储能设备及其控制方法与流程

本发明涉及储能系统，特别是涉及一种储能设备。

背景技术：

1、储能系统是一种用于储存和释放能量的设备或系统。这些系统的目的是在能源产生和能源使用之间建立一个时间上的平衡，以便在需要能量的时候提供可靠的电力。储能系统在电力领域中尤为重要，因为它们有助于解决能源供应的不稳定性和间断性问题。对于多个负载电机设备运行的系统中，各个电机均由独立的变频器控制，电机制动时会产生制动能量，将多个负载电机通过公共直流母线并联，从而使得制动能量通过公共直流母线供给电动运行的负载电机使用，进而实现了负载之间能量的自我消纳。

2、然而，现有的储能设备通常通过单一类型的储能技术进行储能，但对于现有的直流位微电网，发电设备的输出功率存在波动性，并且，直流微电网中的大量负载也会导致系统输出功率的不平衡，单一储能技术难以同时满足高功率和高能量的需求。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对使用单一储能技术的储能设备难以满足高功率、高能量需求的技术问题，提供一种储能设备。

2、一种储能设备，该储能设备包括发电单元、直流母线以及储能模块，发电单元的输出端电连接直流母线的输入端，直流母线的输出端电连接储能模块的输入端，储能模块的输出端电连接直流母线的输入端，直流母线的输出端还能够连接交流负载以及直流负载。

3、储能模块包括蓄电池单元以及超导储能单元，蓄电池单元的输入端电连接直流母线的输出端，蓄电池单元的输出端电连接直流母线的输入端；超导储能单元的输入端电连接直流母线的输出端，超导储能单元的输出端电连接直流母线的输入端。

4、在其中一个实施例中，上述的蓄电池单元设置有第一dc-dc变换器，蓄电池单元通过第一dc-dc变换器电连接直流母线。

5、在其中一个实施例中，上述的超导储能单元设置有第二dc-dc变换器，超导储能单元通过第二dc-dc变换器电连接直流母线。

6、在其中一个实施例中，上述的发电单元设置为光伏发电单元，并且，光伏发电单元设置有mppt控制以及cv控制两种工作模式。

7、本发明还揭示了一种储能设备的控制方法，该控制方法包括如下步骤：

8、s1、运行储能设备，计算直流母线电压udc与直流母线参考电压udcref的变化量δudc，当δudc=0时，储能设备正常运行；当δudc＞0时，跳转至步骤步骤s2；当δudc＞-5%udcref时，跳转至步骤s3；当-10%udcref＜δudc≤-5%udcref时，跳转至步骤4；当δudc＜-10%udcref时，跳转至步骤5；

9、s2、当δudc＞0时，根据δudc的取值范围调节发电单元的控制模式以及储能模块充电模式；

10、s3、当δudc＞-5%udcref时，此时直流母线电压波动较小，发电单元切换为mppt控制模式，为防止蓄电池单元和超导储能单元频繁动作，将储能单元设置为不响应；

11、s4、当-10%udcref＜δudc≤-5%udcref时，根据储能模块的储能情况调整储能模块的放电模式；

12、s5、当δudc＜-10%udcref时，按重要程度移除负载，直至系统稳定运行，并跳转至步骤s1。

13、在其中一个实施例中，上述的步骤s2包括如下步骤：

14、s21、计算直流母线电压udc与直流母线参考电压udcref的变化量δudc，当δudc＜5%udcref时，此时直流母线电压波动较小，发电单元切换为mppt控制模式，为防止蓄电池单元和超导储能单元频繁动作，将储能单元设置为不响应，否则跳转至步骤s22；

15、s22、当5%udcref≤δudc＜10%udcref时，此时发电单元处于mppt控制模式，由于直流母线电压高于参考值，需通过储能模块吸收系统中多余的不平衡功率来调整直流母线电压，控制储能模块开始充电，否则跳转至步骤s23；

16、s23、将发电单元的控制模式切换至cv控制模式，并跳转至步骤s1。

17、在其中一个实施例中，上述的步骤s22包括如下步骤：

18、s221、当超导储能单元的剩余电量socsc≤90%时，控制超导储能单元进行充电，否则，超导储能单元剩余电量接近饱和，不具备充电条件，跳转至步骤s222；

19、s222、当蓄电池单元的剩余电量socb≤90%时，控制蓄电池单元进行充电，否则，蓄电池单元剩余电量接近饱和，不具备充电条件，跳转至步骤s223；

20、s223、储能单元停止工作，并跳转至步骤s1。

21、在其中一个实施例中，上述的步骤s4包括如下步骤：

22、s41、当超导储能单元的剩余电量socsc≥10%时，控制超导储能单元进行放电，否则跳转至步骤s42；

23、s42、当蓄电池单元的剩余电量socb≥10%时，控制蓄电池单元进行放电，否则跳转至步骤s43；

24、s43、避免蓄电池单元过度放电，移除不重要的负载直至系统稳定运行，并跳转至步骤s1。

25、综上所述，本发明所揭示的储能设备及其控制方法利用蓄电池单元与超导储能单元结合来对发电单元进行储能。由于发电单元收到外界环境影响、负荷接入和断开的随机性影响，直流母线电压存在波动较大的情况，本发明基于对直流母线电压波动的分层分析控制，通过实时调整发电单元的控制模式以及储能模块的充放电方式来对直流母线电压进行实时调控，进而保证储能设备整体的正常运行。本发明的储能设备控制方法根据直流母线电压的波动范围分为五个不同的运行工况，通过发电单元与储能模块之间的协调配合，自动对直流母线的电压波动进行调节，从而保障储能设备在各个工况下的安全运行。本发明的储能设备采用蓄电池单元与超导储能单元的复合应用能够更快地对储能设备内的不平衡功率进行平抑，且可以有效降低蓄电池单元过充过放的次数，进而延长蓄电池单元的使用周转期。

技术特征：

1.一种储能设备，其特征在于，包括：发电单元、直流母线以及储能模块，所述发电单元的输出端电连接所述直流母线的输入端，所述直流母线的输出端电连接所述储能模块的输入端，所述储能模块的输出端电连接所述直流母线的输入端，所述直流母线的输出端还能够连接交流负载以及直流负载；

2.根据权利要求1所述的储能设备，其特征在于，所述蓄电池单元设置有第一dc-dc变换器，所述蓄电池单元通过所述第一dc-dc变换器电连接直流母线。

3.根据权利要求2所述的储能设备，其特征在于，所述超导储能单元设置有第二dc-dc变换器，所述超导储能单元通过所述第二dc-dc变换器电连接直流母线。

4.根据权利要求3所述的储能设备，其特征在于，所述发电单元设置为光伏发电单元，并且，所述光伏发电单元设置有mppt控制以及cv控制两种工作模式。

5.一种应用于权利要求1至4任一项所述储能设备的控制方法，所述储能设备的控制方法包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的储能设备，其特征在于，步骤s2包括如下步骤：

7.根据权利要求6所述的储能设备，其特征在于，步骤s22包括如下步骤：

8.根据权利要求7所述的储能设备，其特征在于，步骤s4包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种储能设备，该储能设备包括：发电单元、直流母线以及储能模块，发电单元的输出端电连接直流母线的输入端，直流母线的输出端电连接储能模块的输入端，储能模块的输出端电连接直流母线的输入端，直流母线的输出端还能够连接交流负载以及直流负载；储能模块包括蓄电池单元以及超导储能单元，蓄电池单元的输入端电连接直流母线的输出端，蓄电池单元的输出端电连接直流母线的输入端；超导储能单元的输入端电连接直流母线的输出端，超导储能单元的输出端电连接直流母线的输入端。本发明所揭示的储能设备及其控制方法利用蓄电池单元与超导储能单元结合来对发电单元进行储能。技术研发人员：刘海波,颜旺受保护的技术使用者：惠州市中源新能源有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/20