一种基于快速动态规划算法的直流微电网储能单元的制作方法

1.本实用新型属于直流微电网技术领域，具体为一种基于快速动态规划算法的直流微电网储能单元。


背景技术：

2.直流微电网是由直流构成的微电网，是未来智能配用电系统的重要组成部分，对推进节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义；相比交流微电网，直流微电网可更高效可靠地接纳风、光等分布式可再生能源发电系统、储能单元、电动汽车及其他直流用电负荷。
3.目前，储能单元在放电过程中普遍不能根据数据中心的电力系统需求、负载要求和电池单体的健康状态进行最优输出，导致数据中心的电力系统需求和负载要求时常达不到，且电池单体意外失效后仍然在进行使用，严重影响了数据中心的正常运行；为此，需要设计一种基于快速动态规划算法的直流微电网储能单元。


技术实现要素：

4.针对上述情况，为解决目前储能单元在放电过程中由于普遍不能根据数据中心的电力系统需求、负载要求和电池单体的健康状态进行最优输出，从而导致数据中心的电力系统需求和负载要求时常达不到，且电池单体意外失效后仍然在进行使用，严重影响了数据中心正常运行的问题，本实用新型提供一种基于快速动态规划算法的直流微电网储能单元，有效的实现了能将锂电池能量流进行微秒级的离散化和数字化，并将锂电池单体数量根据放电容量需求和锂电池组电压进行动态配置，保障了储能单元能结合单体锂电池的健康状态实时满足数据中心的电力系统需求和负载要求。
5.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于快速动态规划算法的直流微电网储能单元，包括单元本体、电池阵列模块和超级电容阵列模块，所述电池阵列模块和超级电容阵列模块均设置在单元本体内部，且所述超级电容阵列模块与电池阵列模块相连接，其中所述电池阵列模块用于将锂电池能量流进行微秒级的离散化和数字化，并将锂电池单体数量根据放电容量需求和锂电池组电压进行动态配置，所述超级电容阵列模块用于在锂电池瞬间大电流放电的情况下保障锂电池不受冲击损坏；所述电池阵列模块电性连接有电池管控电路板模块和输出稳电压电路板模块，其中所述电池管控电路板模块用于对电池阵列模块进行数字化管控，且所述输出稳电压电路板模块用于根据负载能够接受的电压范围对电池阵列模块输出电压进行调节，并满足负载供电需求。
6.优选的，所述电池阵列模块和超级电容阵列模块还电性连接有电池充电电路板模块，且所述电池充电电路板模块用于对超级电容阵列模块和电池阵列模块进行充电管理。
7.优选的，所述电池阵列模块、超级电容阵列模块、电池管控电路板模块、输出稳电压电路板模块和电池充电电路板模块均设置在单元本体内部，并均与通信板模块相连接，其中所述通信板模块用于采集单元本体内各模块的监控信息，并与后台进行通信。
8.优选的，所述单元本体外侧壁还是设置有信号接口和电源接口，其中所述电源接口用于对单元本体内的各模块输入电源，并将电池阵列模块的电源输出，且所述信号接口用于将通信板模块与外接后台进行数据通信连接。
9.优选的，所述电池阵列模块是由多个锂电池单体安装在高频电力电子半导体阵列板上的方式制作而成。
10.优选的，所述电池管控电路板模块采用重构网络控制芯片制作而成。
11.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
12.（1）、首先将多个锂电池单体安装在高频电力电子半导体阵列板上从而能制成电池阵列模块，再通过电池充电电路板模块能对超级电容阵列模块和电池阵列模块进行充电管理，接着通过采用重构网络控制芯片制成的电池管控电路板模块能对电池阵列模块进行数字化管控，并能实时管理、控制和隔离电池阵列模块中的任意一个锂电池单体，还能查看任意一单体锂电池当前的soc、电压和电流状态，再根据单体锂电池情况进行电池动态重组，随后通过输出稳电压电路板模块能根据负载能够接受的电压范围对电池阵列模块输出电压进行调节，并满足负载供电需求，与此同时通过超级电容阵列模块能在锂电池瞬间大电流放电的情况下保障锂电池不受冲击损坏，再通过通信板模块能采集单元本体内各模块的监控信息，并由信号接口与后台进行通信，综上有效的实现了该储能单元能将锂电池能量流进行微秒级的离散化和数字化，并将锂电池单体数量根据放电容量需求和锂电池组电压进行动态配置，保障了储能单元能结合单体锂电池的健康状态实时满足数据中心的电力系统需求和负载要求，提高了数据中心的使用效果。
13.（2）、该储能单元基于现有的快速动态规划算法能根据数据中心电力系统的需求、负载要求和电池单元的健康状态，并依据各种限制条件采用具有运算效率快和鲁棒性强的快速动态规划算法来求解所建立的数据中心能量管理模型，再以电池荷电状态soc最优轨迹和最优输出功率作为约束求解条件,从多种有效解中选出最优配置方案得到专业、全面的最优综合指标解，为数据中心选择最优的能量调配方案提供定量依据。
附图说明
14.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
15.图1为本实用新型的储能单元模块化架构示意图；
16.图中：1、单元本体；2、输出稳电压电路板模块；3、超级电容阵列模块；4、通信板模块；5、电池管控电路板模块；6、电池阵列模块；7、电池充电电路板模块；8、电源接口；9、信号接口。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例
18.由图1给出，本实用新型一种基于快速动态规划算法的直流微电网储能单元，包括单元本体1、电池阵列模块6和超级电容阵列模块3，所述电池阵列模块6和超级电容阵列模块3均设置在单元本体1内部，且所述超级电容阵列模块3与电池阵列模块6相连接，其中所述电池阵列模块6用于将锂电池能量流进行微秒级的离散化和数字化，并将锂电池单体数量根据放电容量需求和锂电池组电压进行动态配置，所述超级电容阵列模块3用于在锂电池瞬间大电流放电的情况下保障锂电池不受冲击损坏；所述电池阵列模块6电性连接有电池管控电路板模块5和输出稳电压电路板模块2，其中所述电池管控电路板模块5用于对电池阵列模块6进行数字化管控，且所述输出稳电压电路板模块2用于根据负载能够接受的电压范围对电池阵列模块6输出电压进行调节，并满足负载供电需求，通过电池管控电路板模块5能实时管理、控制和隔离电池阵列模块6中的任意一个锂电池单体，还能查看任意一单体锂电池当前的soc、电压和电流状态，再根据单体锂电池情况进行电池动态重组。
19.具体地，所述电池阵列模块6和超级电容阵列模块3还电性连接有电池充电电路板模块7，且所述电池充电电路板模块7用于对超级电容阵列模块3和电池阵列模块6进行充电管理，通过电池充电电路板模块7能对超级电容阵列模块3和电池阵列模块6进行充电管理。
20.具体地，所述电池阵列模块6、超级电容阵列模块3、电池管控电路板模块5、输出稳电压电路板模块2和电池充电电路板模块7均设置在单元本体1内部，并均与通信板模块4相连接，其中所述通信板模块4用于采集单元本体1内各模块的监控信息，并与后台进行通信，通过电池阵列模块6能将锂电池能量流进行微秒级的离散化和数字化，并将锂电池单体数量根据放电容量需求和锂电池组电压进行动态配置。
21.具体地，所述单元本体1外侧壁还是设置有信号接口9和电源接口8，其中所述电源接口8用于对单元本体1内的各模块输入电源，并将电池阵列模块6的电源输出，且所述信号接口9用于将通信板模块4与外接后台进行数据通信连接，通过通信板模块4能采集单元本体1内各模块的监控信息，并由信号接口9与后台进行通信。
22.具体地，所述电池阵列模块6是由多个锂电池单体安装在高频电力电子半导体阵列板上的方式制作而成，通过将多个锂电池单体安装在高频电力电子半导体阵列板上从而能制成电池阵列模块6。
23.具体地，所述电池管控电路板模块5采用重构网络控制芯片制作而成，通过采用重构网络控制芯片制成的电池管控电路板模块5能对电池阵列模块6进行数字化管控。
24.使用时，首先将多个锂电池单体安装在高频电力电子半导体阵列板上从而能制成电池阵列模块6，再通过电池充电电路板模块7能对超级电容阵列模块3和电池阵列模块6进行充电管理，接着通过采用重构网络控制芯片制成的电池管控电路板模块5能对电池阵列模块6进行数字化管控，并能实时管理、控制和隔离电池阵列模块6中的任意一个锂电池单体，还能查看任意一单体锂电池当前的soc、电压和电流状态，再根据单体锂电池情况进行电池动态重组，随后通过输出稳电压电路板模块2能根据负载能够接受的电压范围对电池阵列模块6输出电压进行调节，并满足负载供电需求，与此同时通过超级电容阵列模块3能在锂电池瞬间大电流放电的情况下保障锂电池不受冲击损坏，再通过通信板模块4能采集单元本体1内各模块的监控信息，并由信号接口9与后台进行通信，有效的实现了该储能单元能将锂电池能量流进行微秒级的离散化和数字化，并将锂电池单体数量根据放电容量需
求和锂电池组电压进行动态配置。
25.部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。
26.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
27.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。