[发明专利]一种电池储能系统及控制方法、储能系统、计算机设备

说明书

本发明属于电池储能技术领域，公开一种电池储能系统，包括：N个子模块单元和全局控制器，N个子模块单元依次串联，第1个子模块单元的正向端口和第N个子模块单元的负向端口分别构成所述电池储能系统的高压端口和低压端口；每个子模块单元包括双向DC/DC变换器和电池单元，所述DC/DC变换器包括DC/DC控制器；所述全局控制器根据功率控制指令和各子模块单元的运行状态参数信息，分配各子模块单元DC/DC控制器的控制参考信息；子模块单元DC/DC控制器根据全局控制器分配的控制参考信息，执行对DC/DC变换器中开关管的控制。本发明的电池储能系统均衡效率高、能够最大化利用所有电池单元的有效容量。

技术领域

本发明涉及电池储能技术领域，特别涉及一种电池储能系统及控制方法、储能系统、计算机设备。

背景技术

储能是实现“双碳”目标和新能源革命的关键支撑技术，在可再生能源成为主体的新型电力系统中，对储能提出了重大需求。其中，以锂离子电池储能为主体的电化学储能是现有储能类型中应用最为广泛的一种。同时，随着电动汽车的大力推广，未来也将面临大量动力锂电池退役的问题。电池退役时还有75%的容量可以进行梯次再次利用，充分利用电池的寿命，尤其对于磷酸铁锂电池的梯级利用可以提高其使用经济价值。

锂离子电池储能簇单元的电压从500V甚至到上千伏，因此每个电池簇单元需要几百支电池串联使用；但是由于大容量锂离子电池从生产出来时就存在着一致性差异，且随着锂离子电池储能经过1-2年的使用后每个簇单元中的单体电池之间的一致性差异逐渐加剧，由于“木桶效应”导致每个簇单元可充入或放出的能量大大衰减，且多个电池簇单元直接并联存在簇间环流问题，且需定期人工上站均衡维护导致维护成本较高；传统的电池储能系统是电池直接串联，无法实现故障电池或电池模组的独立退切和热插拔，需切断整个电池簇单元进行降功率使用、甚至停机；另外，由于储能系统中电池排布密集、数量较大，若某支单体电池存在故障如短路而产热异常时，其热量会通过与其直接电气连接的导电铜排向相邻电池模组单元进行热传递，最终可能引起整个电池簇单元发生热失控。另外，从新能源汽车上退役的动力电池梯次利用到储能系统时也存在着这些问题，并阻碍梯次利用的推广。

目前，锂离子电池储能簇单元中的电池均衡是通过使用被动均衡器和主动均衡器；被动均衡器以电阻耗散能量为代价，主动均衡器能够实现单体电池之间的能量转移，但是应用在大规模、高电压平台的锂离子电池储能中存在系统复杂、均衡效率较低的问题。

另一方面，新能源车退役的电池梯次利用时，由于各电池单元的电压范围、容量、内阻和化学体系不同，无法直接在常规的电池储能系统结构中匹配使用，传统的均衡方法无法适用，需要电池组的异构兼容技术。

因此，需要一种新型的电池系统构架及其控制方法，来解决电池均衡的技术问题，实现锂电池在储能系统中的全寿命周期内均衡和新能源汽车退役电池组梯次利用，实现异构兼容及均衡。

发明内容

本发明实施例提供了一种电池储能系统，以解决现有技术中电池均衡的问题。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的第一方面，提供了一种电池储能系统。

在一个实施例中，电池储能系统，包括：

N个子模块单元和全局控制器，每个子模块单元具有正向端口和负向端口，N个子模块单元依次串联，第1个子模块单元的正向端口和第N个子模块单元的负向端口分别构成所述电池储能系统的高压端口和低压端口；

每个子模块单元包括双向DC/DC变换器和电池单元，所述DC/DC变换器包括DC/DC控制器；

所述全局控制器根据功率控制指令和各子模块单元的运行状态参数信息，分配各子模块单元DC/DC控制器的控制参考信息；