提供的電力。當(dāng)電網(wǎng)3處于異常狀態(tài)中時(shí)，例如，當(dāng)在電網(wǎng)3中存在電力故障時(shí)，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)I可以通過執(zhí)行不間斷供電(UPS)操作來向負(fù)載4提供由發(fā)電系統(tǒng)2生成的電力或者存儲(chǔ)在電池系統(tǒng)20中的電力。
[0105]圖7是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)I的示意性框圖。
[0106]參照圖7，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)7可以包括轉(zhuǎn)換電力的PCS 10、電池系統(tǒng)20、第一開關(guān)30和第二開關(guān)40。電池系統(tǒng)20可以包括電池21和電池管理單元22。
[0107]PCS 10可以將從發(fā)電系統(tǒng)2、電網(wǎng)3和/或電池系統(tǒng)20提供的電力轉(zhuǎn)換為適當(dāng)類型的電力，并且向負(fù)載4、電池系統(tǒng)20和/或電網(wǎng)3提供適當(dāng)類型的電力。PCS 10可以包括電力轉(zhuǎn)換單元11、直流(DC)鏈路單元12、逆變器13、轉(zhuǎn)換器14和集成控制器15。
[0108]電力轉(zhuǎn)換單元11可以連接在發(fā)電系統(tǒng)2和DC鏈路單元12之間。電力轉(zhuǎn)換單元11可以將發(fā)生系統(tǒng)2生成的電力轉(zhuǎn)換為DC鏈路電壓并且向DC鏈路單元12施加DC鏈路電壓。根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)2的類型，電力轉(zhuǎn)換單元11可以包括電力轉(zhuǎn)換電路，諸如轉(zhuǎn)換器電路或整流電路。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)2生成DC電力時(shí)，電力轉(zhuǎn)換單元11可以包括用于將發(fā)電系統(tǒng)2生成的DC電力轉(zhuǎn)換為其他DC電力的DC-DC轉(zhuǎn)換器電路。相反，當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)2生成交流(AC)電力時(shí)，電力轉(zhuǎn)換單元11可以包括用于將AC電力轉(zhuǎn)換為DC電力的整流電路。
[0109]當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)2是太陽能發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，電力轉(zhuǎn)換單元11可以包括最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)轉(zhuǎn)換器，該MPPT轉(zhuǎn)換器執(zhí)行MPPT控制，以便根據(jù)太陽輻射、溫度等的變化獲得從發(fā)電系統(tǒng)2輸出的最大電力。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)2不發(fā)電時(shí)，電力轉(zhuǎn)換單元11可以停止操作，從而最小化由包括在電力轉(zhuǎn)換單元11中的諸如轉(zhuǎn)換器電路或整流電路的電力轉(zhuǎn)換器所消耗的電力。
[0110]由于發(fā)電系統(tǒng)2或電網(wǎng)3中的瞬時(shí)電壓降或者負(fù)載4中的峰值負(fù)載，DC鏈路電壓的電平可能變得不穩(wěn)定。然而，需要穩(wěn)定DC鏈路電壓來正常地操作逆變器13和轉(zhuǎn)換器14。DC鏈路單元12可以被連接在電力轉(zhuǎn)換單元11和逆變器13之間，并且可以維持DC鏈路電壓為恒定或基本恒定。例如，DC鏈路單元12可以包括海量存儲(chǔ)電容器。
[0111]逆變器13可以是連接在DC鏈路單元12和第一開關(guān)30之間的電力轉(zhuǎn)換器。逆變器13可以包括將從發(fā)電系統(tǒng)2和電池系統(tǒng)20中的至少一個(gè)輸出的DC鏈路電壓轉(zhuǎn)換為電網(wǎng)3的AC電壓并且輸出AC電壓的逆變器。此外，逆變器13可以包括整流電路，其在充電模式中將從電網(wǎng)3輸出的AC電壓整流為要被存儲(chǔ)在電池系統(tǒng)20中的DC鏈路電壓。逆變器13可以是其中可以改變輸入和輸出方向的雙向逆變器。
[0112]逆變器13可以包括用于從自電網(wǎng)3輸出的AC電壓中去除諧波的濾波器以及用于將從逆變器13輸出的AC電壓的相位匹配到電網(wǎng)3的AC電壓的相位以防止生成無功功率的鎖相環(huán)(PLL)電路。此外，逆變器13可以執(zhí)行其他功能，諸如電壓變化范圍的限制、功率因子校正、DC分量的去除、以及保護(hù)或減少瞬變現(xiàn)象。
[0113]轉(zhuǎn)換器14 (或電力轉(zhuǎn)換裝置)可以是連接在DC鏈路單元12和電池系統(tǒng)20之間的電力轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器14可以包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，其在放電模式中將存儲(chǔ)在電池系統(tǒng)20中的DC電力轉(zhuǎn)換為適當(dāng)電平的DC鏈路電壓，并且經(jīng)由DC鏈路單元12向逆變器13輸出DC鏈路電壓。此外，轉(zhuǎn)換器14包括DC-DC轉(zhuǎn)換器，其在充電模式中將從電力轉(zhuǎn)換單元11或逆變器13輸出的DC電力轉(zhuǎn)換為適當(dāng)電壓電平(即，電池系統(tǒng)20所需要的充電電壓電平)的DC電力，并且向電池系統(tǒng)20提供DC電力。轉(zhuǎn)換器14可以是其中可以改變輸入和輸出方向的雙向轉(zhuǎn)換器。當(dāng)電池系統(tǒng)20不在充電或放電時(shí)，可以停止轉(zhuǎn)換器14的操作，從而最小化或減少功耗。
[0114]集成控制器15可以監(jiān)視發(fā)電系統(tǒng)2、電網(wǎng)3、電池系統(tǒng)20和負(fù)載4的狀態(tài)。例如，集成控制器15可以監(jiān)視在電網(wǎng)3中是否發(fā)生電力故障、發(fā)電系統(tǒng)2是否發(fā)電、發(fā)電系統(tǒng)2所生成的電力量、電池系統(tǒng)20的電荷狀態(tài)、負(fù)載4消耗的電力量、時(shí)間等等。
[0115]集成控制器15可以根據(jù)預(yù)設(shè)算法或監(jiān)視的結(jié)果來控制電力轉(zhuǎn)換單元11、逆變器13、轉(zhuǎn)換器14、電池系統(tǒng)20、第一開關(guān)30和第二開關(guān)40的操作。例如，當(dāng)電網(wǎng)3中發(fā)生電力故障時(shí)，集成控制器15可以控制將存儲(chǔ)在電池系統(tǒng)20中的電力或發(fā)電系統(tǒng)2生成的電力提供給電網(wǎng)3。此外，當(dāng)不能向負(fù)載4提供充足的電力量時(shí)，集成控制器15可以控制負(fù)載4以確定在負(fù)載4中包括的用電設(shè)備的優(yōu)先級(jí)，并且向具有高優(yōu)先級(jí)的用電設(shè)備供電。此夕卜，集成控制器15可以控制對電池系統(tǒng)20充電和放電。
[0116]第一開關(guān)30和第二開關(guān)40串行連接在逆變器13和電網(wǎng)3之間，并且通過在集成控制器15的控制下被接通或關(guān)斷來控制發(fā)電系統(tǒng)2和電網(wǎng)3之間的電流流動(dòng)?？梢愿鶕?jù)發(fā)電系統(tǒng)2、電網(wǎng)3和電池系統(tǒng)20的狀態(tài)來接通或關(guān)斷第一開關(guān)30和第二開關(guān)40。更具體地，當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)2和電池系統(tǒng)20中的至少一個(gè)的電力被提供給負(fù)載4或者電網(wǎng)3的電力被提供給電池系統(tǒng)20時(shí)，接通第一開關(guān)30。當(dāng)發(fā)電系統(tǒng)2和電池系統(tǒng)20中的至少一個(gè)的電力被提供給電網(wǎng)3或者電網(wǎng)3的電力被提供給負(fù)載4和電池系統(tǒng)20中的至少一個(gè)時(shí)，接通第二開關(guān)40。
[0117]當(dāng)在電網(wǎng)3中發(fā)生電力故障時(shí)，關(guān)斷第二開關(guān)40并且接通第一開關(guān)30。S卩，來自發(fā)電系統(tǒng)2和電池系統(tǒng)20中的至少一個(gè)的電力被提供給負(fù)載4，并且防止被提供給負(fù)載4的電力流向電網(wǎng)3。如此，因?yàn)槟芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)I作為獨(dú)立系統(tǒng)而操作，所以在電網(wǎng)3的配電線處等工作的工人可以避免由于從發(fā)電系統(tǒng)2或電池系統(tǒng)20輸出的電力而受到電擊。
[0118]第一開關(guān)30和第二開關(guān)40的每個(gè)可以包括諸如繼電器的開關(guān)設(shè)備，其可以耐受或處理大電流量。
[0119]電池系統(tǒng)20可以接收并存儲(chǔ)從發(fā)電系統(tǒng)2和電網(wǎng)3中的至少一個(gè)提供的電力，并且可以向負(fù)載4和電網(wǎng)3中的至少一個(gè)提供存儲(chǔ)的電力。電池系統(tǒng)20可以對應(yīng)于參照上面的圖1和圖2描述的電池組100和100a。電池系統(tǒng)20可以包括電池組100和100a。
[0120]電池系統(tǒng)20可以包括:包括至少一個(gè)電池單元的電池21 ;以及控制并保護(hù)電池21以存儲(chǔ)電力的電池管理單元22。電池管理單元22可以連接至電池21并且根據(jù)來自集成控制器15的控制命令或內(nèi)部算法來控制電池系統(tǒng)20的整體操作。例如，電池管理單元22可以執(zhí)行過充電保護(hù)、過放電保護(hù)、過電流保護(hù)、過電壓保護(hù)、過熱保護(hù)和單元平衡。
[0121]電池管理單元22可以獲得電池21的電壓、電流、溫度、剩余電量、壽命、以及電荷狀態(tài)(SOC)。例如，電池管理單元22可以通過使用傳感器來測量電池21的單元電壓、電流和溫度。至少一個(gè)溫度傳感器可以被布置在電池21中來檢測電池21的溫度。電池管理單元22可以基于所測量的單元電壓、電流和溫度來計(jì)算電池21的剩余電量、壽命以及S0C。電池管理單元22可以基于測量和計(jì)算的結(jié)果來管理電池21，并且向集成控制器15發(fā)送測量和計(jì)算的結(jié)果。電池管理單元22可以根據(jù)從集成控制器15接收到的充電和放電控制命令來控制電池21的充電和放電操作。
[0122]電池管理單元22可以包括:電壓測量單元，測量電池21的單元電壓并生成包括單元電壓值的單元電壓數(shù)據(jù)；溫度測量單元，生成包括與來自布置在電池21中的溫度傳感器的、電池21的溫度對應(yīng)的溫度值的溫度數(shù)據(jù)；以及控制單元被配置為基于單元電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)來確定流入電池21中的電流的MCCV。電池管理單元22可以向集成控制器15發(fā)送MCCV。集成控制器15可以接收MCCV，并且控制轉(zhuǎn)換器14以向電池21提供具有低于MCCV的值的電流。
[0123]作為另一個(gè)例子，電池管理單元22可以從單元電壓測量單元接收單元電壓數(shù)據(jù)，并且從溫度測量單元接收溫度數(shù)據(jù)。電池管理單元22可以向集成控制器15發(fā)送單元電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)。集成控制器15可以基于單元電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)來確定要提供給電池21的電池的MCCV。集成控制器15可以控制轉(zhuǎn)換器14以向電池21提供具有低于MCCV的值的電流。
[0124]圖8是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電池系統(tǒng)20的框圖。
[0125]參照圖8，電池系統(tǒng)20可以包括作為附屬(subordinate)元件的電池架(rack) 201 ο電池架201可以包括作為附屬元件的盤(tray) 210。
[0126]電池系統(tǒng)20可以包括架電池管理系統(tǒng)(BMS) 200、多個(gè)盤210、匯流線220以及架保護(hù)電路230。
[0127]作為電池架201的附屬元件的盤210存儲(chǔ)電力，并且向電網(wǎng)3和/或負(fù)載4提供存儲(chǔ)的電力。每個(gè)盤210可以包括電池模塊211和盤BMS 212。
[0128]存儲(chǔ)電力的電池模塊211可以包括至少一個(gè)電池單元。至少一個(gè)溫度傳感器可以被布置在電池模塊211中來檢測包括在電池模塊211中的電池單元的溫度。盤BMS 212控制電池模塊211的充電和放電操作。電池模塊211可以被串行連接以生成電池系統(tǒng)20所需要的輸出電壓。經(jīng)由架保護(hù)電路230，電池模塊211可以從轉(zhuǎn)換器14接收電力或者向轉(zhuǎn)換器14提供電力。
[0129]盤BMS 212控制電池模塊211的充電和放電操作。盤BMS 212可以監(jiān)視電池模塊211的狀態(tài)，例如，電池模塊211的溫度、單元電壓、充電和放電電流等。盤BMS 212可以包括:單元電壓測量單元，測量包括在電池模塊211中的電池單元的單元電壓,并且生成包括單元電壓值的單元電壓數(shù)據(jù)；以及溫度測量單元，生成包括與來自布置在電池模塊211中的溫度傳感器的、電池21的溫度對應(yīng)的溫度值的溫度數(shù)據(jù)。盤BMS 212可以向架BMS 200發(fā)送監(jiān)視的結(jié)果。盤BMS 212可以向架BMS 200發(fā)送單元電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)。盤BMS 212可以從架BMS 200接收控制信號(hào)，并且根據(jù)控制信號(hào)執(zhí)行操作。
[0130]匯流線220是通過其在架BMS 200和盤BMS 212之間發(fā)送數(shù)據(jù)或命令的路徑?？刂破鲄^(qū)域網(wǎng)(CAN)可以被用作架BMS 200和盤BMS 212之間的通信協(xié)議。然而，本實(shí)施例不限于此，并且匯流線220可以是用于經(jīng)由匯流線發(fā)送數(shù)據(jù)或命令的任何通信協(xié)議。雖然在本實(shí)施例中匯流線220用于在架BMS 200和盤BMS 212之間通信，但是本實(shí)施例不限于此。例如，架BMS 200可以一對一地與每個(gè)盤BMS 212通信。作為另一個(gè)例子，可以在盤BMS 212之間執(zhí)行串行通信。即，可以使用用于在架BMS 200和盤BMS 212之間發(fā)送數(shù)據(jù)或命令的任何通信協(xié)議。
[0131]架BMS 200通過控制架保護(hù)電路230來控制電池系統(tǒng)20的充電和放電操作。架BMS 200可以向集成控制器15發(fā)送從盤BMS 212收集的電池模塊211的狀態(tài)的數(shù)據(jù)，例如，溫度、單元電壓、充電和放電電流等。架BMS 200可以基于單元電壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)來確定MCCV，并且向集成控制器15發(fā)送MCCV。集成控制器15可以接收MCCV，并且控制轉(zhuǎn)換器14以向電池21提供具有低于MCCV的值的電流。
[0132]作為另一個(gè)例子，架BMS 200可以向集成控制器15發(fā)送單元電壓數(shù)據(jù)和