一种储能系统、温度控制方法及光伏发电系统与流程

文档序号:26645143发布日期:2021-09-15 02:17
一种储能系统、温度控制方法及光伏发电系统与流程

1.本技术涉及储能系统领域,尤其涉及一种储能系统、温度控制方法及光伏发电系统。


背景技术:

2.随着现代社会能源短缺和环境污染问题的加剧,目前光伏发电和风力发电等发电方式得到了大规模的应用。另外,随着电化学电池技术的发展与产能的剧增,电化学电池的成本下降,带来了电化学电池参与新能源发电系统的电力储能的契机。由于应用电化学电池的储能系统具备灵活性、充放电的可控性、快速响应能力和高能量密度等特点,使得应用电化学电池的储能系统在发电、输电、变电、配电以及用电等各个环节的应用日渐广泛。
3.储能系统的温度控制系统位于储能集装箱内,主要包括空调和风扇。空调用于调节电池模组在贮存和运行时的温度,风扇用于调节气体的流动速度。以空调进行制冷为例,当空调的回风温度大于温度控制系统的设定温度时,空调制冷运行,直至空调的回风温度达到温度控制系统的设定温度时完成制冷,此时储能集装箱内的温度达到温度控制系统的设定温度。
4.目前方案一般选择电池簇的可用容量最大时对应的储能集装箱内的温度为温度控制系统的设定温度,该温度控制系统的设定温度为电池簇工作的最佳温度。但由于该方案始终将储能集装箱内的温度控制在最佳温度,会使得温度控制系统的耗电量增加,降低了储能系统的运行效率。


技术实现要素:

5.为了解决上述问题,本技术提供了一种储能系统、温度控制方法及光伏发电系统,提升了储能系统的运行效率。
6.第一方面,本技术提供了一种储能系统,在一种典型的应用场景中,该储能系统在用电低谷期间存储电量,在用电高峰期间,释放存储的电量。该储能系统包括至少一个储能集装箱,每个储能集装箱包括温度控制系统、电池簇和控制器。电池簇包括多个串联连接的电池模组,每个电池模组包括多个电池,电池模组内的多个电池可以采用串联或者混联的方式连接。控制器利用电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中的多个不同的设定温度间的对应关系,确定电池簇的可用容量和温度控制系统的耗电量的差值最大时的温度控制系统的设定温度为目标温度。温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至目标温度。
7.其中,温度控制系统的设定温度,即温度控制系统最终控制储能集装箱内达到的温度,也是最终电池簇工作环境的温度。本技术实施例提供的方案,一方面考虑到了电池簇工作在不同的温度控制系统的设定温度下时,温度控制系统的设定温度对电池簇的可用容量的影响;另一方面还考虑到了温度控制系统的设定温度对温度控制系统的耗电量的影
响,即当温度控制系统制热时,温度控制系统的设定温度越高,温度控制系统的耗电量越大,温度控制系统的设定越低,温度控制系统的耗电量越小,当温度控制系统制冷时,温度控制系统的设定越高,温度控制系统的耗电量越小,温度控制系统的设定温度越低,温度控制系统的耗电量越大。当电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时,表征此时温度控制系统的耗电量与电池簇的可用容量的比值最小,此时储能系统的运行效率最高。因此以电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为目标温度,并使温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至目标温度,能够提升储能系统的运行效率。
8.在一种可能的实现方式中,电池簇不同工作状态下,对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系预先标定并存储。
9.实际应用时可以预先标定电池簇充电时,不同充电倍率对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;预先标定电池簇放电时,不同放电倍率对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;以及预先标定电池簇处于静默状态时,不同荷电状态对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。根据电池簇当前的工作状态确定对应的对应关系即可,充分考虑到了电池簇的不同工作状态,对电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系的影响。
10.在一种可能的实现方式中,控制器当电池簇处于充电状态时,确定当前充电倍率下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。当电池簇处于放电状态时,确定当前放电倍率下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。当电池簇处于静默状态时,确定当前荷电状态下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
11.即控制器根据电池簇的当前的工作状态确定对应的对应关系。
12.在一种可能的实现方式中,温度控制系统包括多台空调和多台风扇。多台风扇用于调节多个电池模组周围的气体流动速度。多台空调用于调节储能集装箱内的温度。控制器具体用于确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及确定开启的风扇的总耗电量,并根据开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及开启的风扇的总耗电量,确定温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
13.温度控制系统的耗电量为所有开启的空调的耗电量与所有开启的风扇的耗电量,控制器分别确定这两部耗电量后进行相加,即确定了温度控制系统的耗电量。
14.在一种可能的实现方式中,多台风扇全部启动,控制器根据多个电池模组的温度确定多台风扇转速。根据多台风扇的总数量,以及多台风扇的转速确定多台风扇的总耗电量。
15.其中,风扇的转速由电池模组的温度决定,空调制冷时,电池模组的温度越高,风扇的转速越高,电池模组的温度越低,风扇的转速越低;空调制热时,电池模组的温度越低,
风扇的转速越高,电池模组的温度越高,风扇的转速越低。风扇的转速与电池模组的温度之间的关系可以预先设定。单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系预先标定。
16.在一种可能的实现方式中,控制器根据多个电池模组的温度确定开启的风扇的数量以及开启的风扇的转速。根据开启的风扇的数量,以及开启的风扇的转速确定开启的风扇的总耗电量。
17.此时开启的风扇的数量由电池模组的温度决定,空调制冷时,电池模组的温度越高,开启的风扇越多,电池模组的温度越低,开启的风扇越少;空调制热时,电池模组的温度越低,开启的风扇越多,电池模组的温度越高,开启的风扇越少。风扇的开启数量与电池模组的温度之间的关系可以预先设定。
18.在一种可能的实现方式中,控制器确定储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,并且确定单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
19.然后根据储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,和单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定空调的开启数量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
20.控制器再根据空调的开启数量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
21.在一种可能的实现方式中,控制器确定储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系时,利用太阳辐射强度和储能集装箱的外表面积,确定太阳热辐射传递至储能集装箱内的热量;利用储能集装箱的传热系数、储能集装箱的外表面积和当前储能集装箱外的温度,确定从储能集装箱外通过热传导传递至储能集装箱内的热量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;利用多个电池模组的工作时间、多个电池模组的工作电流、多个电池模组内阻和多个电池模组的开路电压确定多个电池模组工作时产生的热量。
22.控制器将以上三部分的热量相加,进而确定出储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
23.在一种可能的实现方式中,控制器根据接收到的运行信息,确定多个电池模组的工作时间,以及多个电池模组的工作电流。
24.该运行信息由控制器的上位机发送,该上位机可以为智能阵列控制单元(smart array control unit,sacu)。
25.在一种可能的实现方式中,不同的储能集装箱外的温度对应的,单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系预先标定并存储。控制器确定当前储能集装箱外的温度所对应的,单台空调的制冷量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
26.在一种可能的实现方式中,不同的储能集装箱外的温度对应的,单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系预先标定并存储。
控制器确定当前储能集装箱外的温度所对应的,单台空调的耗电量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
27.在一种可能的实现方式中,多台风扇的数量与多个电池模组的数量相同,一台风扇用于调节对应的一个电池模组周围的气体流动速度。
28.此时为了使各电池模组的温度均衡,多台风扇一般设置为同时开启且转速相同。
29.在一种可能的实现方式中,控制器包括第一控制单元和多个第二控制单元。多个第二控制单元的数量与多个风扇的数量相同,一个第二控制单元用于控制对应的一台风扇的工作状态。第一控制单元用于控制多台空调的工作状态。
30.第一控制单元可以为集装箱监控单元(container monitoring unit,cmu),第二控制单元可以为电池监控单元(battery monitoring unit,bmu)。每个第二控制单元还可以监控一个对应的电池模组的工作状态,例如检测对应的电池模组的温度和soc等。
31.在一种可能的实现方式中,一个第二控制单元还用于检测一个对应的一个电池模组的温度,并将电池模组的温度检测结果发送至第一控制单元。
32.在一种可能的实现方式中,储能系统还包括第一温度传感器。第一温度传感器设置于储能集装箱外部。第一温度传感器用于检测储能集装箱外的温度,并将检测结果发送给控制器。
33.控制器根据当前的储能集装箱外的温度,确定对应的单台空调的制冷量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及单台空调的耗电量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
34.第二方面,本技术还提供了一种储能系统的温度控制方法,该方法应用于以上实现方式提供的储能系统,该方法包括:
35.利用电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中的多个不同的设定温度间的对应关系,确定电池簇的可用容量和温度控制系统的耗电量的差值最大时的温度控制系统的设定温度为目标温度;
36.将储能集装箱内的温度调节至目标温度。
37.该方法考虑到了电池簇工作在不同的温度控制系统的设定温度下时,温度控制系统的设定温度对电池簇的可用容量的影响,还考虑到了温度控制系统的设定温度对温度控制系统的耗电量的影响。当电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时,表征此时温度控制系统的耗电量与电池簇的可用容量的比值最小,此时储能系统的运行效率最高。因此以电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为目标温度,并将储能集装箱内的温度调节至目标温度,能够提升储能系统的运行效率。
38.在一种可能的实现方式中,利用电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度的关系,以及温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度的关系,确定电池簇的可用容量和温度控制系统的耗电量的差值最大时的温度控制系统的设定温度为目标温度之前,该方法还包括:
39.预先标定并存储电池簇不同工作状态下,对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度的关系。
40.具体的,可以预先标定电池簇充电时,不同充电倍率对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;预先标定电池簇放电时,不同放电倍率对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;以及预先标定电池簇处于静默状态时,不同荷电状态对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。因此充分考虑到了电池簇的不同工作状态,对电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系的影响。
41.在一种可能的实现方式中,该方法还包括:
42.当电池簇处于充电状态时,确定当前充电倍率下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;
43.当电池簇处于放电状态时,确定当前放电倍率下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;
44.当电池簇处于静默状态时,确定当前荷电状态下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
45.在一种可能的实现方式中,该方法还包括:
46.确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及确定开启的风扇的总耗电量;
47.根据开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及开启的风扇的总耗电量,确定温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
48.温度控制系统的耗电量为所有开启的空调的耗电量与所有开启的风扇的耗电量,分别确定这两部耗电量后进行相加,即确定了温度控制系统的耗电量。
49.在一种可能的实现方式中,多台风扇全部启动,确定开启的风扇的总耗电量,具体包括:
50.根据多个电池模组的温度确定多台风扇转速;
51.根据多台风扇的总数量,以及多台风扇的转速确定多台风扇的总耗电量。
52.该实现方式中,风扇的转速与电池模组的温度之间的关系可以预先设定。单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系预先标定。
53.在一种可能的实现方式中,确定开启的风扇的总耗电量,具体包括:
54.根据多个电池模组的温度确定开启的风扇的数量以及开启的风扇的转速;
55.根据开启的风扇的数量,以及开启的风扇的转速确定开启的风扇的总耗电量。
56.该实现方式中,风扇的开启数量与电池模组的温度之间的关系可以预先设定。
57.在一种可能的实现方式中,确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,具体包括:
58.确定储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;
59.确定单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;
60.根据储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的
设定温度间的对应关系,和单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定空调的开启数量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;
61.根据空调的开启数量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
62.在一种可能的实现方式中,确定储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,具体包括:
63.利用太阳辐射强度和储能集装箱的外表面积,确定太阳热辐射传递至储能集装箱内的热量;
64.利用储能集装箱的传热系数、储能集装箱的外表面积和当前储能集装箱外的温度,确定从储能集装箱外通过热传导传递至储能集装箱内的热量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;
65.利用多个电池模组的工作时间、多个电池模组的工作电流、多个电池模组内阻和多个电池模组的开路电压确定多个电池模组工作时产生的热量;
66.利用太阳热辐射传递至储能集装箱内的热量、从储能集装箱外通过热传导传递至储能集装箱内的热量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及多个电池模组工作时产生的热量,确定储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
67.在一种可能的实现方式中,利用多个电池模组的工作时间、多个电池模组的工作电流、多个电池模组内阻和多个电池模组的开路电压确定多个电池模组工作时产生的热量之前,方法还包括:
68.用于根据接收到的运行信息,确定多个电池模组的工作时间,以及多个电池模组的工作电流。
69.在一种可能的实现方式中,根据空调的开启数量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系之前,方法还包括:
70.预先标定并存储不同的储能集装箱外的温度对应的,单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;
71.确定当前储能集装箱外的温度所对应的,单台空调的制冷量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
72.在一种可能的实现方式中,根据空调的开启数量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系之前,方法还包括:
73.预先标定并存储不同的储能集装箱外的温度对应的,单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;
74.确定当前储能集装箱外的温度所对应的,单台空调的耗电量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
75.第三方面,本技术还提供了一种光伏发电系统,该光伏发电系统包括以上实现方式提供的储能系统,还包括光伏逆变器、交流母线和多个光伏组件。其中,多个光伏组件连接光伏逆变器的输入端,光伏逆变器的输出端连接交流母线,交流母线连接储能系统和交流电网。光伏组件利用光能产生直流电并将直流电传输至光伏逆变器。光伏逆变器将直流电转换为交流电后通过交流母线提供给交流电网,和/或为储能系统充电。
76.该光伏发电系统的储能系统考虑到了电池簇工作在不同的温度控制系统的设定温度下时,温度控制系统的设定温度对电池簇的可用容量的影响;还考虑到了温度控制系统的设定温度对温度控制系统的耗电量的影响。当电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时,表征此时温度控制系统的耗电量与电池簇的可用容量的比值最小,此时储能系统的运行效率最高。因此以电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为目标温度,并使温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至目标温度,能够提升储能系统的运行效率,进而提升了光伏发电系统的运行效率。
附图说明
77.图1为一种新能源发电系统的示意图;
78.图2为本技术实施例提供的一种储能系统的示意图;
79.图3为本技术实施例提供的示意性电池的可用容量与温度控制系统的设定温度的关系曲线图;
80.图4为本技术实施例提供的温度控制系统制冷时的耗电量与温度控制系统的设定温度的关系图;
81.图5为本技术实施例提供的温度控制系统制热时的耗电量与温度控制系统的设定温度的关系图;
82.图6为本技术实施例提供的原理示意图一;
83.图7为本技术实施例提供的原理示意图二;
84.图8为本技术实施例提供的另一种储能系统的示意图;
85.图9为本技术实施例提供的一种储能系统的温度控制方法的流程图;
86.图10为本技术实施例提供的另一种储能系统的温度控制方法的流程图;
87.图11为本技术实施例提供的确定温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中的多个不同的设定温度间的对应关系的方法的流程图;
88.图12为本技术实施例提供的一种光伏发电系统的示意图;
89.图13为本技术实施例提供的一种光伏发电端的示意图;
90.图14为本技术实施例提供的另一种光伏发电端的示意图。
具体实施方式
91.为了使本领域技术人员更好地理解本技术实施例提供的技术方案,下面首先介绍本技术提供的技术方案的应用场景。
92.参见图1,该图为一种新能源发电系统的示意图。
93.该新能源发电系统包括电池簇10、功率变换电路20、新能源发电端30以及负载40。
94.其中,新能源发电端30用于产生交流电,由于新能源发电端30具有波动性和不确定性的特点,其发电量存在波动。当新能源发电端30输出的交流电高于交流电网50的用电需求时,多余的电量通过功率变换电路20转换为直流电后为电池簇10充电。当新能源发电端30输出的交流电低于交流电网50的用电需求时,功率变换电路20将电池簇10输出的直流电转换为交流电后输出至交流电网50,以使交流电网50趋于平稳。
95.以新能源发电端30为光伏发电端为例,新能源发电端30包括了光伏组件和直流(direct current,dc)/交流(alternating current,ac)变换电路(可以也称为称逆变电路或者逆变器)。光伏组件利用光能产生直流电,dc/ac变换电路将直流电转换为交流电后输出至交流电网50和/或通过功率变换电路20为电池簇10充电。
96.负载40为新能源发电系统的用电设备,负载40包括温度控制系统,具体包括空调以及风扇。负载40还可以包括其它设备,例如照明设备等,本技术实施例不作具体限定。
97.电池簇10包括多个串联连接的电池模组,每个电池模组中包括串联或混联的多个电池单体。电池可以为锂离子电池、铅酸电池、超级电容等类型,或者以上类型的组合,本技术在此不作具体限定。
98.新能源发电端30的储能系统包括电池簇10、功率变换电路20和温度控制器系统等。电池簇10和温度控制系统设置于储能集装箱内。
99.电池容量指电池能够存储的电量的大小。随着电池的使用,电池容量会出现衰减,导致电池实际的可用容量往往不等于电池容量的初始值。电池容量衰减的一个重要因素为电池所处工作环境的温度。
100.目前温度控制系统的控制方案将储能集装箱的温度控制为电池簇工作的最佳温度,该最佳温度下电池容量的衰减量最小,进而使得电池簇的可用容量最大。但是该方式增加温度控制系统的耗电量,进而降低储能系统的运行效率。
101.为了解决以上问题,本技术提供了一种储能系统、储能系统的温度控制方法及光伏发电系统,考虑到了温度控制系统的设定温度对电池簇的可用容量的影响,以及温度控制系统的设定温度对温度控制系统的耗电量的影响,确定电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时,对应的温度控制系统的设定温度为目标温度,并使温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至该目标温度,提升了储能系统的运行效率。
102.下面结合附图对本技术的技术方案进行说明。
103.本技术以下说明中的“第一”、“第二”等用词仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
104.在本技术中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是直接连接,也可以通过中间媒介间接连接。
105.参见图2,该图为本技术实施例提供的一种储能系统的示意图。
106.该储能系统包括至少一个储能集装箱300,储能集装箱300包括电池簇10a1、温度控制系统301和控制器302。
107.其中,电池簇10a1包括串联连接的多个电池模组,图示的电池簇10a1包括m个电池模组,m个电池模组依次为101a1至101am。
108.每个电池模组包括多个电池,电池模组内的电池可以采用串联或混联的方式连接,本技术实施例不作具体限定,图示以电池采用了串联的方式连接为例。
109.温度控制系统301用于调节储能集装箱内的温度。温度控制系统的设定温度确定后,温度控制系统301通过进行制冷或制热,最终使储能集装箱内的温度达到该设定温度。因此该设定温度可以理解为希望储能集装箱内达到的温度,或可以理解为希望电池簇处于的工作环境的温度。
110.本技术实施例的方案考虑到了不同的温度控制系统的设定温度对电池簇的可用容量的影响,以及不同的温度控制系统的设定温度对温度控制系统的耗电量的影响,下面分别进行说明。
111.下面首先说明不同的温度控制系统的设定温度对电池簇的可用容量的影响。其中,电池簇的可用容量指电池簇当前剩余可使用的容量。
112.电池簇的容量为所有电池的容量之和,通过分析单体电池的可用容量和温度控制系统的设定温度的关系,即可确定电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度的关系。
113.参见图3,该图为本技术实施例提供的示意性电池的可用容量与温度控制系统的设定温度的关系曲线图。
114.因为温度控制系统的设定温度,即希望温度控制系统最终控制储能集装箱内达到的温度,也表征了电池工作环境的温度。因此图3也表征了电池的可用容量与电池的工作环境温度的关系。
115.由图3可以确定,电池的可用容量与温度控制系统的设定温度相关。当电池工作在最佳温度下时,电池容量的衰减量最小,电池的可用容量最高。
116.下面说明温度控制系统的设定温度对温度控制系统的耗电量的影响。
117.参见图4,该图为本技术实施例提供的温度控制系统制冷时的耗电量与温度控制系统的设定温度的关系图。
118.图中的各数据点表示了当温度控制系统制冷时,不同的温度控制系统的设定温度与温度控制系统的耗电量的对应关系。设定温度的范围应当涵盖电池正常工作的温度范围,并且还应当处于温度控制系统的温度控制能力范围内。当设定温度均匀取值时,设定温度的取值间隔可以由温度控制系统的温度控制精确度确定。
119.将以上各数据点拟合成关系曲线,可以表明当温度控制系统进行制冷时,温度控制系统的设定温度越低,即温度控制系统需要将储能集装箱内的温度调节得越低,温度控制系统的耗电量越高;温度控制系统的设定温度增加,则温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至相对较高的温度,此时温度控制系统的耗电量降低。
120.参见图5,该图为本技术实施例提供的温度控制系统制热时的耗电量与温度控制系统的设定温度的关系图。
121.图中的各数据点表示了当温度控制系统制热时,不同的温度控制系统的设定温度与温度控制系统的耗电量的对应关系。设定温度的范围应当涵盖电池正常工作的温度范围,并且还应当处于温度控制系统的温度控制能力范围内。当设定温度均匀取值时,设定温度的取值间隔可以由温度控制系统的温度控制精确度确定。
122.将以上各数据点拟合成关系曲线,可以表明当温度控制系统进行制热时,温度控制系统的设定温度越低,即温度控制系统将储能集装箱内的温度调节得越低,因此温度控
制系统的耗电量越低;温度控制系统的设定温度增加,则温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至相对较高的温度,此时温度控制系统的耗电量增加。
123.本技术的储能集装箱的控制器302利用电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为目标温度,以使温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至目标温度,下面具体说明该方案的原理。
124.首先以温度控制系统进行制冷为例进行说明。
125.参见图6,该图为本技术实施例提供的原理示意图一。
126.温度控制系统的设定温度集合中包括多个不同的设定温度,本技术实施例对设定温度的范围、数量与温度间隔大小不做具体限定。在一些实施例中,设定温度的范围涵盖电池正常工作的温度范围,并且设定温度还应当处于温度控制系统的温度控制能力范围内。当设定温度均匀取值时,设定温度的数量与温度间隔相关,本技术实施例在设定温度间隔时,可以参照温度控制系统的温度控制精确度,例如精确度为1℃,则可以将温度间隔设定为1℃,又例如精确度为0.1℃,则将温度间隔设定为0.1℃或0.1℃的倍数等。
127.电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系可以预先通过实验标定,并以数据表的形式存储。
128.将电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系拟合成曲线,即得到图中的曲线2,曲线2上的每个数据点表示该设定温度下对应的电池簇的可用容量。该曲线2与图3的曲线对应。
129.将温度控制系统制冷时的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中的多个不同的设定温度间的对应关系拟合成曲线,即得到图中的曲线1,曲线1上的每个数据点表示该设定温度下对应的温度控制系统的耗电量。该曲线1与图4中的曲线对应。
130.曲线2与曲线1的差值,即电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值。该差值最大,表明温度控制系统的耗电量与电池簇的可用容量的比值最小,此时储能系统的运行效率最高。
131.图中差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为t2,即目标温度为t2,电池簇工作的最佳温度为t1。当温度控制系统控制储能集装箱内的温度为目标温度t2时,电池簇的可用容量往往并不处于最大值,而是通过适当降低电池簇的可用容量,使得温度控制系统的设定温度能够得到一定的提升,而温度控制系统的设定温度的提升能够使温度控制系统在制冷时的耗电量下降,因此在整体上使得电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值达到能够最大值,进而提升了储能系统的运行效率。
132.下面说明温度控制系统进行制热时的原理。
133.参见图7,该图为本技术实施例提供的原理示意图二。
134.将电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系拟合成曲线,即得到图中的曲线2,曲线2上的每个数据点表示该设定温度下对应的电池簇的可用容量。该曲线2与图3的曲线对应。
135.将温度控制系统制热时的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中的多个不同的设定温度间的对应关系拟合成曲线,即得到图中的曲线3,曲线3上的每个数据点表示该
设定温度下对应的温度控制系统的耗电量。该曲线3与图5中的曲线对应。
136.曲线2与曲线3的差值,即电池簇的可用容量与所述耗电量的差值。
137.该差值最大,表明温度控制系统的耗电量与电池簇的可用容量的比值最小,此时储能系统的运行效率最高。
138.图中差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为t3,即目标温度为t3,电池簇工作的最佳温度为t1。当温度控制系统控制储能集装箱内的温度为目标温度t3时,电池簇的可用容量往往并不处于最大值,而是通过适当降低电池簇的可用容量,使得温度控制系统的设定温度能够得到一定的降低,而温度控制系统的设定温度的降低能够使温度控制系统在制热时的耗电量下降,因此在整体上使得电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值能够达到最大值,提升了储能系统的运行效率。
139.以上说明中的控制器302可为专用集成电路(application specific integrated circuit,asic)、可编程逻辑器件(programmable logic device,pld)、数字信号处理器(digital signal processor,dsp)或其组合。其中,上述pld可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device,cpld)、现场可编程逻辑门阵列(field

programmable gate array,fpga)、通用阵列逻辑(generic array logic,gal)或其任意组合,本技术实施例对此不作具体限定。
140.综上所述,本技术实施例提供储能系统的控制器,确定电池簇的可用容量和温度控制系统的耗电量的差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为目标温度,以使温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至目标温度,能够降低温度控制系统的能耗,并提升储能系统的运行效率。
141.下面结合具体实现方式说明本技术的技术方案。
142.储能集装箱的温度控制系统包括多台空调和多台风扇。本技术实施例对空调和风扇的具体数量不作限定。温度控制系统的耗电量为所有启动的空调和所有启动的风扇的耗电量之和。
143.空调用于通过制冷或制热,调节储能集装箱内的温度,即调节电池簇工作环境的温度。实际应用中,为了实现集装箱温度的均匀性,空调一般均匀分布在储能集装箱内。
144.风扇用于调节多个电池模组周围的气体流动速度,因此风扇设置的位置可以靠近电池模组。
145.下面说明控制器确定温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中的多个不同的设定温度间的对应关系的过程。
146.下面首先说明控制器确定开启的风扇的耗电量的实现方式。
147.开启的风扇的耗电量的大小,主要由开启的风扇数量和开启的风扇的转速决定。
148.风扇的转速由电池模组的温度决定,空调制冷时,电池模组的温度越高,风扇的转速越高,电池模组的温度越低,风扇的转速越低;空调制热时,电池模组的温度越低,风扇的转速越高,电池模组的温度越高,风扇的转速越低。风扇的转速与电池模组的温度之间的关系可以预先设定。
149.单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系预先确定并存储,在一些实施例中,单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系以数据表的形式存储。
150.在一些实施例中,风扇的数量与电池模组的数量相同,每台风扇用于调节一个对
应的电池模组周围的气体流动速度,为了使得所有电池模组的温度均匀,风扇一般设置为全部开启。控制器根据电池模组的温度确定风扇的转速,待确定风扇的转速后,根据单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系,即可确定该转速下单台风扇的耗电量q
a
。控制器根据开启的风扇的数量n1,以及单台风扇的耗电量q
a
,通过下式确定出开启的风扇的总耗电量q
风扇

151.q
风扇
=n1*q
a
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
152.因为此时风扇全部开启,此时式(1)中n1的取值为风扇的总数量。
153.在另一些实施例中,为了降低风扇的功耗,可以仅开启部分风扇。此时开启的风扇的数量由电池模组的温度决定,空调制冷时,电池模组的温度越高,开启的风扇越多,电池模组的温度越低,开启的风扇越少;空调制热时,电池模组的温度越低,开启的风扇越多,电池模组的温度越高,开启的风扇越少。风扇的开启数量与电池模组的温度之间的关系可以预先设定。
154.控制器根据电池模组的温度确定开启风扇的数量,并且根据电池模组的温度确定单台风扇的转速。控制器确定单台风扇的转速后,根据单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系,即可确定出该转速下单台风扇的耗电量q
a
。控制器根据开启的风扇的数量n1,以及单台风扇的耗电量q
a
,通过式(1)确定出开启的风扇的总耗电量q
风扇
。此时式(1)中n1的取值为开启的风扇的数量。
155.下面说明控制器确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系的过程。
156.下面首先以空调进行制冷为例进行说明,当空调进行制热时的原理类似,本技术实施例不在赘述。
157.控制器首先确定当前储能集装箱所需的总制冷量(refrigerating capacity)q
制冷
,与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。其中,制冷量指空调进行制冷时,单位时间内从密闭空间内去除的热量总和。
158.总制冷量q
制冷
主要包括太阳热辐射传递至储能集装箱内的能量q1、从储能集装箱外通过热传导传递至储能集装箱内的热量q2和多个电池模组工作时产生的热量q3。
159.为了方便说明,下面以温度控制系统从t1时刻开始调节储能集装箱内的温度、t1时刻至t2时刻储能集装箱的电池模组处于静默状态(不充电也不放电)、t2时刻至t3时刻储能集装箱的电池模组工作(进行充电或放电)为例。
160.太阳热辐射的能量q1可以通过下式确定:
[0161][0162]
式(2)中a为太阳辐射系数,s为太阳辐射强度(solar radiation),f为储能集装箱的外表面积。
[0163]
从储能集装箱外通过热传导传递至储能集装箱内的热量q2可以通过下式确定:
[0164][0165]
式(3)中k为储能集装箱的传热系数,f为储能集装箱的外表面积,t

为当前储能集装箱外的温度,t
设定温度
为温度控制系统的设定温度,因此根据设定温度集合中的不同设定温度可以确定对应的不同的q2。即式(3)表征了从储能集装箱外侧通过热传导传递至储能集
装箱内的热量q2和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0166]
多个电池模组工作时产生的热量q3可以通过下式确定:
[0167][0168]
其中,电池簇包括的电池模组的数量为m,电池模组的工作电流为i,电池模组的内阻为r,电池模组的开路电压(open circuit voltage,ocv)为ocv1。
[0169]
电池模组的内阻r可以预先通过测试标定并存储,例如预先通过电池老化循环实验后标定单个电池的内阻,然后根据单个电池的内阻标定电池模组的内阻。
[0170]
电池模组的开路电压ocv1可以预先通过测试进行标定并存储。
[0171]
在一些实施例中,控制器可以接收上位机发送的运行信息,根据该运行信息确定多个电池模组的工作时间,即确定以上的t2时刻和t3时刻,以及确定多个电池模组的工作电流i。
[0172]
根据以上的式(1)至(3),确定当前储能集装箱所需的总制冷量q
制冷
与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,具体参见下式:
[0173]
q
制冷
=q1+q2+q3
ꢀꢀꢀ
(5)
[0174]
控制器然后确定单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。单台空调的制冷量与储能集装箱外的温度和温度控制系统的设定温度相关。本技术实施例的方案,将不同的储能集装箱外的温度对应的,单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系预先标定并存储。
[0175]
其中,本技术实施例对储能集装箱外的温度的范围与温度间隔的取值大小不做具体限定。在一些实施例中,储能集装箱外的温度的范围应该涵盖储能集装箱设置位置的环境温度的变化范围。温度间隔的取值可以参照温度控制系统的温度控制精确度,例如精确度为1℃,则可以将温度间隔设定为1℃,又例如精确度为0.1℃,则将温度间隔设定为0.1℃或0.1℃的倍数等。
[0176]
控制器根据当前储能集装箱外的温度t

,确定该温度t

对应的单台空调的制冷量q0和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0177]
在一些实施例中,储能系统还包括第一温度传感器,该第一温度传感器设置于储能集装箱的外部。第一温度传感器用于检测储能集装箱外的温度,并将检测结果发送至控制器。
[0178]
控制器根据总制冷量q
制冷
与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,和单台空调的制冷量q0与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定空调的开启数量n2与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。其中,n2为正整数,可以由下式确定:
[0179][0180]
即n2为对q
制冷
除以q0的商值进行向上取整后的结果。采用向上取整以确保开启足够数量的空调。控制器再确定单台空调的耗电量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0181]
具体的,单台空调的耗电量与储能集装箱外的温度和温度控制系统的设定温度相
关。本技术实施例的方案,将不同的储能集装箱外的温度对应的,单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系预先标定并存储。
[0182]
其中,本技术实施例对储能集装箱外的温度的范围与温度间隔的取值大小不做具体限定。在一些实施例中,储能集装箱外的温度的范围应该涵盖储能集装箱设置位置的环境温度的变化范围。温度间隔的取值可以参照温度控制系统的温度控制精确度,例如精确度为1℃,则可以将温度间隔设定为1℃,又例如精确度为0.1℃,则将温度间隔设定为0.1℃或0.1℃的倍数等。
[0183]
控制器根据当前储能集装箱外的温度t

,确定该温度t

对应的单台空调的耗电量q
b
和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0184]
控制器然后根据开启的空调的数量n2与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及单台空调的耗电量q
b
与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定开启的空调的总耗电量q
空调
与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,具体参见下式:
[0185]
q
空调
=n2*q
b
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0186]
将开启的风扇的总耗电量q
风扇
与开启的空调的总耗电量q
空调
相加,则得到温度控制系统的总耗电量q
系统
,具体参见下式:
[0187]
q
系统
=q
风扇
+q
空调
ꢀꢀꢀꢀ
(7)
[0188]
式(7)表征了温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,对应于图4所示的曲线。
[0189]
为了实现对储能集装箱内外温度的实时测量,储能系统还包括第一温度传感器和第二温度传感器。其中,第一温度传感器设置于储能集装箱的内部,用于检测储能集装箱内的温度,并将检测结果发送给控制器,第二温度传感器设置于储能集装箱的外部,用于检测储能集装箱外的环境温度,并将检测结果发送给控制器。
[0190]
可以理解的是,由于温度控制系统中用于进行制冷的为空调,因此实际应用中,温度控制系统的设定温度也即空调的设定温度。
[0191]
通过以上的说明确定出了空调进行制冷时,温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。当空调进行制热时的原理类似,确定出的对应关系对应于图5所示的曲线,本技术实施例在此不再赘述。
[0192]
下面说明控制器确定电池簇在当前工作状态下,对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系的方式。
[0193]
本技术实施例的方案将电池簇不同工作状态下,对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系预先标定并存储。然后控制器根据电池簇当前的工作状态,确定对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,下面具体说明。
[0194]
储能系统的电池簇可以工作在充电状态,放电状态和静默状态(即不充电也不放电)。进一步的,电池簇在充电状态下时,还能够以不同的充电倍率进行充电;电池簇在放电状态下时,还能够以不同的放电倍率进行放电;电池簇在静默状态下时,电池簇可以处于不同的荷电状态(state of health,soc)。
[0195]
充电倍率是对充电快慢的一种度量,放电倍率是对放电快慢的一种度量。倍率越
大,表征电池簇的充电电流或者放电电流越大,电池簇完成充电和放电的用时越短。
[0196]
soc为电池簇的剩余电量与电池簇当前的可用容量的比值,常用百分数表示,因此soc的取值范围为[0,1]。
[0197]
本技术实施例提供的方案,预先标定电池簇充电时,不同充电倍率对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;预先标定电池簇放电时,不同放电倍率对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;以及预先标定电池簇处于静默状态时,不同荷电状态对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0198]
其中,充电倍率和放电倍率的取值由储能系统的配置决定,本技术实施例对此不做具体限定。soc的取值范围为[0,1],本技术实施例对soc的具体取值间隔不做限定。
[0199]
控制器当确定电池簇处于充电状态时,进一步确定当前充电倍率下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;当确定电池簇处于放电状态时,进一步确定当前放电倍率下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;当确定电池簇处于静默状态时,进一步确定当前荷电状态下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0200]
以上的对应关系存储于存储器中,该存储器包括但不限于相变内存(phase

change ram,pram)、静态随机存取存储器(static random

access memory,sram)、动态随机存取存储器(dynamic random access memory,dram)以及其他类型的随机存取存储器(random access memory,ram),还可以为电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read only memory,eeprom)等。
[0201]
本技术实施例以上说明中的控制器可以为一级控制器,或者多级控制器的组合。当控制器为多级控制器时,上一级控制器可以对下一级控制器进行控制。控制器可以独立集成在印制电路板(printed circuit board,pcb)上,或者在物理上分为多部分并分别设置在储能系统的不同位置的pcb上,各部分共同配合实现控制功能。下面具体说明控制器为多级控制器时的实现方式。
[0202]
参见图8,该图为本技术实施例提供的另一种储能系统的示意图。
[0203]
储能系统一般包括多个储能集装箱300,图中仅示出其中的一个储能集装箱300。
[0204]
该储能系统的控制器包括第一控制单元3021、第二控制单元3022和电池控制单元(battery control unit,bcu)3023。
[0205]
第二控制单元3022的数量与风扇的数量相同,每个第二控制单元3022用于控制对应的一台风扇的工作状态。在一些实施例中,第二控制单元3022为电池监控单元(battery monitoring unit,bmu),每个第二控制单元3022用于监控一个对应的电池模组的工作状态,例如检测对应的电池模组的温度和soc等,第二控制单元3022还用于将对温度和soc等的检测结果发送第一控制单元3021。
[0206]
第一控制单元3021用于控制多台空调的工作状态。在一些实施例中,第一控制单元3021为集装箱监控单元(container monitoring unit,cmu)。
[0207]
第一控制单元3021和第二控制单元3022之间通过电池控制单元3023实现通信,即
第一控制单元3021通过各电池控制单元3023向各第二控制单元3022发送控制信息,以使各第二控制单元3022根据该控制信息控制对应的风扇。
[0208]
储能集装箱300内包括电池簇10a1至10am,每个电池簇对应连接一路直流(direct current,dc)/直流变换电路303。直流/直流变换电路303用于对电池簇输出的直流电进行直流变换后输出至储能集装箱外部,或者将从储能集装箱外部获取的直流电进行直流变换后为电池簇进行充电。电池控制单元3023可以与直流/直流变换电路303集成在一起,用于控制对应的直流/直流变换电路303的工作状态。。
[0209]
储能系统的子阵控制器400用于对每个储能集装箱300的工作状态进行控制,子阵控制器400可以与第一控制单元3021进行信息交互。在一些实施例中,子阵控制器400为智能阵列控制单元(smart array control unit,sacu)。
[0210]
第一控制单元3021可以获取子阵控制器400发送的运行信息,根据该运行信息确定电池距离下次充电或放电的时间,以及所述电池的工作电流,进而确定温度控制系统的能耗。
[0211]
综上所述,利用本技术实施例提供的储能系统,考虑到了电池簇工作在不同的温度控制系统的设定温度下时,温度控制系统的设定温度对电池簇的可用容量的影响,还考虑到了温度控制系统的设定温度对温度控制系统的耗电量的影响,以电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为目标温度,并使温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至目标温度,此时温度控制系统的耗电量与电池簇的可用容量的比值最小,因此提升储能系统的运行效率。
[0212]
基于以上实施例提供的储能系统,本技术实施例还提供了一种储能系统的温度控制方法,下面结合附图具体说明。
[0213]
参见图9,该图为本技术实施例提供的一种储能系统的温度控制方法的流程图。
[0214]
关于储能系统的具体实现方式可以参见以上实施例中的相关说明,本技术实施例在此不再赘述。该方法包括以下步骤:
[0215]
s501:利用电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中的多个不同的设定温度间的对应关系,确定电池簇的可用容量和温度控制系统的耗电量的差值最大时的温度控制系统的设定温度为目标温度。
[0216]
s502:将储能集装箱内的温度调节至目标温度。
[0217]
本技术实施例提供的方法,考虑到了电池簇工作在不同的温度控制系统的设定温度下时,温度控制系统的设定温度对电池簇的可用容量的影响,还考虑到了温度控制系统的设定温度对温度控制系统的耗电量的影响。当电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时,表征此时温度控制系统的耗电量与电池簇的可用容量的比值最小,此时储能系统的运行效率最高。因此以电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为目标温度,并使温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至目标温度,能够提升储能系统的运行效率。
[0218]
下面首先具体说明确定电池簇当前状态下,电池簇的可用容量与所述温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系的方法。
[0219]
参见图10,该图为本技术实施例体提供的另一种储能系统的温度控制方法的流程
图。
[0220]
该方法包括以下步骤:
[0221]
s501a:预先标定并存储电池簇不同工作状态下,对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度的关系。
[0222]
本技术实施例提供的方法,预先标定电池簇充电时,不同充电倍率对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;预先标定电池簇放电时,不同放电倍率对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;以及预先标定电池簇处于静默状态时,不同荷电状态对应的电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0223]
其中,充电倍率和放电倍率的取值由储能系统的配置决定,本技术实施例对此不做具体限定。soc的取值范围为[0,1],本技术实施例对soc的具体取值间隔不做限定。
[0224]
s501b:确定电池簇当前的工作状态。
[0225]
s501c:当电池簇处于充电状态时,确定当前充电倍率下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0226]
s501d:当电池簇处于放电状态时,确定当前放电倍率下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0227]
s501e:当电池簇处于静默状态时,确定当前荷电状态下,电池簇的可用容量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。下面说明确定当前温度控制系统的能耗的方法。
[0228]
参见图11,该图为本技术实施例提供的确定温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中的多个不同的设定温度间的对应关系的方法的流程图。
[0229]
温度控制系统包括多台空调和多台风扇,风扇用于调节电池模组周围的气体流动速度,空调用于调节储能集装箱内的温度。该方包括以下步骤:
[0230]
s501f:确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及确定开启的风扇的总耗电量。
[0231]
下面说明确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系的方法。
[0232]
首先以空调进行制冷为例进行说明,当空调进行制热时的原理类似,本实施例不在赘述。
[0233]
首先确定当前储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0234]
总制冷量主要包括太阳热辐射传递至储能集装箱内的能量、从储能集装箱外通过热传导传递至储能集装箱内的热量以及多个电池模组工作时产生的热量。
[0235]
利用太阳辐射强度和储能集装箱的外表面积,确定太阳热辐射传递至储能集装箱内的热量;利用储能集装箱的传热系数、储能集装箱的外表面积和当前储能集装箱外的温度,确定从储能集装箱外通过热传导传递至储能集装箱内的热量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系;利用多个电池模组的工作时间、多个电池模组的工作电流、多个电池模组内阻和多个电池模组的开路电压确定多个电池模组工作时产
生的热量。
[0236]
根据太阳热辐射传递至储能集装箱内的热量、从储能集装箱外通过热传导传递至储能集装箱内的热量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及多个电池模组工作时产生的热量,确定储能集装箱所需的总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0237]
在一些实施例中,以上的多个电池模组的工作时间,以及多个电池模组的工作电流可以从上位机发送的运行信息中获取。电池模组的内阻可以预先通过测试标定并存储,例如预先通过电池老化循环实验后标定单个电池的内阻,然后根据单个电池的内阻标定电池模组的内阻。类似的,电池模组的开路电压可以预先通过测试进行标定并存储。
[0238]
然后确定单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。其中,单台空调的制冷量与储能集装箱外的温度和温度控制系统的设定温度相关。本技术实施例的方案,将不同的储能集装箱外的温度对应的,单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系预先标定并存储。
[0239]
本技术实施例对储能集装箱外的温度的范围与温度间隔的取值大小不做具体限定。在一些实施例中,储能集装箱外的温度的范围应该涵盖储能集装箱设置位置的环境温度的变化范围。温度间隔的取值可以参照温度控制系统的温度控制精确度,例如精确度为1℃,则可以将温度间隔设定为1℃,又例如精确度为0.1℃,则将温度间隔设定为0.1℃或0.1℃的倍数等。
[0240]
确定当前储能集装箱外的温度对应的单台空调的制冷量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0241]
控制器根据总制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,和单台空调的制冷量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定空调的开启数量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0242]
对空调的开启数量采用向上取整以确保开启足够数量的空调。然后再确定单台空调的耗电量和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0243]
具体的,单台空调的耗电量与储能集装箱外的温度和温度控制系统的设定温度相关。本技术实施例的方案,将不同的储能集装箱外的温度对应的,单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系预先标定并存储。
[0244]
其中,本技术实施例对储能集装箱外的温度的范围与温度间隔的取值大小不做具体限定。在一些实施例中,储能集装箱外的温度的范围应该涵盖储能集装箱设置位置的环境温度的变化范围。温度间隔的取值可以参照温度控制系统的温度控制精确度,例如精确度为1℃,则可以将温度间隔设定为1℃,又例如精确度为0.1℃,则将温度间隔设定为0.1℃或0.1℃的倍数等。
[0245]
然后确定当前储能集装箱外的温度对应的单台空调的耗电量q
b
和温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0246]
根据以上过程获取的开启的空调的数量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及单台空调的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,确定开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温
度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0247]
下面说明确定开启的风扇的耗电量的方法。
[0248]
开启的风扇的耗电量的大小,主要由开启的风扇数量和开启的风扇的转速决定。
[0249]
风扇的转速由电池模组的温度决定,空调制冷时,电池模组的温度越高,风扇的转速越高,电池模组的温度越低,风扇的转速越低;空调制热时,电池模组的温度越低,风扇的转速越高,电池模组的温度越高,风扇的转速越低。风扇的转速与电池模组的温度之间的关系可以预先设定。
[0250]
单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系预先确定并存储,在一些实施例中,单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系以数据表的形式存储。
[0251]
在一些实施例中,风扇的数量与电池模组的数量相同,每台风扇用于调节一个对应的电池模组周围的气体流动速度,为了使得所有电池模组的温度均匀,风扇一般设置为全部开启。根据电池模组的温度确定风扇的转速,待确定风扇的转速后,根据单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系,即可确定该转速下单台风扇的耗电量。根据风扇的总数量,以及单台风扇的耗电量,即可确定开启的风扇的总耗电量。
[0252]
在另一些实施例中,为了降低风扇的功耗,可以仅开启部分风扇。此时开启的风扇的数量由电池模组的温度决定,空调制冷时,电池模组的温度越高,开启的风扇越多,电池模组的温度越低,开启的风扇越少;空调制热时,电池模组的温度越低,开启的风扇越多,电池模组的温度越高,开启的风扇越少。风扇的开启数量与电池模组的温度之间的关系可以预先设定。根据电池模组的温度确定开启风扇的数量,并且根据电池模组的温度确定单台风扇的转速。控制器确定单台风扇的转速后,根据单台风扇的转速与单台风扇的耗电量的关系,即可确定出该转速下单台风扇的耗电量。根据开启的风扇的数量,以及单台风扇的耗电量,确定出开启的风扇的总耗电量。
[0253]
s501g:根据开启的空调的总耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系,以及开启的风扇的总耗电量,确定温度控制系统的耗电量与温度控制系统的设定温度集合中多个不同的设定温度间的对应关系。
[0254]
本技术实施例以上步骤的划分与顺序仅是为了方便说明,并不构成对于本技术方法的限定,本领域技术人员可以根据实际情况进行调整。
[0255]
综上所述,利用本技术实施例提供的储能系统的温度控制方法,降低了温度控制系统的运行能耗,提升了储能系统的运行效率。
[0256]
基于以上实施例提供的储能系统,本技术实施例还提供了一种光伏发电系统,下面结合附图具体说明。
[0257]
参见图12,该图为本技术实施例提供的一种光伏发电系统的示意图。
[0258]
图示光伏发电系统包括:储能系统和光伏发电端60。
[0259]
其中,储能系统包括至少一个储能集装箱300,至少一个功率变换系统(power conversion system,pcs)200和交流母线。
[0260]
功率变换系统200对应于图1中的功率变换电路20。
[0261]
交流母线包括正交流母线(图中标识为p)和负交流母线(图中标识为n)。
[0262]
储能集装箱300的具体实现方式可以参见以上实施例中的相关说明,在此不再赘述。
[0263]
在一些实施例中,一个储能集装箱300和一个功率变换系统200连接后形成一路储能支路,储能系统中包括至少一路储能支路。
[0264]
在另一些实施例中,储能集装箱100和功率变换系统200的数量不同。
[0265]
功率变换系统200为一种双向直流/交流(alternating current,ac)变换器,可选用中性点箝位t型三电平电路、中性点箝位(neutral point clamped,npc)电路、有源中点箝位((active neutral point clamped,anpc)电路、飞跨电容多电平电路等。
[0266]
由于单体电池的端口电压随储能容量进行变化,使得储能集装箱300内电池簇的端口输出电压为一个宽范围的输出电压,因此为了匹配电池簇端口电压变化范围,功率变换系统200通常具备宽范围的输入与输出能力。
[0267]
参见图13,该图为本技术实施例提供的一种光伏发电端的示意图。
[0268]
图示光伏发电端包括光伏组件601、直流汇流箱602和光伏逆变器603。
[0269]
其中,光伏组件601用于将利用光能产生直流电。直流汇流箱602的输入端一般连接多个光伏组件601,直流汇流箱602的输出端连接光伏逆变器603。光伏组件601通过直流汇流箱602将产生的直流电传输至光伏逆变器。
[0270]
光伏逆变器603的输出端连接交流母线。交流母线还连接储能系统和交流电网。光伏逆变器603用于将直流电转换为交流电,并通过交流母线传输至电网,或为储能系统充电。
[0271]
参见图14,该图为本技术实施例提供的另一种光伏发电端的示意图。
[0272]
图14所示光伏发电系统与图13的区别在于,光伏组件601首先向升压汇流箱604输出直流电。升压汇流箱604具有最大功率点跟踪(maximum power point tracking,mppt)功能,为一种直流升压变流器。
[0273]
实际应用中,图13和图14场景中的三相光伏逆变器803的数量可以为一个或多个,本技术实施例不作具体限定。
[0274]
光伏发电端60具有波动性和不确定性的特点,其发电量存在波动。当光伏发电端60输出的交流电高于交流电网50的用电需求时,多余的电量通过交流母线和功率变换系统200后转换为直流电,以为储能系统中的电池簇充电。当光伏发电端60输出的交流电低于交流电网50的用电需求时,储能系统中的电池簇输出直流电,直流电经储能系统的功率变换系统200转换为交流电后输出至交流电网50,以使交流电网50趋于平稳。
[0275]
综上所述,该光伏发电系统考虑到了电池簇工作在不同的温度控制系统的设定温度下时,温度控制系统的设定温度对电池簇的可用容量的影响;还考虑到了温度控制系统的设定温度对温度控制系统的耗电量的影响。当电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时,表征此时温度控制系统的耗电量与电池簇的可用容量的比值最小,此时储能系统的运行效率最高。因此以电池簇的可用容量与温度控制系统的耗电量的差值最大时对应的温度控制系统的设定温度为目标温度,并使温度控制系统将储能集装箱内的温度调节至目标温度,能够提升储能系统的运行效率,进而提升了光伏发电系统的运行效率。
[0276]
应当理解,在本技术中,“至少一个(项)”是指一个或者多个,“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,用于描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,“a和/或b”可以表示:只存在a,只存在b以及同时存在a和b三种情况,其中a,b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达,是指
这些项中的任意组合,包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如,a,b或c中的至少一项(个),可以表示:a,b,c,“a和b”,“a和c”,“b和c”,或“a和b和c”,其中a,b,c可以是单个,也可以是多个。
[0277]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。另外,还可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元和模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下,即可以理解并实施。
[0278]
以上所述仅是本技术的具体实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本技术原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本技术的保护范围。
再多了解一些
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