基于磷酸铁锂电池的兆瓦级微网储能电站的制作方法

本实用新型涉及电学技术领域，尤其是涉及一种能够提高安全性，延长电池循环寿命，提高转换效率的基于磷酸铁锂电池的兆瓦级微网储能电站。

背景技术：

储能系统已被视为电力生产过程中“采-发-输-配-用-储”六大环节中的一个重要组成部分。系统中引入储能环节后，可以有效地进行需求侧管理，削峰平谷，平滑负荷，可以更有效的利用电力设备，降低供电成本，还可以促进可再生能源的应用，同时也是提高电力系统运行稳定性、调整频率的一种手段。所以，采用储能技术对智能电网的建设具有重大的战略意义。

目前，以铅酸、铅碳电池为储能的微网，单体能量密度仅40Wh/kg，对环境有严重污染；梯次利用的电池一致性偏差较大，只适用于小型储能系统；钴系、锰系锂电池容易出现热失控，存在安全隐患，无法用于大型储能系统；钛酸锂电池虽然有极高的安全性和寿命，但是电压平台较低在1.65V，组合的成本较大，且未规模化生产。电池放电呈曲线平台，直接接入逆变器，其转换效率随电压变化而变化，不能保持在逆变器的最高转换效率。

技术实现要素：

本实用新型为了克服现有技术中存在的无法用于大型储能系统，转换效率不确定和存在环境污染的不足，提供了一种能够提高安全性，延长电池循环寿命，提高转换效率的基于磷酸铁锂电池的兆瓦级微网储能电站。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种基于磷酸铁锂电池的兆瓦级微网储能电站，包括主控制器、n个储能单元和双向逆变器；各个储能单元均包括若干个电池模组、储能单元管理模块BCU和DC/DC变流器，各个电池模组均包括电池模组管理模块BMU和m个磷酸铁锂电池；所述主控制器分别与各个储能单元管理模块BCU电连接，电池模组管理模块BMU分别与各个磷酸铁锂电池、DC/DC变流器和各个储能单元管理模块BCU电连接，DC/DC变流器与双向逆变器电连接。

本实用新型以磷酸铁锂电池作为微网的储能设备，使用分布式的电源管理系统，通过DC/DC变流器与双向逆变器两级变流器实现储能微网，以达到对光伏、风能等清洁能源储存，电网削峰填谷，工业备用电源的功能。

作为优选，还包括报警装置和与各个DC/DC变流器连接的开关；各个开关分别与双向逆变器电连接，报警装置和各个开关均与主控制器电连接。

作为优选，各个电池模组还包括均衡模块，所示均衡模块分别与电池模组管理模块BMU和各个磷酸铁锂电池电连接。

作为优选，所述报警装置包括蜂鸣器、限流电路、续流电感L和开关电路；蜂鸣器的一端接地，蜂鸣器的另一端连接在限流电路的一端上，限流电路的另一端连接在续流电感L的一端上，续流电感L的另一端连接在开关电路的一端上，开关电路的另一端连接在电源上，开关电源的控制端与主控制器电连接。

作为优选，限流电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和三极管Q2；开关电路包括电阻R1、电阻R2和三极管Q1；电阻R1的一端与主控制器电连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的基极连接，电阻R2的一端与三极管Q1的基极连接，电阻R2的另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的发射极与VCC电源连接，三极管Q1的集电极与续流电感L的一端连接，续流电感L的另一端与三极管Q2的集电极连接，电阻R3的一端与三极管Q2的集电极连接，电阻R3的另一端与三极管Q2的基极连接，电阻R4的一端与三极管Q2的基极连接，电阻R4的另一端与蜂鸣器的正极连接，电阻R5的一端与三极管Q2的发射极连接，电阻R5的另一端与蜂鸣器的正极连接，蜂鸣器的负极与GND接地端连接。

作为优选，n为5至100，m为1至12。

因此，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的各个储能单元分别与双向逆变器电连接，保证后端负载可正常工作；本实用新型的储能电池是磷酸铁锂电池，具有安全性并能延长循环寿命；DC/DC变流器与双向逆变器进行交流转换，提高了转换效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种系统框图；

图2是本实用新型的报警装置的一种电路图。

图中：主控制器1、储能单元2、双向逆变器3、报警装置4、开关5、电池模组21、储能单元管理模块BCU22、DC/DC变流器23、蜂鸣器41、限流电路42、开关电路43、电池模组管理模块BMU211、磷酸铁锂电池212、均衡模块213。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步描述：

如图1所示的实施例是一种基于磷酸铁锂电池的兆瓦级微网储能电站，包括主控制器1、5个储能单元2、500KW的双向逆变器3、报警装置4和5个开关5；各个储能单元均包括15个13.8KW的电池模组21、储能单元管理模块BCU22和DC/DC变流器23，各个电池模组均包括电池模组管理模块BMU211、12个3.2V、360Ah的磷酸铁锂电池212和均衡模块213；所述主控制器分别与各个储能单元管理模块BCU、报警装置和各个开关电连接，电池模组管理模块BMU分别与各个磷酸铁锂电池、DC/DC变流器、各个储能单元管理模块BCU和均衡模块电连接，均衡模块与各个磷酸铁锂电池电连接，双向逆变器分别与各个开关和DC/DC变流器电连接。

如图2所示，报警装置包括蜂鸣器41、限流电路42、续流电感L和开关电路43；蜂鸣器的一端接地，蜂鸣器的另一端连接在限流电路的一端上，限流电路的另一端连接在续流电感L的一端上，续流电感L的另一端连接在开关电路的一端上，开关电路的另一端连接在电源上，开关电源的控制端与主控制器电连接。

其中，限流电路包括电阻R3、电阻R4、电阻R5和三极管Q2；开关电路包括电阻R1、电阻R2和三极管Q1；电阻R1的一端与MCU电连接，电阻R1的另一端与三极管Q1的基极连接，电阻R2的一端与三极管Q1的基极连接，电阻R2的另一端与三极管Q1的发射极连接，三极管Q1的发射极与VCC电源连接，三极管Q1的集电极与续流电感L的一端连接，续流电感L的另一端与三极管Q2的集电极连接，电阻R3的一端与三极管Q2的集电极连接，电阻R3的另一端与三极管Q2的基极连接，电阻R4的一端与三极管Q2的基极连接，电阻R4的另一端与蜂鸣器的正极连接，电阻R5的一端与三极管Q2的发射极连接，电阻R5的另一端与蜂鸣器的正极连接，蜂鸣器的负极与GND接地端连接。

本实用新型的充电过程：电网或者情节能源的电能经过500KW的双向逆变器，电流统一转换成直流电流，再经过DC/DC交流器，使用脉冲宽度调制技术升压到储能所需的充电电压后，对各个储能单元的磷酸铁锂电池进行充电。

本实用新型的放电过程：各个磷酸铁锂电池储存的电能经过DC/DC交流器，使输出电压能够保证500KW的双向逆变器保持在最大工作效率，再经过500KW的双向逆变器逆变成380V的交流电，提供给负载。

当储能电力不足或者电网处于谷电时，电网经过双向逆变器直接给负载供电；当其中一个储能单元出现故障时，报警装置工作，将故障信息传递给主控制器，蜂鸣器发出提示声，主控制器接收报警信息，并通过控制储能单元管理模块BCU切断出现故障那一路的储能单元接入系统，由其他4路储能单元供电，在排除故障后再次接入系统；当系统故障或者需要检修时，通过开关将储能单元与电网隔离，电网直接向负载供电。

应理解，本实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。