对负载功率需求的响应速度。本发明结合能量型储能和能量型储能的优点，可以更好地满足负载功率需求，同时结构更加紧凑，体积更小。

技术领域

本发明涉及一种储能系统，尤其是一种混合储能系统。

背景技术

随着经济的快速发展，负荷对储能系统要求越来越高，单一储能系统受自身性能的影响，难以满足负荷的需要，迫切需要发展兼具高功率密度和高功率密度的储能系统。将高能量密度的电池与高功率密度的超级电容器结合在一起组成组合混合储能系统，不仅可以为负荷提供所需的高能量密度，还可以满足负荷对高功率密度的要求。在各种化学和物理储能中，蓄电池具有高能量密度，但其功率密度较低，适合于低功率的持续能量需求的场合，却不能满足短时高功率输出的要求。超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的新型储能器件，它的能量密度低，但是其功率密度较高。因此，在既需要高能量密度，又需要高功率密度的应用场景中，靠单一储能难以满足需求，所以需要寻求超级电容与蓄电池组合成混合储能系统来满足这一需求。

目前常见的混合储能系统主要有被动式、主动式两种形式，被动式混合储能系统的主要特点是电池和超级电容直接并联后与负载连接，因此，两种储能单元之间的电压就必须要实时保持同步，这种拓扑结构简单，不需要配置DC/DC变换器，也不需要额外的控制，成本较低，但该结构超级电容不能得到充分利用，造成大量超级电容容量浪费。另外，当负载有大功率需求时，无法根据需求灵活调整蓄电池和超级电容之间的能量分配。主动式混合储能系统主要特点是采用两个DC/DC变换器分别向负载供电，该结构功能比较全面，可以实现任意比例的蓄电池、超级电容的功率分配。但是，主动式储能系统配置成本较高，而且结构和控制复杂，DC/DC变换器的受功率需求的影响，配置的较大，不利于高能量密度和高功率密度的实现。

发明内容

本发明的技术解决问题：克服现有技术的上述缺点，提供一种混合储能系统，具有兼具高能量密度与高功率密度、结构简单、高效可靠的优点。

为实现此目的，本发明技术方案如下：

本发明混合储能变换系统包括蓄电池、电感、蓄电池连接控制开关、超级电容器、超级电容器连接控制开关、DC/DC变换器；所述蓄电池通过电感、蓄电池连接控制开关向负载提高能量；所述电感用于抑制蓄电池冲击电流；所述蓄电池连接控制器用于控制蓄电池与负载的连接；所述超级电容用于向负载提供能量；所述超级电容连接控制开关用于控制超级电容与负载的连接；所述DC/DC变换器用于实现蓄电池与超级电容的能量交换。

所述蓄电池的正极端与电感的正极端连接，蓄电池的负极端与负载的负极端连接；所述电感的负极端与蓄电池连接控制开关的正极端连接；所述蓄电池连接控制开关的负极端与负载正极端连接；所述超级电容的正极端与超级电容连接控制开关的负极端连接，超级电容的负极端与负载负极端连接；所述蓄电池的正极端与DC/DC变换器的输入正极端连接，蓄电池的负极端与DC/DC变换器的输入负极端连接；所述DC/DC变换器的输出正极端与超级电容的正极端连接，DC/DC变换器的负极端与超级电容的负极端连接。

所述DC/DC变换器既可以是单向DC/DC变换器也可以是双向DC/DC变换器。

所述超级电容的数目为m，m≥1。

所述负载既可以为用电负荷，又可以为直流母线或直流电网。