专利名称：一种可控双向能量控制装置及其方法
技术领域：
本发明属储能装置技术领域，特别是涉及一种可控双向能量控制装置及其方法。
背景技术：
当人们在向大自然、传统生活条件索取能量，将其变成电能，造福于百姓的同时， 一种利用晚间具有电能富裕量，将其保存的做法，已经为人们所认知或关注。无污染的新兴能源系统的应用得到了长足的发展，所谓的智能电网的应用，已引起了世人的高度关注，大有后劲突发的势头。在向外部搜集电能，将其保存在由超级电容和储能电池组合的储能系统中，然后将电能在需要的时候向电网馈送，这就是所谓的正向输电过程，而作为向电网索取电能，将其保存，在必须而需要的时候，将其反向传输到电网的过程，即所谓的逆向输电过程，而将二个过程，在系统中进行集合，组合成一种可控双向能量控制装置，在电网的综合调度下， 实现低谷电、电网有富裕电能的时候，能将其能量也保存于装置的技术，目前还未见记载。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种将正向输电过程和逆向输电过程进行集合，组合成一种可控双向能量控制装置，在电网的综合调度下，实现低谷电、电网有富裕电能的时候，能将其能量保存于装置的可控双向能量控制装置及其方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种可控双向能量控制装置， 主控制器、储能电池组和超级电容储能装置，所述的储能电池组和超级电容储能装置之间并联有DC/DC —体装置，所述的超级电容储能装置通过DC/AC和AC/DC —体装置与交流侧的动力电缆相接，所述的主控制器分别与DC/DC —体装置和DC/AC和AC/DC —体装置相连， 所述的主控制器还与通讯模块相连。所述的DC/DC —体装置包括第一 DC/DC装置和第二 DC/DC装置，所述的第一 DC/DC 装置分别与储能电池组的正极和超级电容储能装置相接，将储能电池组的能量传递至超级电容储能装置；所述的第二 DC/DC装置与储能电池组的负极和超级电容储能装置相接，将超级电容储能装置的能量快速传递给储能电池组。所述的AC/DC —体装置包括DC/AC逆变装置和AC/DC装置，所述的DC/AC逆变装置连接在超级电容储能装置和交流侧的动力电缆之间，将超级电容上的能量，通过DC/AC装置，快速地传递给电网；所述的AC/DC装置连接在超级电容储能装置和交流侧的动力电缆之间，用以向电网索取能量。所述的储能电池组为若干个锂电池或普通电池串联组成。所述的超级电容储能装置由若干个超级电容串联而成，所述的超级电容的单体容量是 4000F/2. 7V。所述的通讯模块将系统所存储的能量通过网络向电网控制系统报告，然后，由电网调度系统综合调度后发出指令，进行传输和索取。
一种使用可控双向能量控制装置的方法，包括下列步骤(1)当储能电池组或超级电容储能装置接收到一定能量时，系统将存储的电量由通讯系统报告给电网控制计算机系统，等待着有需求时的能量输送；(2)通过DSP+FPGA的数字控制器系统，管理储能系统中的储能电池各个单体的能量，实现BMS电池管理系统功能，超级电容的管理由超级电容内嵌的管理系统自行实现管理；(3)当电网系统有电力传送需求时，即由通讯模块传输需求信息给主控制器，主控制器发出控制信号并将电量给予电网，即为储能系统并网发电；(4)当电网有富裕电能时，电网管理将发出通讯指令，通讯模块接收后，将指令传输给主控制器，主控制器发出索取电网的能量的指令，即利用富裕的电能，向储能系统储能，利用低谷电富裕电进行储能，当电网有需求时再将这些电量传输回送给电网。有益效果本发明将正向输电过程和逆向输电过程在系统中进行集合，组合成一种可控双向能量控制装置，在电网的综合调度下，实现低谷电或电网有富裕电能的时候，能将其能量保存于装置。本发明充分利用了超级电容的大功率特征，与储能电池相结合，其电池可以是目前常规的动力锂电池，或其它任意一种电池相结合，由于采用了超级电容的组合方式，因此，降低了对储能电池瞬间功率的需求。本发明采用了 DSP+FPGA的数字控制技术，将储能系统的综合管理、接收外部需求的通讯机制，以及过程控制管理集成为一体，有效地发挥了综合控制过程的集成优势。
图1为本发明的结构示意图。图2为本发明主控制器的流程图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，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。如图1、2所示，本发明包括主控制器8、储能电池组1和超级电容储能装置3，所述的储能电池组1和超级电容储能装置3之间并联有DC/DC —体装置10，所述的超级电容储能装置3通过DC/AC和AC/DC —体装置11与交流侧的动力电缆5相接，所述的主控制器8 分别与DC/DC —体装置10和DC/AC和AC/DC —体装置11相连，所述的主控制器8还与通讯模块9相连。所述的DC/DC —体装置10包括第一 DC/DC装置2和第二 DC/DC装置7，所述的第一 DC/DC装置2分别与储能电池组1的正极和超级电容储能装置3相接，将储能电池组1 的能量传递至超级电容储能装置3 ；所述的第二 DC/DC装置7与储能电池组1的负极和超级电容储能装置3相接，将超级电容储能装置3的能量快速传递给储能电池组1。
所述的AC/DC —体装置11包括DC/AC逆变装置4和AC/DC装置6，所述的DC/AC 逆变装置4连接在超级电容储能装置3和交流侧的动力电缆5之间，将超级电容上的能量， 通过DC/AC装置，快速地传递给电网；所述的AC/DC装置6连接在超级电容储能装置3和交流侧的动力电缆5之间，用以向电网索取能量。所述的储能电池组1为若干个锂电池或普通电池串联组成。所述的超级电容储能装置3由若干个超级电容串联而成，所述的超级电容的单体容量是 4000F/2. 7V。所述的通讯模块9将系统所存储的能量通过网络向电网控制系统报告，然后，由电网调度系统综合调度后发出指令，进行传输和索取。一种使用可控双向能量控制装置的方法，包括下列步骤(1)当储能电池组1或超级电容储能装置3接收到一定能量时，系统将存储的电量由通讯系统报告给电网控制计算机系统，等待着有需求时的能量输送；(2)通过DSP+FPGA的数字控制器系统，管理储能系统中的储能电池各个单体的能量，实现BMS电池管理系统功能，超级电容的管理由超级电容内嵌的管理系统自行实现管理；(3)当电网系统有电力传送需求时，即由通讯模块9传输需求信息给主控制器1， 主控制器1发出控制信号并将电量给予电网，即为储能系统并网发电；(4)当电网有富裕电能时，电网管理将发出通讯指令，通讯模块9接收后，将指令传输给主控制器1，主控制器1发出索取电网的能量的指令，即利用富裕的电能，向储能系统储能，利用低谷电富裕电进行储能，当电网有需求时再将这些电量传输回送给电网。其中储能电池组1，可以是动力锂电池或其它任意种类的电池。第一 DC/DC装置2，其作用是将前端送来的能量、聚集在储能电池上的能量通过 DC/DC将能量传递至超级电容储能装置3上。超级电容储能装置3，其采用超级电容作为储能能量的载体，其目的是能使得下级的逆变过程DC/AC具有瞬间大功率的特征，在瞬间过程中超级电容能够释放瞬间的大功率。DC/AC逆变装置4，其功能是将超级电容上的能量，通过DC/AC装置，快速地传递给电网，即能量的并网发电。交流侧的动力电缆5，用于和电网相连接。当DC/AC启动时，即向电网传输能量； 当AC/DC启动时，即向电网索取能量。AC/DC装置6，用以向电网索取能量。第二 DC/DC装置7，用以将超级电容上的能量快速传递给储能电池1。主控制器8，由DSP+FPGA构成集成的数字控制器系统，用以控制整个装置的运行算法执行。所有的集成模块的工作过程都由其调度执行，整个控制过程在算法的支持下控制运行。通讯模块9为与外部衔接的桥梁，系统所存储的能量将由此通讯模组向电网控制系统报告，然后，由电网调度系统综合调度后发出指令，进行传输和索取。其指挥权可以由本装置自行管理控制，或由电网系统统一调度控制。DC/DC —体装置10，当将双DC/DC系统合为一体时(为虚线框)，系统即为双向DC/
5DC，控制过程由系统控制器8实现协调控制。DC/AC和AC/DC —体装置11，当将DC/AC和AC/DC系统合成为一体时(为虚线框)， 系统即为双向的AC/DC和DC/AC系统，控制过程由系统控制器8实现协调控制。当系统储能开始，接收到一定能量时，系统将存储的电量由通讯系统报告给电网控制计算机系统，等待着有需求时的能量输送。DSP+FPGA的数字控制器系统，将时刻管理着储能系统中的储能电池各个单体的能量，即实现了 BMS电池管理系统功能，超级电容的管理由超级电容内嵌的管理系统自行实
现管理。当电网系统有电力传送需求时，即由通讯装置传输需求信息，系统将发出电量给予电网，即所谓的储能系统并网发电。当电网有富裕电能时，电网管理方面的计算机控制系统，将发出通讯指令，系统接收后，将索取电网的能量，即利用富裕的电能，向储能系统储能，即所谓的利用低谷电(富裕电)进行储能，待一旦有时机(电网有需求时)再将这些电量传输(回送)给电网。本装置中是将所有的DC/DC、AC/DC、DC/AC置DSP+FPGA统一管理与控制，所有的综
合调度工作，一并由其完成。能量的双向传递由本装置一体的系统独立完成，所有的流程，将由本系统独立实现控制，或者在外部控制系统(电网计算机控制系统)的调度下实现综合控制调度。
权利要求
1.一种可控双向能量控制装置，包括主控制器(8)、储能电池组(1)和超级电容储能装置(3)，其特征在于所述的储能电池组⑴和超级电容储能装置(3)之间并联有DC/DC — 体装置(10)，所述的超级电容储能装置(3)通过DC/AC和AC/DC —体装置(11)与交流侧的动力电缆(5)相接，所述的主控制器⑶分别与DC/DC —体装置(10)和DC/AC和AC/DC — 体装置(11)相连，所述的主控制器(8)还与通讯模块(9)相连。
2.根据权利要求1所述的一种可控双向能量控制装置，其特征在于所述的DC/DC— 体装置(10)包括第一 DC/DC装置( 和第二 DC/DC装置(7)，所述的第一 DC/DC装置(2) 分别与储能电池组⑴的正极和超级电容储能装置⑶相接，将储能电池组⑴的能量传递至超级电容储能装置⑶；所述的第二 DC/DC装置(7)与储能电池组⑴的负极和超级电容储能装置⑶相接，将超级电容储能装置⑶的能量快速传递给储能电池组(1)。
3.根据权利要求1所述的一种可控双向能量控制装置，其特征在于所述的AC/DC— 体装置(11)包括DC/AC逆变装置(4)和AC/DC装置(6)，所述的DC/AC逆变装置(4)连接在超级电容储能装置⑶和交流侧的动力电缆(5)之间，将超级电容上的能量，通过DC/AC 装置，快速地传递给电网；所述的AC/DC装置(6)连接在超级电容储能装置(3)和交流侧的动力电缆(5)之间，用以向电网索取能量。
4.根据权利要求1所述的一种可控双向能量控制装置，其特征在于所述的储能电池组(1)为若干个锂电池或普通电池串联组成。
5.根据权利要求1所述的一种可控双向能量控制装置，其特征在于所述的超级电容储能装置(3)由若干个超级电容串联而成，所述的超级电容的单体容量是4000F/2.7V。
6.根据权利要求1所述的一种可控双向能量控制装置，其特征在于所述的通讯模块 (9)将系统所存储的能量通过网络向电网控制系统报告，然后，由电网调度系统综合调度后发出指令，进行传输和索取。
7.一种使用权利要求1所述的一种可控双向能量控制装置的方法，其特征在于，包括下列步骤(1)当储能电池组(1)或超级电容储能装置C3)接收到一定能量时，系统将存储的电量由通讯系统报告给电网控制计算机系统，等待着有需求时的能量输送；(2)通过DSP+FPGA的数字控制器系统，管理储能系统中的储能电池各个单体的能量， 实现BMS电池管理系统功能，超级电容的管理由超级电容内嵌的管理系统自行实现管理；(3)当电网系统有电力传送需求时，即由通讯模块(9)传输需求信息给主控制器(1)， 主控制器(1)发出控制信号并将电量给予电网，即为储能系统并网发电；(4)当电网有富裕电能时，电网管理将发出通讯指令，通讯模块(9)接收后，将指令传输给主控制器(1)，主控制器(1)发出索取电网的能量的指令，即利用富裕的电能，向储能系统储能，利用低谷电富裕电进行储能，当电网有需求时再将这些电量传输回送给电网。
全文摘要
本发明涉及一种可控双向能量控制装置及其方法，包括主控制器、储能电池组和超级电容储能装置，所述的储能电池组和超级电容储能装置之间并联有DC/DC一体装置，所述的超级电容储能装置通过DC/AC和AC/DC一体装置与交流侧的动力电缆相接，所述的主控制器分别与DC/DC一体装置和DC/AC和AC/DC一体装置相连，所述的主控制器还与通讯模块相连。本发明将正向输电过程和逆向输电过程进行集合，组合成一种可控双向能量控制装置，在电网的综合调度下，实现低谷电或电网有富裕电能的时候，能将其能量保存于装置。
文档编号H02J3/32GK102447262SQ20111044405
公开日2012年5月9日 申请日期2011年12月27日 优先权日2011年12月27日
发明者帅鸿元, 陆政德 申请人:上海瑞华(集团)有限公司