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CN115917909A - 电网连接的电池存储系统 - Google Patents

电网连接的电池存储系统 Download PDF

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CN115917909A
CN115917909A CN202180046587.8A CN202180046587A CN115917909A CN 115917909 A CN115917909 A CN 115917909A CN 202180046587 A CN202180046587 A CN 202180046587A CN 115917909 A CN115917909 A CN 115917909A
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CN
China
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power converter
grid
block
voltage
battery storage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180046587.8A
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English (en)
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K·B·拉古钱德拉
M·M·N·雷兹卡拉
L·C·克里斯滕森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vestas Wind Systems AS
Original Assignee
Vestas Wind Systems AS
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00Circuit arrangements for AC mains or AC distribution networks
    • H02J3/28Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00Circuit arrangements for DC mains or DC distribution networks
    • H02J1/10Parallel operation of DC sources
    • H02J1/102Parallel operation of DC sources being switching converters

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

公开了一种电网连接电池存储系统(1),其包括两个或更多个DC/AC电力转换器系统(2)、两个或更多个DC/DC电力转换器(8)以及两个或更多个诸如电池的DC电存储单元(7)。各DC/DC电力转换器(8)具有与之连接的至少一个DC电存储单元(7),使得DC电存储单元(7)的电压能力与DC/DC电力转换器(8)的DC电压电平额定值匹配,由此形成至少一个DC块(3),各DC块(3)具有通过该DC块(3)的DC电存储单元(7)的电压能力限定的电压能力以及通过DC/DC电力转换器(8)的DC电压电平额定值限定的DC电压电平额定值。各DC块(3)通过DC母线(10、11)和至少一个开关(6)连接至DC/AC电力转换器系统(2),使得DC/AC电力转换器系统(2)的DC电压电平额定值与这些DC块(3)的电压能力匹配。

Description

电网连接的电池存储系统
技术领域
本发明涉及电网连接的电池存储系统,即,用于存储电能的系统。该系统电连接至AC电网,由此能够接收来自电网的电能以及向电网提供电能。相应地,该电池存储系统可以充当电网的电力缓冲器。
背景技术
AC电网(例如,大型供电电网)需要平衡电力供应商产生并提供给电网的电力,以及由连接至电网的消费者消耗的电力。这是为了确保在电力产生和电力消耗之间存在匹配,由此确保所有消费者都接收到足够的电力,而且还为了在频率和电压方面确保AC电力的稳定性。
难以以始终获得理想匹配的方式直接控制AC电网中的电力产生和消耗。因此,可以向AC电网提供具有能量存储系统(例如,电池存储系统)的形式的电力缓冲器,其中,可以在具有过剩电力产生的时间周期期间存储电能,并且可以在具有不足的电力产生的时间周期期间向电网提供所存储的电能。这样的电池存储系统往往包括很多电池,这些电池的每者可以根据电网的要求进行充电和放电。因而,在需要接收来自电网的电力或者向电网供应电力时,需要确定这些电池中的哪些进行充电或放电。
US 9,537,318 B2公开了具有模块化能量存储单元的能量存储系统,其可以连接至电网。这些能量存储单元可以在电特性、电流容量、电压方面或者在物理特性方面互不相同。模块化存储系统可以包括一个或多个可耦接至外部系统的电力转换单元。控制器被配置为基于例如所述一个或多个能量存储单元中存储的能量的量选择性地使这些能量存储单元中的一者或多者连接至这些电力转换单元中的一者或多者。
发明内容
本发明的实施例的目的在于提供一种电网连接电池系统,其中,不同类型的DC电存储单元能够按照适当方式容易地连接至该系统。
本发明的实施例的另一目的在于提供一种电网连接电池系统,其中,能够按照最佳方式利用该电池系统的DC电存储单元的容量。
本发明提供了一种电网连接电池存储系统,其包括:
-两个或更多个DC/AC电力转换器系统,各DC/AC电力转换器系统连接至AC电网并且连接至DC母线,并且这些DC/AC电力转换器系统具有至少两个不同的DC电压电平额定值,
-两个或更多个DC/DC电力转换器,这些DC/DC电力转换器具有至少两个不同DC电压电平额定值,
-两个或更多个DC电存储单元,这些DC电存储单元具有至少两种类型,其中,不同类型的DC电存储单元具有与所述DC电存储单元的充电和/或放电有关的不同的电压能力,
其中,各DC/DC电力转换器具有与其连接的至少一个DC电存储单元,以使得DC电存储单元的电压能力与DC/DC电力转换器的DC电压电平额定值匹配,由此形成至少一个DC块,各DC块包括所述至少两个DC电存储单元中的至少一个以及所述至少两个DC/DC电力转换器中的至少一个,各DC块具有通过该DC块的DC电存储单元的电压能力限定的电压能力以及通过DC/DC电力转换器的DC电压电平额定值限定的DC电压电平额定值,并且
其中,各DC块通过所述DC母线和至少一个开关连接至DC/AC电力转换器系统,使得DC/AC电力转换器系统的DC电压电平额定值与这些DC块的电压能力匹配。
因而,本发明提供了一种电网连接电池存储系统。在本语境下,词语“电池存储系统”应当被解释为是指能够按照上文描述的方式借助于若干能量存储单元(例如,电池)存储电能的系统。在本语境下,词语“电网连接”应当被解释为是指电池存储系统电连接至AC电网,并且该系统因此能够从该AC电网接收电力以及向该AC电网提供电力。
该电池存储系统包括两个或更多个DC/AC电力转换器系统、两个或更多个DC/DC电力转换器以及两个或更多个DC电存储单元。所述的DC/AC电力转换器系统以及DC/DC电力转换器是双向的。下文将对此做出更详细的描述。
各DC/AC电力转换器系统连接至AC电网并且连接至DC母线。因而,各DC/AC电力转换器系统由此将DC母线和AC电网进行电互连。此外,各DC/AC电力转换器系统能够在电池存储系统从AC电网接收电力时将从AC电网接收到的AC电力转换成DC电力,并且在电池存储系统向AC电网提供电力时将所存储的DC电力转换成AC电力。
这些DC/AC电力转换器系统在它们具有至少两个不同的DC电压电平额定值的意义上来讲是互不相同的。因此,这些DC/AC电力转换器系统中的至少一个具有第一DC电压电平额定值,并且其他DC/AC电力转换器系统中的至少一个具有第二DC电压电平额定值,并且第一电压电平额定值不同于第二DC电压电平额定值。
在本语境中,词语“DC电压电平额定值”应当被解释为是指DC/AC电力转换器系统在执行从AC电力到DC电力或者从DC电力到AC电力的转换时能够处理的最大DC电压。因而,可以通过选择DC/AC电力转换器系统中的适当的一个而对各种DC电压电平额定值进行选择。
各DC/DC电力转换器能够将DC从一个DC电压电平转换至另一DC电压电平,一个DC电压电平高于另一个DC电压电平。该电压转换可以在两个方向上进行,即从高DC电压电平到低DC电压电平,或者从低DC电压电平到高DC电压电平,这取决于电力是被供应到电网还是从电网被供应。
与DC/AC电力转换器系统类似,DC/DC电力转换器也具有至少两个不同的DC电压电平额定值。DC电压电平额定值可以指低DC电压电平也可以指高DC电压电平。
DC电存储单元具有至少两种不同类型。因此,DC电存储单元中的至少一个具有第一类型,而其他DC电存储单元中的至少一个具有第二类型,并且第一类型不同于第二类型。
在本语境中,词语“不同类型的DC电存储单元”应当被解释为是指这些DC电存储单元在与DC电存储单元的充电和/或放电相关的电压能力方面互不相同。因而,第一类型的DC电存储单元在充电和/或放电时具有第一电压能力,并且第二类型的DC电存储单元在充电和/或放电时具有第二电压能力,并且第一电压能力不同于第二电压能力。
在本语境中,词语“与充电和/或放电相关的电压能力”应当被解释为是指DC电存储单元在充电和放电时处理电压的能力。
根据一个实施例,电压能力是电压范围。在本语境中,词语“电压范围”应当被解释为是指在DC电存储单元进行充电或放电时DC电存储单元的最小阈值电压和最大允许电压之间的DC电压范围。
因而,电压能力可以例如与DC电存储单元的最佳充电状态范围有关。例如,DC电存储单元可以各具有一个充电状态范围,在该充电状态范围内,DC电存储单元能够比在该范围外更好地执行充电或放电。因而,对于不同DC电存储单元而言,最佳充电状态范围可以存在差异。
替代地或附加地,电压能力可以涉及DC电存储单元的最大存储容量,例如,就电压电平和/或能量容量而言,并且/或者可以涉及DC电存储单元的健康状态。
不同类型的DC电存储单元可以例如来自不同制造商和/或具有不同化学物质。
各DC/DC电力转换器具有至少一个与其连接的DC蓄电单元。这一目的是通过使DC电存储单元的电压能力与DC/DC电力转换器的DC电压电平额定值匹配达到的。由此,确保了DC/DC电力转换器能够处理与其连接的DC电存储单元的DC电压。
因而,形成了至少一个DC块,并且各DC块包括按照上文描述的方式相互连接的至少一个DC电存储单元和至少一个DC/DC电力转换器。此外,各DC块具有通过该DC块的DC电存储单元的电压能力限定的电压能力,以及通过该DC块的DC/DC电力转换器的DC电压电平额定值限定的DC电压电平额定值。因而,各DC块可以被视为具有指定的电压能力和指定的DC电压电平额定值的DC电存储单元。
此外,各DC块通过母线和至少一个开关连接至DC/AC电力转换器系统。这一目的是按照使DC/AC电力转换器系统的DC电压电平额定值与DC块的电压能力匹配的方式达到的。在本语境下,词语“开关”应当被解释为是指电接触器。由此,确保了DC/AC电力转换器系统能够处理与其连接的DC块的电压,反之亦然,并且由此确保了在AC电网和各DC电存储单元之间建立了最佳连接。因此,能够按照最佳方式利用各DC电存储单元的能力,而不管各个DC电存储单元的类型。此外,由于借助于至少一个开关提供所述连接,因而从可以建立和中断连接的意义上来讲,例如,在对所述DC电存储单元中的一个进行替换的情况下,该系统是非常灵活的。
DC电存储单元可以是电池。电池非常适于用在AC电网的缓冲系统中。
这些电池中的至少一个可以是二次使用电池。在本语境下,词语“二次使用电池”应当被解释为是指先前被应用于另一用途但是又从所述的另一用途退役(例如,由于劣化或损耗)的电池。
例如,经常要求用于电动车辆的电池具有高性能特性,例如,就充电速率、放电速率、最大存储容量等方面而言。这样的性能特性随着时间的推移而劣化,并且在某一时间点上,所述电池不再满足要求,并因此被替换。然而,所述电池仍然可以具有足够良好的质量,从而允许将其用于其他目的,例如,用于电网连接电池存储系统。因而,通过在根据本发明的电池存储系统中应用二次使用电池,从在所述电池不再满足电动车辆的严格要求时不必被抛弃的意义上来讲,更有效率地利用了此类电池所代表的资源。
此外,由于所述电池通过上文描述的方式,即通过使电池的电压能力、DC/DC电力转换器的DC电压电平额定值和DC/AC电力转换器系统的DC电压电平额定值之间存在匹配,并且借助于开关的方式连接到电池存储系统中,因而能够将任何电池适当地连接到该电池存储系统当中,而不管该电池的状态、电池的化学物质、电池的原始制造商、电池的充电/放电能力、电池的最大存储容量等如何。因此,根据本发明的电池存储系统非常适于接纳二次使用电池。
DC/DC电力转换器中的至少一个可以包括采用抽头变换器的变压器。例如,DC/DC电力转换器可以包括DC/AC转换器、抽头改变变压器和AC/DC转换器的组合。根据该实施例,可以借助于抽头变换器,和/或通过向AC/DC转换器发送调制或开关信号来改变DC电压电平,由此允许将DC电存储单元适当地连接到电池存储系统中。作为一种替代方案,这些DC/DC电力转换器可以具有单个电力装置的形式,在这种情况下,可以通过向DC/DC电力转换器发送调制或开关信号来改变DC电压电平。
这些DC块中的至少一个可以包括两个或更多个DC/DC电力转换器。由此,这些DC块可以被适当地设计为允许将给定的DC电存储单元适当地连接至电池存储系统,例如,使用具有标准尺寸的DC/DC电力转换器。
这些DC/DC电力转换器可以相互并联和/或串联连接,只要所得到的DC电压电平额定值匹配相关的DC电存储单元的电压能力和相关的DC/AC电力转换器系统的DC电压电平额定值。
DC电存储单元和DC/DC电力转换器可以借助于一个或多个开关相互连接,从而形成这些DC块。
根据该实施例,还可以通过灵活并且可逆的方式执行这些DC块的形成,由此允许根据给定DC电存储单元的特性容易地构建适当的DC块。
这些DC/AC电力转换器系统中的至少一些可以通过变压器连接至AC电网。根据该实施例,在电力被存储到电池存储系统当中或者从电池存储系统提供电力时,可以匹配AC电网的AC电压电平。该变压器可以有利地包括抽头变换器。
该变压器可以是具有多个绕组的多相变压器,并且该电网连接电池存储系统可以连接至该变压器的绕组之一。这样做允许对供应给该变压器的各个绕组的电压进行相互独立的控制。
例如,其他电网连接电池存储系统可以连接至该多相变压器的其他绕组。在这种情况下,可以对连接至不同绕组的电池存储系统进行不同的配置,例如,通过按照上文描述的方式形成这些DC块。
所述多相变压器的绕组中的至少一个可以具有专用抽头变换器。这样做进一步允许对该变压器的各个绕组进行相互独立的控制。
附图说明
现在将参考附图更详细地描述本发明,其中
图1-9示出了根据本发明的不同实施例的电池存储系统,并且
图10示出了根据本发明的实施例的电池存储系统的电压控制方案。
具体实施方式
图1是处于两种不同配置当中的根据本发明的第一实施例的电网连接电池存储系统1的示意图。电池存储系统1包括两个DC/AC电力转换器系统2和三个DC块3,各DC块3包括至少一个DC电存储单元(未示出)和至少一个DC/DC电力转换器(未示出)。所述DC电存储单元和DC/DC电力转换器相互连接,以形成DC块3,使得DC电存储单元的电压能力与DC/DC电力转换器的DC电压电平额定值匹配。此外,各DC块3具有通过形成了该DC块3的部分的一个或多个DC电存储单元限定的电压能力以及由形成了该DC块3的部分的一个或多个DC/DC电力转换器限定的DC电压电平额定值。
该DC/AC电力转换器系统2的AC侧通过连接4连接至AC电网。
各DC块3可选择性地连接至DC/AC电力转换器系统2中的一者或两者的DC侧。在图1的左侧,所有的三个DC块3并联连接至最左侧的DC/AC电力转换器系统2(PCS1)。在图1的右侧,DC块3中有两个并联连接至最左侧的DC/AC电力转换器系统2(PCS1),并且DC块3中的一个连接至最右侧的DC/AC电力转换器系统2(PCS2)。
这些DC/AC电力转换器系统2以及这些DC块3具有不同的技术规格和/或特征,例如,就电压能力和DC电压电平额定值而言。在选择配置时,即,在选择如何对分别通过图1的右侧和左侧的两个示例说明的DC/AC电力转换器系统2和DC块3进行互连时,DC/AC电力转换器系统2的特性以及DC块3的特性被考虑在内,从而确保获得DC/AC电力转换器系统2和DC块3之间的最佳可能匹配。
DC块3和DC/AC电力转换器系统2之间的连接是通过开关(未示出)建立的,由此能够通过适当地操作开关改变电池存储系统1的配置,例如,从图1的右侧的配置改为图1的左侧的配置,或反之亦然。因此,在DC块3或者DC电存储单元连入电池存储系统1中时,可以选择适当的配置,并且可以将这些开关安排到适当位置上,以建立该配置。
在操作期间,各个DC块3可以通过相关的DC/AC电力转换器系统2连接至AC电网,从而将电能存储到DC块3的DC电存储单元中,或者将所存储的电能从DC块3的DC电存储单元提供至AC电网,具体取决于AC电网是什么要求。可以通过适当操作开关5达到这一目的。
图2是根据本发明的第二实施例的电网连接电池存储系统1的示意图。图2的电池存储系统1与图1的电池存储系统1非常类似,因此这里将不再对其详细描述。
然而,在图2的电池存储系统1中,DC块3被串联连接至DC/AC电力转换器系统2。
图3是根据本发明的第三实施例的电网连接电池存储系统1的示意图。电池存储系统1包括若干DC/AC电力转换器系统2和若干DC块3。与图1中所示的DC块3类似,所述DC块3包括至少一个DC电存储单元和至少一个DC/DC电力转换器。为了简单起见,图3中示出了两个DC/AC电力转换器系统2和一个DC块3。然而,应当指出,电池存储系统1可以包括其他的DC/AC电力转换器系统2和/或其他的DC块3。
DC块3可通过开关6a、6b选择性地连接至两个DC/AC电力转换器系统2a、2b中的各个。在图3中,所有的开关6a和6b都是断开的,因此DC块3不连接至任何DC/AC电力转换器系统2。然而,通过闭合开关6a,DC块3连接至DC/AC电力转换器系统2a,并且通过闭合开关6b,DC块3连接至DC/AC电力转换器系统2b。
在DC块3连接至电池存储系统1时,确定该DC块3的特性(至少就电压能力和DC电压电平额定值而言),并且选择匹配所述特性(至少就电压能力而言)的DC/AC电力转换器系统2。之后,可以将该DC块3通过选定的DC/AC电力转换器系统2连接至AC电网。由此,确保了DC块3按照尽可能最佳的方式从AC电网接收电能或者向AC电网输送电能。
应当指出,替代性地或附加地,关于DC块3将连接至哪个DC/AC电力转换器系统2的决定可以是在电池系统1的操作期间且根据AC电网的要求做出的。
图4是根据本发明的第四实施例的电网连接电池存储系统1。电池存储系统1包括若干DC/AC电力转换器系统2(示出了它们当中的一个)和若干DC块3(示出了它们当中的三个)。
各DC块3包括若干DC电存储单元7和若干DC/DC电力转换器8。为了简单起见,图4仅示出了用于各DC块3的一个DC电存储单元7和一个DC/DC电力转换器8。然而,应当指出,这些DC块3中的一者或多者可以包括两个或更多个DC电存储单元7以及两个或更多个DC/DC电力转换器8。此外,DC电存储单元7的数量以及DC/DC电力转换器8的数量可以随着DC块3的不同而不同。
各DC电存储单元7限定与DC电存储单元7的充电和/或放电有关的电压能力,例如,电压范围。DC电存储单元7的电压能力(即,电压能力)可以随着DC电存储单元7的不同而不同。因此,DC电存储单元7具有至少两种不同类型。DC电存储单元7可以例如电池的形式。
各DC/DC电力转换器8限定了DC电压电平额定值。DC/DC电力转换器8的DC电压电平额定值随着DC/DC电力转换器8的不同而不同。
已经通过将至少一个DC电存储单元7连接至至少一个DC/DC电力转换器8而对各DC块3进行了配置。按照使得DC电存储单元7的电压能力与DC/DC电力转换器8的DC电压电平额定值匹配的方式配置这些DC块3。由此确保了能够在DC电存储单元7的充电和放电期间最佳地利用DC电存储单元7的电压能力和DC/DC电力转换器8的DC电压电平额定值。此外,各DC块3具有通过其DC电存储单元7的电压能力限定的电压能力以及通过其DC/DC电力转换器8的DC电压电平额定值限定的DC电压电平额定值。
DC块3b的DC/DC电力转换器8包括抽头变换器9。这允许对去往和来自DC/DC电力转换器8的DC电压电平进行调整,从而更好地匹配DC电存储单元7和/或DC/AC电力转换器系统2。
DC块3a和3b通过第一DC母线10连接至DC/AC电力转换器系统2。DC块3c连接至第二DC母线11,第二DC母线11通过DC/DC电力转换器12连接至第一DC母线10。因此,DC块3c通过DC/DC电力转换器12连接至DC/AC电力转换器系统2。由此可以调整在DC/AC电力转换器系统2和DC块3c之间提供的DC电压,以提供更好的匹配。
因而,DC块3按照适当的匹配方式连接至DC/AC电力转换器系统2,由此允许按照最佳方式并且按照以DC电存储单元7的电压能力为目标的方式在电池存储系统1中容纳各种类型的DC电存储单元7。
图5是根据本发明的第五实施例的电网连接电池存储系统1的示意图。图5的电池存储系统1与图4的电池存储系统1非常类似,因此这里将不再对其详细描述。
在图5的电池存储系统1中,示出了附加的DC块3d。DC块3d按照与DC块3c相同的方式通过DC/DC电力转换器12连接至DC/AC电力转换器系统2。
图6示出了图5的电网连接电池存储系统1。对于各DC块3而言,通过垂直线示出了相应的DC电存储单元7的电压存储范围。例如,可以看出,DC块3a的电压存储范围大于DC块3b的电压存储范围,并且DC块3d的电压存储范围大于DC块3c的电压存储范围。
此外,通过类似的垂直线示出了DC/AC电力转换器系统2的转换器电压范围以及DC/DC电力转换器12的转换器电压范围。
按照使DC块3和转换器2、12的电压范围匹配的方式,尤其是按照使各DC电存储单元7适当连接至DC/AC电力转换器系统2,从而(例如)充分利用DC电存储单元7的各种存储容量的方式来配置电池存储系统1。例如,可以将其他DC/DC电力转换器12包括到电池存储系统1中,以便针对甚至更多类型的DC电存储单元7。
图7是根据本发明的第六实施例的电网连接电池存储系统1的示意图。电池存储系统1包括三个DC/AC电力转换器系统2和九个DC块3,各DC块3包括至少一个DC电存储单元(未示出)和至少一个DC/DC电力转换器(未示出)。其他DC电存储单元布置在电池组13中,电池组13连接至这些DC/AC电力转换器系统中的一个DC/AC电力转换器系统2c。
这些DC/AC电力转换器系统2以及DC块3的DC电存储单元具有不同类型。更具体而言,这些DC块3的DC电存储单元就健康状态而言互不相同。按照某种方式对DC块3分组,使得具有最佳健康状态的DC块连接至最上面的DC/AC电力转换器系统2a,并且中间DC/AC电力转换器系统2b使具有较低健康状态的DC块3与之连接。最后,具有最差健康状态的DC电存储单元布置在电池组13中,并由此连接至最下面的DC/AC电力转换器系统2c。
因而,具有最差健康状态的DC电存储单元被汇集在一起,并且通过DC/AC电力转换器系统2c连接至AC电网。
最下面的DC/AC电力转换器系统2c通过变压器连接至AC电网。由此,使这一DC/AC电力转换器系统2的AC输出具有与其他DC/AC电力转换器系统2a、2b的AC输出相同的电压电平。由此,具有最差健康状态的DC电存储单元仍然能够被应用于向AC电网提供电网服务。
可以随着时间的推移对各种DC块3的DC电存储单元的健康状态进行监测,并且在其健康状态下降到某一水平以下的情况下,可以在电池存储系统1中对DC电存储单元进行重新定位。
图8是根据本发明的第七实施例的电网连接电池存储系统1的示意图。电池存储系统1包括五个DC/AC电力转换器系统2和五个DC块3,各DC块3连接至一个DC/AC电力转换器系统2。
DC/AC电力转换器系统2全部使其AC侧通过变压器14、15连接至AC电网。这些变压器之一是双绕组变压器14,并且这些DC/AC电力转换器系统2中只有一个与之连接。
另一变压器是具有三个绕组16的多绕组变压器15。绕组16中的两个绕组分别具有与其连接的单个DC/AC功率转换器系统2,并且第三绕组16具有与其并联连接的两个DC/AC功率转换器系统2。通过将单独的DC/AC电力转换器系统2连接至多绕组变压器15的单独绕组16,能够对向多绕组变压器15的各绕组16提供的电压或者从其接收的电压进行相互独立地控制。
图9是根据本发明的第八实施例的电网连接电池存储系统1的示意图。电池存储系统1包括几个DC/AC电力转换器系统2、DC块3和DC/DC电力转换器12,并且电池存储系统1连接至AC电网17。上文已经参考图1-8描述了电池存储系统1的各种元件,因此这里不再对其做出详细描述。图9示出了电池存储系统1可能是复杂的并且包括很大数量的能够通过灵活方式互连的元件。
图10示出了根据本发明的实施例的用于电池存储系统的控制方案18。利用图10的控制方案18加以控制的电池存储系统可以是(例如)图1-9的任何一种电池存储系统。
能量管理系统(EMS)19负责电池存储系统的总体控制。电网电压控制20例如分别通过开关信号和抽头变换器来控制面向电网的/电网连接电力转换器和变压器的输出电压。AC电压控制21例如分别借助于抽头变换器和开关信号来控制到电网变压器的输入电压或者连接至电网变压器的电力转换器的输出电压。DC电压控制22控制连接至DC电存储单元的所有DC/DC转换器的DC母线电压以及输出电压。Ah-V控制23控制各种开关装置,这些开关装置允许DC电存储单元被重新配置,从而使多个DC电存储单元能够在适当的DC/DC或AC/DC转换器之后串联或并联连接。这一目的是通过获得具有相当的DC电压范围和/或健康状态和/或其他技术特性的DC电存储单元的分组的方式达到的。

Claims (10)

1.一种电网连接电池存储系统(1),其包括:
-两个或更多个DC/AC电力转换器系统(2),各DC/AC电力转换器系统(2)连接至AC电网(17)并且连接至DC母线(10、11),并且这些DC/AC电力转换器系统(2)具有至少两个不同的DC电压电平额定值,
-两个或更多个DC/DC电力转换器(8),这些DC/DC电力转换器(8)具有至少两个不同的DC电压电平额定值,
-两个或更多个DC电存储单元(7),这些DC电存储单元(7)具有至少两种类型,其中,不同类型的DC电存储单元(7)具有与所述DC电存储单元(7)的充电和/或放电有关的不同的电压能力,
其中,各DC/DC电力转换器(8)具有与其连接的至少一个DC电存储单元(7),以使得所述DC电存储单元(7)的电压能力与所述DC/DC电力转换器(8)的DC电压电平额定值匹配,由此形成至少一个DC块(3),各DC块(3)包括所述至少两个DC电存储单元(7)中的至少一个以及所述至少两个DC/DC电力转换器(8)中的至少一个,各DC块(3)具有通过所述DC块(3)的所述DC电存储单元(7)的所述电压能力限定的电压能力以及通过所述DC/DC电力转换器(8)的所述DC电压电平额定值限定的DC电压电平额定值,以及
其中,各DC块(3)通过所述DC母线(10、11)和至少一个开关(6)连接至DC/AC电力转换器系统(2),以使得所述DC/AC电力转换器系统(2)的DC电压电平额定值与所述DC块(3)的电压能力匹配。
2.根据权利要求1所述的电网连接电池存储系统(1),其中,所述DC电存储单元(7)是电池。
3.根据权利要求2所述的电网连接电池存储系统(1),其中,所述电池中的至少一个是二次使用电池。
4.根据前述权利要求中的任何一项所述的电网连接电池存储系统(1),其中,所述DC/DC电力转换器(8)中的至少一个包括具有抽头变换器(9)的变压器。
5.根据前述权利要求中的任何一项所述的电网连接电池存储系统(1),其中,所述DC块(3)中的至少一个包括两个或更多DC/DC电力转换器(8)。
6.根据前述权利要求中的任何一项所述的电网连接电池存储系统(1),其中,所述DC电存储单元(7)和DC/DC电力转换器(8)借助于一个或多个开关相互连接,从而形成所述DC块(3)。
7.根据前述权利要求中的任何一项所述的电网连接电池存储系统(1),其中,所述DC/AC电力转换器系统(2)中的至少一些通过变压器(14、15)连接至AC电网(17)。
8.根据权利要求7所述的电网连接电池存储系统(1),其中,所述变压器是采用多个绕组(16)的多相变压器(15),并且其中,所述电网连接电池存储系统(1)连接至所述变压器(15)的所述绕组(16)中的一个。
9.根据权利要求8所述的电网连接电池存储系统(1),其中,其它电网连接电池存储系统(1)连接至所述多相变压器(15)的其它绕组(16)。
10.根据权利要求8或9所述的电网连接电池存储系统(1),其中,所述多相变压器(15)的所述绕组(16)中的至少一个具有专用的抽头变换器。
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