阅读说明：本技术 一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统 (Light-storage complementary self-powered bin type energy storage system based on self-support of energy storage system ) 是由 周锡卫 于 2018-09-10 设计创作，主要内容包括：本发明属于电化学储能应用技术领域,具体涉及一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统。利用多个储能单元系统的安全电量的保有量比厂用电UPS电源容量大的特点,并且在储能单元系统的电量都低于保有量时,利用光伏为储能单元系统补电,具有更高的安全性,可节省自供电UPS及安装的投资；解决了电网故障或停电时储能电站需要厂用电保证自用电的供给；特别是仓式储能系统通常放置在露天,晴天太阳的暴晒使得安装蓄电池的集装箱顶部保温层被晒透,集装箱内温度上升,需要更大规模的温控系统和更多的耗电,安装在集装箱顶部的光伏阵列不仅减少了阳光暴晒,同时光伏发电可以直接提供厂用电,不仅减少了耗电还提高了蓄电池的安全性。(The invention belongs to the technical field of electrochemical energy storage application, and particularly relates to a light storage complementary self-powered bin type energy storage system based on self support of an energy storage system. The characteristic that the reserved quantity of the safe electric quantity of the energy storage unit systems is larger than the capacity of the station UPS power supply is utilized, and when the electric quantity of the energy storage unit systems is lower than the reserved quantity, the photovoltaic is utilized to supplement the electric power for the energy storage unit systems, so that the safety is higher, and the investment of self-powered UPS and installation can be saved; the problem that the energy storage power station needs service power to guarantee the supply of self power when the power grid fails or power is cut off is solved; especially, storehouse formula energy storage system places in the open air usually, and sunny sun's insolation makes the container top heat preservation of installation battery be shone thoroughly, and temperature in the container rises, needs bigger scale temperature control system and more power consumptions, installs the photovoltaic array at the container top and has not only reduced sunshine insolation, and photovoltaic power generation can directly provide the station service power simultaneously, has not only reduced power consumptions and has still improved the security of battery.)

一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能 系统

技术领域

本发明属于电化学储能应用技术领域，具体涉及一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统。

背景技术

储能系统以减少弃风弃光提高新能源利用率抓手，以调峰调频提高电网运行经济性、安全性为依托，以储能与新能源互补、储能与电网调峰调频紧密互动，电能互联互通为目标的储能系统商业化应用，受到电力及新能源领域的重视与关注，储能系统广泛应用在调峰调频、削峰填谷、平抑新能源波动、电力应急、电网稳定调控等，然而储能系统的广泛应用也面临着诸多的技术问题和应用挑战，特别是要解决安全运行、高效运行的技术。

为了使储能系统安全运行，储能系统安装在专门的储能集装箱的仓室内即常见的保温专用储能集装箱中，也称为仓式储能系统，并配置了电池管理系统BMS、储能箱室温控系统、储能箱室消防系统、储能箱室照明系统、储能箱室远程监控系统，这个系统的运行需要不间断供电的厂用电供给；尤其是电网故障或停电时储能电站需要厂用电保证自用电的供给，确保储能电站系统安全正常运行并可避免天气不好时对蓄电池的损伤。

通常大规模储能系统包含了多个储能单元系统，任何一个多个储能单元系统的安全电量的保有量都比储能系统自供电的应急备用电源(UPS)的电池容量大很多，并且在所有的储能单元系统的电量都低于安全电量的保有量要求时，则储能系统就不具备正常运行的条件，因此采用利用光伏补电的储能单元系统作为自供电的支持电源具有更高的安全性和可靠性，同时也节省了自供电UPS及安装的投资。

另外储能集装箱自用电所需解决的厂用电也是一个不小的问题，如：自耗电较大，特别是仓式储能系统通常放置在露天，晴天太阳的暴晒使得安装蓄电池的集装箱顶部保温层被晒透，集装箱内温度上升，对此需要更大规模的温控系统和更多的耗电，也给蓄电池安全运行增加了隐患。

发明内容

为了有效解决不间断持续安全提供厂用电，以及防止阳光直晒使得集装箱内温度上升，减少投资和耗电，减少厂用电系统的投资以及通过光伏直接供电，提高效率和商业收益，本发明提出一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，主要包括：光储自供电控制模块、第1光储自供电光伏逆变器、光储自供电光伏发电阵列、第1储能自供电支撑电力连接控制开关、储能系统自用电配电箱、储能系统与光伏互补自供电系统总线、储能系统与光伏互补第1储能自供电电力线、储能系统与光伏互补第n储能自供电电力线、第n储能自供电支撑电力连接控制开关、第n光储自供电光伏逆变器、光储自供电光伏发电阵列、第1储能系统PCS、第1储能系统直流控制柜、第1储能系统蓄电池细串、第1储能系统BMS、第1储能系统BMS线束、第1储能系统变压器、第n储能系统PCS、第n储能系统直流控制柜、第n储能系统蓄电池组串、第n储能系统BMS、第n储能系统BMS线束、第n储能系统变压器、电网电力线、电网、第1储能箱室温控系统、第1储能箱室消防系统、第1储能箱室照明系统、第1储能箱室远程监控系统、第n储能箱室温控系统、第n储能箱室消防系统、第n储能箱室照明系统、第n储能箱室远程监控系统，其中：

第1储能系统蓄电池组串通过第1储能系统BMS线束连接第1储能系统BMS并顺次接入第1储能系统直流控制柜、第1储能系统PCS，由第1储能系统PCS通过第1储能系统变压器接入电网的电网电力线，构成储能电站第1储能系统充放电电力路径；

第n储能系统蓄电池组串通过第n储能系统BMS线束连接第n储能系统BMS并顺次接入第n储能系统直流控制柜、第n储能系统PCS，由第n储能系统PCS通过第n储能系统变压器接入电网的电网电力线，构成储能电站第n储能系统充放电电力路径；

第1储能系统蓄电池组串通过第1储能系统BMS线束连接第1储能系统BMS并顺次接入第1储能系统直流控制柜、第1储能系统PCS，由第1储能系统PCS通过储能自供电支撑电力连接控制开关接入储能系统自用电配电箱，构成第1储能系统自身支撑自供电的电力路径；

第n储能系统蓄电池组串通过第1储能系统BMS线束连接第n储能系统BMS并顺次接入第n储能系统直流控制柜、第n储能系统PCS，由第n储能系统PCS通过储能自供电支撑电力连接控制开关接入储能系统自用电配电箱，构成第n储能系统自身支撑自供电的电力路径；

由连接光储自供电光伏发电阵列的第1光储自供电光伏逆变器接入储能系统自用电配电箱，构成第1光伏发电供电子电力路径；

由连接光储自供电光伏发电阵列的第n光储自供电光伏逆变器接入储能系统自用电配电箱，构成第n光伏发电供电子电力路径；

由第1光储自供电光伏逆变器、光储自供电光伏发电阵列构成的光伏发电供电子系统和第1储能系统PCS、第1储能系统直流控制柜、第1储能系统蓄电池组串、第1储能系统BMS、第1储能系统BMS线束构成的储能自供电支撑电力储能子系统以及光储自供电控制模块、储能系统自用电配电箱、储能系统与光伏互补自供电系统总线、储能系统与光伏互补第1储能自供电电力线共同构成第1储能系统自身支撑的微电网架构的光储互补自供电系统；

由第n光储自供电光伏逆变器、光储自供电光伏发电阵列构成的光伏发电供电子系统和第n储能系统PCS、第n储能系统直流控制柜、第n储能系统蓄电池组串、第n储能系统BMS、第n储能系统BMS线束构成的储能自供电支撑电力储能子系统以及光储自供电控制模块、储能系统自用电配电箱、储能系统与光伏互补自供电系统总线、储能系统与光伏互补第n储能自供电电力线共同构成第n储能系统自身支撑的微电网架构的光储互补自供电系统；

电网通过电网电力线及第1储能系统变压器连接第1储能自供电支撑电力连接控制开关，由第1储能自供电支撑电力连接控制开关接入储能系统自用电配电箱，构成电网的第1厂用电供电电力路径；

电网通过电网电力线及第n储能系统变压器连接第n储能自供电支撑电力连接控制开关，由第n储能自供电支撑电力连接控制开关接入储能系统自用电配电箱，构成电网的第n厂用电供电电力路径；

一种基于储能系统自身支撑的光伏互补自供电的仓式储能系统的开启流程及运行控制方法为：

储能电站系统的开启时，通过上电并开启光储自供电控制模块，在光储自供电控制模块监测储能电站系统正常时，选择并手动开启多个储能单元系统的其中一个储能单元系统，即第n储能系统PCS，以电压源模式开机正常时，通过第n储能自供电支撑电力连接控制开关连通储能系统自用电配电箱并为储能系统与光伏互补第n储能自供电电力线提供储能系统自用电；此时若光伏具备发电能力，则光储自供电控制模块选择并分别开启第1光储自供电光伏逆变器与第n光储自供电光伏逆变器，提供光伏电力；将光储自供电控制模块设置为自动监控运行模式，由光储自供电控制模块实时控制储能系统充放电及厂用电的自供电系统进行正常运行；

在光伏不发电时段，光储自供电控制模块判别储能供电与电网供电的经济性并相应选通储能系统自身支撑自供电的电力路径和电网的厂用电供电电力路径中经济性好的供电路径；

在电网故障或停电时，光储自供电控制模块控制储能系统以及自身支撑的微电网架构的光伏互补自供电系统运行供电；

在遇到电网故障或停电且储能系统低电量不能供电的极端情况下，当光伏具备发电能力时，控制第n光储自供电光伏逆变器以电压源模式运行发电，并通过储能系统自用电配电箱及储能自供电支撑电力连接控制开关接入第n储能系统PCS进行补电，同时第n储能系统PCS以电流源模式进行充电，第n储能系统达到设定电量时切换为电压源模式并支撑微电网架构的光储互补自供电系统。

一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，所述光储自供电控制模块主要包括：嵌入式控制器、数据存储电路、时钟电路、电源电路、通信管理电路、I/O管理电路、控制模块总线，其中：

嵌入式控制器通过控制模块总线分别连接数据存储电路、时钟电路、电源电路、通信管理电路、I/O管理电路，构成光伏自供电控制装置的监控信息链路及系统。

一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，所述第1光储自供电光伏逆变器和第n光储自供电光伏逆变器是具有虚拟同步电机功能特性的光伏逆变器。

一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，所述光储自供电光伏发电阵列和光储自供电光伏发电阵列的特征是，安装在仓式储能系统集装箱的顶部，具有发电和防晒双重功能。

一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，利用多个储能单元系统的安全电量的保有量都比厂用电应急备用电源(UPS)容量大很多的特点，并且所有的储能单元系统的电量都低于安全电量的保有量要求时，可利用光伏为储能单元系统补电，具有更高的安全性和可靠性，节省了自供电UPS及安装的投资；解决了电网故障或停电时储能电站需要厂用电保证自用电的供给；特别是仓式储能系统通常放置在露天，晴天太阳的暴晒使得安装蓄电池的集装箱顶部保温层被晒透，集装箱内温度上升，需要更大规模的温控系统和更多的耗电，安装在集装箱顶部的光伏阵列不仅减少了阳光暴晒，同时光伏发电可以直接提供厂用电，不仅减少了耗电还提高了蓄电池的安全性。

附图说明

图1为一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，的原理示意框图。

图2为光储自供电控制模块的构成原理示意图。

具体实施方式

作为实施例子，结合附图对一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统给予说明，但是，本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。

如图1所示，一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，主要包括：光储自供电控制模块(1)、第1光储自供电光伏逆变器(21)、光储自供电光伏发电阵列(31)、第1储能自供电支撑电力连接控制开关(4)、储能系统自用电配电箱(5)、储能系统与光伏互补自供电系统总线(6)、储能系统与光伏互补第1储能自供电电力线(7)、储能系统与光伏互补第n储能自供电电力线(8)、第n储能自供电支撑电力连接控制开关(9)、第n光储自供电光伏逆变器(2n)、光储自供电光伏发电阵列(3n)、第1储能系统PCS(101)、第1储能系统直流控制柜(102)、第1储能系统蓄电池组串(103)、第1储能系统BMS(104)、第1储能系统BMS线束(105)、第1储能系统变压器(106)、第n储能系统PCS(1n1)、第n储能系统直流控制柜(1n2)、第n储能系统蓄电池组串1n3)、第n储能系统BMS(1n4)、第n储能系统BMS线束(1n5)、第n储能系统变压器(1n6)、电网电力线(107)、电网(108)、第1储能箱室温控系统(201)、第1储能箱室消防系统(202)、第1储能箱室照明系统(203)、第1储能箱室远程监控系统(204)、第n储能箱室温控系统(2n1)、第n储能箱窒消防系统(2n2)、第n储能箱室照明系统(2n3)、第n储能箱室远程监控系统(2n4)，其中：

第1储能系统蓄电池组串(103)通过第1储能系统BMS线束(105)连接第1储能系统BMS(104)并顺次接入第1储能系统直流控制柜(102)、第1储能系统PCS(101)，由第1储能系统PCS(101)通过第1储能系统变压器(106)接入电网(108)的电网电力线(107)，构成储能电站第1储能系统充放电电力路径；

第n储能系统蓄电池组串(1n3)通过第n储能系统BMS线束(1n5)连接第n储能系统BMS(1n4)并顺次接入第n储能系统直流控制柜(1n2)、第n储能系统PCS(1n1)，由第n储能系统PCS(1n1)通过第n储能系统变压器(1n6)接入电网(108)的电网电力线(107)，构成储能电站第n储能系统充放电电力路径；

第1储能系统蓄电池组串(103)通过第1储能系统BMS线束(105)连接第1储能系统BMS(104)并顺次接入第1储能系统直流控制柜(102)、第1储能系统PCS(101)，由第1储能系统PCS(101)通过储能自供电支撑电力连接控制开关(4)接入储能系统自用电配电箱(5)，构成第1储能系统自身支撑自供电的电力路径；

第n储能系统蓄电池组串(1n3)通过第1储能系统BMS线束(1n5)连接第n储能系统BMS(1n4)并顺次接入第n储能系统直流控制柜(1n2)、第n储能系统PCS(1n1)，由第n储能系统PCS(1n1)通过储能自供电支撑电力连接控制开关(9)接入储能系统自用电配电箱(5)，构成第n储能系统自身支撑自供电的电力路径；

由连接光储自供电光伏发电阵列(31)的第1光储自供电光伏逆变器(21)接入储能系统自用电配电箱(5)，构成第1光伏发电供电子电力路径；

由连接光储自供电光伏发电阵列(3n)的第n光储自供电光伏逆变器(2n)接入储能系统自用电配电箱(5)，构成第n光伏发电供电子电力路径；

由第1光储自供电光伏逆变器(21)、光储自供电光伏发电阵列(31)构成的光伏发电供电子系统和第1储能系统PCS(101)、第1储能系统直流控制柜(102)、第1储能系统蓄电池组串(103)、第1储能系统BMS(104)、第1储能系统BMS线束(105)构成的储能自供电支撑电力储能子系统以及光储自供电控制模块(1)、储能系统自用电配电箱(5)、储能系统与光伏互补自供电系统总线(6)、储能系统与光伏互补第1储能自供电电力线(7)共同构成第1储能系统自身支撑的微电网架构的光储互补自供电系统；

由第n光储自供电光伏逆变器(2n)、光储自供电光伏发电阵列(3n)构成的光伏发电供电子系统和第n储能系统PCS(1n1)、第n储能系统直流控制柜(1n2)、第n储能系统蓄电池组串(1n3)、第n储能系统BMS(1n4)、第n储能系统BMS线束(1n5)构成的储能自供电支撑电力储能子系统以及光储自供电控制模块(1)、储能系统自用电配电箱(5)、储能系统与光伏互补自供电系统总线(6)、储能系统与光伏互补第n储能自供电电力线(8)共同构成第n储能系统自身支撑的微电网架构的光储互补自供电系统；

电网(108)通过电网电力线(107)及第1储能系统变压器(106)连接第1储能自供电支撑电力连接控制开关(4)，由第1储能自供电支撑电力连接控制开关(4)接入储能系统自用电配电箱(5)，构成电网(108)的第1厂用电供电电力路径；

电网(108)通过电网电力线(107)及第n储能系统变压器(1n6)连接第n储能自供电支撑电力连接控制开关(9)，由第n储能自供电支撑电力连接控制开关(9)接入储能系统自用电配电箱(5)，构成电网(108)的第n厂用电供电电力路径；

一种基于储能系统自身支撑的光伏互补自供电的仓式储能系统的开启流程及运行控制方法为：

储能电站系统的开启时，通过上电并开启光储自供电控制模块(1)，在光储自供电控制模块(1)监测储能电站系统正常时，选择并手动开启多个储能单元系统的其中一个储能单元系统，即第n储能系统PCS(1n1)，以电压源模式开机正常时，通过第n储能自供电支撑电力连接控制开关(9)连通储能系统自用电配电箱(5)并为储能系统与光伏互补第n储能自供电电力线(8)提供储能系统自用电；此时若光伏具备发电能力，则光储自供电控制模块(1)选择并分别开启第1光储自供电光伏逆变器(21)与第n光储自供电光伏逆变器(2n)，提供光伏电力；将光储自供电控制模块(1)设置为自动监控运行模式，由光储自供电控制模块(1)实时控制储能系统充放电及厂用电的自供电系统进行正常运行；

在光伏不发电时段，光储自供电控制模块(1)判别储能供电与电网供电的经济性并相应选通储能系统自身支撑自供电的电力路径和电网(108)的厂用电供电电力路径中经济性好的供电路径；

在电网(108)故障或停电时，光储自供电控制模块(1)控制储能系统以及自身支撑的微电网架构的光伏互补自供电系统运行供电；

在遇到电网(108)故障或停电且储能系统低电量不能供电的极端情况下，当光伏具备发电能力时，控制第n光储自供电光伏逆变器(2n)以电压源模式运行发电，并通过储能系统自用电配电箱(5)及储能自供电支撑电力连接控制开关(9)接入第n储能系统PCS(1n1)进行补电，同时第n储能系统PCS(1n1)以电流源模式进行充电，第n储能系统达到设定电量时切换为电压源模式并支撑微电网架构的光储互补自供电系统。

如图2所示，一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，所述光储自供电控制模块(1)主要包括：嵌入式控制器(301)、数据存储电路(302)、时钟电路(303)、电源电路(304)、通信管理电路(305)、I/O管理电路(306)、控制模块总线(307)，其中：

嵌入式控制器(301)通过控制模块总线(307)分别连接数据存储电路(302)、时钟电路(303)、电源电路(304)、通信管理电路(305)、I/O管理电路(306)，构成光伏自供电控制装置(1)的监控信息链路及系统。

一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，所述第1光储自供电光伏逆变器(21)和第n光储自供电光伏逆变器(2n)是具有虚拟同步电机功能特性的光伏逆变器。

一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，所述光储自供电光伏发电阵列(31)和光储自供电光伏发电阵列(3n)的特征是，安装在仓式储能系统集装箱的顶部，具有发电和防晒双重功能。

一种基于储能系统自身支撑的光储互补自供电的仓式储能系统，利用多个储能单元系统的安全电量的保有量都比厂用电应急备用电源(UPS)容量大很多的特点，并且所有的储能单元系统的电量都低于安全电量的保有量要求时，可利用光伏为储能单元系统补电，具有更高的安全性和可靠性，节省了自供电UPS及安装的投资；解决了电网故障或停电时储能电站需要厂用电保证自用电的供给；特别是仓式储能系统通常放置在露天，晴天太阳的暴晒使得安装蓄电池的集装箱顶部保温层被晒透，集装箱内温度上升，需要更大规模的温控系统和更多的耗电，安装在集装箱顶部的光伏阵列不仅减少了阳光暴晒，同时光伏发电可以直接提供厂用电，不仅减少了耗电还提高了蓄电池的安全性。