储能系统中储能柜的放电电阻布置的制作方法

本公开涉及一种储能系统以及用于储能系统中的故障控制的方法。

背景技术：

1、储能系统(ess)是用于大量储存电能的系统。电能可能是由不一致的发电装置产生的，因此，即使发电装置本身离网，ess也方便地提供了一种存储所产生的电能以供以后按需使用的途径。因此，ess可以形成包括例如太阳能或风能发电的可再生能源配电网的重要组成部分。

2、ess通常可以包括布置在柜中的储能模块，其中术语“柜(cabinet)”可以被认为是互连的储能模块的结构化集成。每个储能模块可以包括一个或多个储能单元，例如(超级)电容器等。因此，将储能模块布置到柜中可以有利地提供模块化ess。

3、在ess的使用寿命期间，柜可能会因柜中组件出现的老化、损坏或其他故障而出现故障。在这种情况下，可能需要将发生故障的柜与发电装置和/或电网隔离。然而，发生故障的柜中可能仍存储有大量的电能，在使发生故障的柜变得安全之前可能需要将其放电。

技术实现思路

1、根据本公开的一方面，提供了一种用于储能系统(ess)故障响应的计算机实现的方法。可以应用该方法的ess包括：串联储能柜的串，每个柜包括多个用于存储电能的储能模块，其中:所述储能柜的串被配置为集中地由外部电源充电(例如风能或太阳能等可再生能源)和向电网放电。

2、该储能柜的串包括至少两个储能柜和放电电阻，该放电电阻被布置成使得该放电电阻选择性地可连接至两个柜中的每个或两个柜。“选择性地可连接”可以意味着放电电阻可以在例如可控开关的作用下，连接至至少两个柜中的任一柜而不连接至另一柜，或者放电电阻可以同时连接至至少两个柜中的两个(或全部)。

3、在正常操作期间，例如，ess的柜可以根据电网的需要进行充电和放电。然而，有时可能需要对另一个柜的故障/失效做出响应。就本公开而言，假设故障柜是共享公共放电电阻的两个(或更多个)柜之一。

4、因此，并且如本文所述，用于故障响应的方法包括检测该至少两个柜中的第一柜的故障。可以通过任何合适的手段来检测故障，例如通过包含在柜中或连接至柜的辅助电子设备，如储能管理系统(esms)。

5、响应于检测到第一柜的故障，并且根据本公开的方法，放电电阻选择性地电连接至第一柜，从而经由放电电阻对第一柜中存储的电能进行放电。当第一柜经由放电电阻放电时，第二柜可以正常运行而不中断(例如向电网供电)。

6、通过在多个柜之间共享放电电阻，可以简化保护电路的集成，因为保护电路总体上可以包括更少的组件。本实施例中，保护电路包括放电电阻，该放电电阻为至少两个柜共用。此外，有利地减少了这种配置中所需的终端的数量，从而简化了ess的构造。

7、在某些情况下，柜发生故障后，即使已发生故障，电流也可能流过柜，这具体取决于故障类型。然而，能够通过故障柜的电流量可能会显著减少。

8、在一些另外的示例中，导致电流中断的柜中的故障可能影响整个串，因为串中的柜是串联连接的。根据一些示例，串可以进一步在内部并联连接，在这种情况下，电流仍然可以流过并联组件(例如电容器)。

9、然而，即使在电流仍然流过柜的情况下，柜中的故障组件上仍然可能存在电压，因此故障可能升级为更严重的故障。因此，旁路故障柜可以有利于防止随时间推移而发生的故障。

10、根据一些示例，该方法还可以包括，在第一柜中存储的电能的所述放电之后，电旁路第一柜，从而将第一柜与串电隔离。发生故障的柜对多余的电能进行放电，然后可以在该第一柜旁路就位的同时安全地修理或更换。

11、电旁路可以具有与放电电阻类似的选择性。也就是说，第一柜可以被电旁路，而不旁路第二柜，使得第二柜可以作为串的一部分继续正常运作。

12、电旁路第一柜可以包括电隔离第一柜，同时放电电阻仍然选择性地跨第一柜连接。因此，即使第一柜尚未将其电能完全放电至可接受的水平(例如，零或某个安全阈值)，串中的正常电流流动(即，不受故障/失效阻碍)也可以尽快恢复。此后，第一柜可以继续经由放电电阻对其电能进行放电。

13、电旁路第一柜还可以包括在将第一柜与串电隔离的同时，或者在第一柜已经与串电隔离之后，将第一柜与放电电阻电断开。

14、通过将放电电阻与第一柜断开(例如，在确定已经从第一柜进行了足够的电能放电之后)，如果第二柜存在故障风险，则放电电阻可用于选择性地电连接至第二柜。

15、因此，在一些示例中，放电电阻可以被配置为使得其仅在所需的时间内选择性地连接至(一个或多个)储能柜，以便将所述储能柜放电到可接受的水平(例如零或某个阈值量的电能存储)。可以优选地将故障的柜放电至零，以便减少通过旁路故障柜时采用的旁路电路的潜在浪涌电流。

16、在一些示例中，第二柜可能在第一柜之前发生故障。在这种情况下，故障响应的方法可以包括检测两个柜中的第二柜的故障；和响应于检测到第二柜的故障，选择性地将放电电阻电连接至第二柜，从而经由放电电阻将第二柜中存储的电能进行放电。

17、在其他示例中，第二柜可能在第一柜已经发生故障之后发生故障。假设发生故障的第一柜已经与串电隔离，则这种情况下的故障响应可以基本上类似于第二柜在第一柜之前发生故障的情况。

18、也就是说，故障响应还可以包括(在第一柜被旁路的同时)检测第二柜的故障，和响应于检测到第二柜的故障，选择性地将放电电阻电连接至第二柜，从而经由放电电阻将存储在第二柜中的电能放电。

19、根据一些示例，共享相同放电电阻的至少两个柜中的两个(或全部)可能同时发生故障。在这种情况下，故障响应方法可以包括在检测第一柜的故障的同时检测第二柜的故障。此后，响应于检测到第一柜和第二柜的故障，该方法还可以包括将放电电阻同时连接至第一柜和第二柜。

20、在特定的ess中，可以假设多个柜同时发生故障是(非常)不太可能的情况。因此，在这种系统中，可以假设放电可能仅需要一次选择性地电连接至一个储能柜。因此，放电电阻可以仅提供适当的电阻，用于一次从一个柜对电能放电。

21、可选地，放电电阻可以替代地针对最坏情况进行额定，其中放电电阻可选择性地电连接的所有柜都发生故障。

22、在两个或更多柜同时发生故障的情况下，故障响应方法还可以包括电旁路所有两个或多个柜，从而将这些柜与串电隔离。一旦这些柜的电能被充分放电，这些柜就可以与放电电阻断开连接，或者这可能不需要，因为在这种情况下，可能不存在用于放电电阻选择性连接的其他非故障柜。

23、放电电阻可以以任何合适的方式连接至电气柜，以允许与其选择性的电连接。还可以优化这些连接的配置，以允许旁路电路将故障柜与串单独隔离。

24、ess还可以包括被配置为控制和/或协调故障响应方法的故障响应控制器。故障响应可以是诸如计算机等的数据处理设备，其包括用于执行故障响应方法的装置。故障响应方法可以以包括在计算机可读介质中的指令的形式存储，使得当指令由计算机执行时，计算机执行故障响应方法。

25、故障响应控制器对于特定串可以是唯一的，或者可以负责监视和协调ess中或跨多个ess的多个串的故障响应。故障控制器可以位于与包含其控制的ess的储能室分开的控制室内。然后故障控制器可以经由适合传送控制信号的任何有线或无线装置连接至ess。

26、在具有共享公共放电电阻的两个柜的一个示例ess配置中，放电电阻可以仅使用四个开关选择性地电连接至其中一个或两个柜，同时还提供旁路电路，用于将故障柜与串电隔离，并且一旦电能已经从故障柜放电，就将放电电阻与故障柜断开。

27、每个储能柜可以包括用于互连柜的串的端子，例如，一个正极和一个负极端子。为了说明ess当前配置中的电连接，柜的端子应被称为每个柜的第一端子和第二端子。根据该标记方案，第一柜的第二端子可以连接至第二柜的第一端子，作为两个柜所属的串的串联连接的一部分。

28、放电电阻还可以包括将被称为用于连接至柜的第一端子和第二端子。

29、第一柜的第一端子可以经由第一开关连接至放电电阻的第一端子，并且第一柜的第二端子可以经由第二开关连接至放电电阻的第二端子。

30、此外，第二柜的第一端子可以经由第三开关连接至放电电阻的第一端子，并且第二柜的第二端子可以经由第四开关连接至放电电阻的第二端子。

31、为了提供最小化端子并方便地提供故障柜的旁路并将其与放电电阻断开的配置，第一柜的第二端子可以经由第三开关连接至放电电阻的第一端子，并且第二柜的第一端子经由第二开关连接至放电电阻的第二端子。

32、故障响应控制器可以被配置为控制第一开关、第二开关、第三开关和第四开关。例如，故障控制器可以控制包括在开关中的开关线圈并监视开关的状态(即闭合或断开)。开关本身可以安装在第一和/或第二柜中的某处，或者安装在单独的模块中，例如，安装在两个储能柜上或之间。

33、根据ess的上述示例配置，选择性地将放电电阻电连接至第一柜(不将放电电阻连接至第二柜)，可以包括闭合第一开关和第二开关。

34、在第一柜中存储的电能放电后，电旁路第一柜可以包括断开第二开关并闭合第三开关。此后，如果在第一柜被旁路的同时第二柜发生故障，则选择性地将放电电阻电连接至第二柜可以包括在第一柜被电旁路的情况下，闭合第四开关。

35、在第二柜中存储的电能放电后，电旁路第二柜然后可以包括闭合第二开关。

36、应当理解，开关的这种配置和操作它们的方法可以组合将故障柜与串电隔离以及将故障柜与放电电阻断开的动作。如果希望这些步骤是分开的(或可分离的)，则可以调整开关的配置和/或操作。

37、下面通过多个说明性实施例描述本发明。应当理解，提供这些示例仅用于说明和解释，并且不旨在限制本发明的范围。相反，本发明的范围由所附权利要求书限定。此外，虽然示例可以以单独实施例的形式呈现，但是应当认识到，本发明还涵盖本文描述的实施例的组合。