李立，等多电池组储能系统双向Ｄｃ．ＤＣ变换器的研制．９３一
图８采用均流控制措施前后的波形对比Ｆ．ｇ．８ｗａｖｅｆｏｎｌｌｃｏｎｔｒ弱ｔｉｎｔ、ｖｏｋｉｎｄｓｏｆｃｏＩｌ仃ｏＩｍｏｄｅｓ
２．２Ｂｏｏｓｔ空载稳压控制
在本文研制的电池储能系统中，要求在电网断电时，图１所示变换器能做孤岛运行，向关键负荷供电，即双向ＤＣ．ＤＣ做Ｂｏｏｓｔ模式运行，维持直流母线电压的恒定，而后级ＰＷＭ双向并网变换器则做逆变器运行，向关键负荷供电，通常Ｂｏｏｓｔ变换器是不能空载运行的，这主要是因为其升压电感在开关管导通过程中的储能没有释放路径，直流母线端相当于开路，电压将逐渐上升。
对本文研制的双向ＤＣ．ＤＣ而言，两个源之间的能量交换是自由的，空载稳压运行时，由于Ｂｏｏｓｔ输出电压受控，故可等效为一个电压源，这样电感电流可实现双向流动，不存在传统Ｂｏｏｓｔ变换器空载条件下电感储能没有路径释放的问题。而传统采用二极管自然整流输出作为源也不能实现空载稳压运行。图９为空载稳压运行时的稳态仿真波形，波
图９直流母线电压矿ｋ和厶电流波形
Ｆｉｇ．９Ｗａｖｅｆｂｎｎｓｏｆ多么ａｎｄ三１ｃｕＩ＿ｒｅｎｔ形显示在直流母线电压稳压５００Ｖ运行中，电感Ｌｌ电流是双向流动的。
２．３两组电池互充放电控制
在本文研制的双向ＤＣ．ＤＣ还可以实现两组电池的相互充放电功能，既当电网断电时，其中一组电池Ｂｏｏｓｔ模式运行，实现直流母线的稳压功能，另一路电池则可从直流母线取电给自身进行充电，该功能在其中一组电池急需充电，而其他电池组还能满足放电时就可以采用本文介绍的功能，图ｌＯ为仿真波形，图４所示电池ｌ进行稳压（指令电压为５００Ｖ），电池组２充电（充电电流指令为一１００Ａ），仿真结果显示直流母线电压稳定，充电电流平滑。
图１０两组电池相互充放电波形
Ｆｉｇ．１Ｏ
Ｗａｖｅｆ－ｏｍｓｆｏｒｔｗｏｓｅｔｓｏｆ
ｂａｎｅｒｙｃｈ鹕ｅａｎｄｄｉｓｃｈａｒｇｅ
ｗｉｔｈｅａｃｈｏｔｈｅｒ
３实验结果
以下实验波形为图４所示电池组１（锂电池）的实验波形，图１１为恒流充电波形，电池充电电流为８６Ａ，Ｌ，电流为充电电流的一半，充电时，电池电流纹波电流小于０．５％；图１２为恒流放电波形，放电时，电池纹波电流小于０．５％；图１３为电池放电和充电在线转换波形，充放模式转换无需停机，且转换过程中波形平滑。
图１１恒流充电波形
Ｆ－ｇ．１１ｗａＶｅｆｂ咖ｓｏｆｃｏｎｓｔ锄ｔ。ｃｕ仃ｅｎｔ
ｃｈａｒｇｉＩｌｇ
．９４一电力系统保护与控捌
图１２恒流放电波形
Ｆ培１２Ｗａｖｅｆｏｍｓｏｆｃｏｎｓｔａｌｌｔ—ｃ岍ｅｍｄｉｓｃｌｌａｒｇｉｎｇ
图１３放电与充电之间转换波形
Ｆｉｇ．１３Ｗ打ｅｆｏｎＩｌｓ矗”ｄｉｓｃｈ嘴ｅｔ０ｃ｝ｌ鹕ｅ
４结论
本文对多电池组储能系统电池充放电变换器拓扑和原理进行了介绍，对ＤＣ—ＤＣ变换器的控制器设计进行了分析，并给出了双向ＤＣ．ＤＣ变换器的仿真结果和在锂电池组上的实验波形，仿真和实验结果表明，本文研制的双向ＤＣ．ＤＣ变换器，具有电池充电、电池放电、孤岛运行和电池互充放电等多种功能，而且充电电流纹波电流小于０．５％，波形平滑，可适用于多组，宽范围电池的充放电要求，为多电池组储能系统电池充放电提供了一个很好的解决方案。参考文献
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２００８，４２（５）：７７．７９．
收稿日期：２０１０—０２—２７；修回日期ｌ２０１０—０６＿０３
作者简介：
李立（１９６卜），女，硕士，副教授，研究方向为电力电子技术与交直流传动，计算机测控技术与ＤＳＰ应用；
刘刚（１９７３一），男，高级工程师，硕士，主要研究方向为电力电子变流技术．Ｅ－眦ｉｌ：ｇａｎｇｌ＠ｘｊｇｃ．ｃｏｍ
（上接第７７页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄ仔ｏｍｐａｇｅ７７）
收稿日期：２０１０－０２—１３；修回日期：２们Ｏ－０４—２２
作者简介：
?尚秋峰（１９６８一），女，教授，主要研究方向为信号与信息处理；
康丹（１９８４一），女，硕士研究生，主要研究方向为信号与信息处理；Ｅ—ｍａｉｌ：ｉｃａＩｌｎｙ９３０＠ｓｏｈｕ．ｃｏｍ
李青（１９８４一），女，硕士研究生，主要研究方向为图
像处理。
多电池组储能系统双向DC-DC变换器的研制
作者：李立， 刘刚， LI Li， LIU Gang
作者单位：李立,LI Li(湖南工程学院电气信息学院,湖南,湘潭,411101)， 刘刚,LIU Gang(许继集团,河南,许昌,461000)
刊名：
电力系统保护与控制
英文刊名：POWER SYSTEM PROTECTION AND CONTROL
年，卷(期)：2011,39(3)
参考文献(5条)
1.王文亮;葛宝明;毕大强储能型直驱永磁同步风力发电控制系统[期刊论文]-电力系统保护与控制 2010(14)
2.李国杰;唐志伟;聂宏展钒液流储能电池建模及其平抑风电波动研究[期刊论文]-电力系统保护与控制 2010(22)
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4.Profumo F发电用燃料电池特性及其电力电子调节系统的专用解决方案 2007
5.张仕彬;林仲帆;杜贵平基于双向变流技术的蓄电池充放电装置[期刊论文]-电力电子技术 2008(05)
本文读者也读过(1条)
1.张方华.朱成花.严仰光.ZHANG Fang-hua.ZHU Cheng-hua.YAN Yang-guang双向DC-DC变换器的控制模型[期刊论文]-中国电机工程学报2005,25(11)
本文链接：https://www.doczj.com/doc/8f1070502.html,/Periodical_jdq201103017.aspx
储能电站总体技术方案 2011-12-20
目录 1.概述 (3) 2.设计标准 (4) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (8) 3.3储能子系统 (8) 3.3.1储能电池组 (8) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (10) 3.4并网控制子系统 (14) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (16) 4.储能电站（系统）整体发展前景 (19)
1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。
商用300KW储能方案 技术要求及参数 电倍率0.5C; 储能系统配置容量：300kWh。 电池系统方案 术语定义 池采集均衡单元：管理一定数量串联电池模块单元，进行电压和温度的采集，对本单元电池模块进行均衡管理。在本方案中管理计60支的电池。电池簇管理单元：管理一个串联回路中的全部电池采集均衡单元，同时检测本组电池的电流，在必要时采取保案中管理17台电池采集均衡单元。电池阵列管理单元：管理PCS下辖全部电池簇管理单元，同时与PCS和后台监控系统通信状态请求PCS调整充放电功率。在本方案中管理2个并联的电池簇。 池模块：由10支5并2串的单体电池组成。 1 电池成组示意图 电池系统集成设计方案 .1电池系统构成 照系统配置300kWh储存能量的技术需求，本储能系统项目方案共使用1台150kW的PCS。储能单元由一台PCS和2个电池簇组台电池阵列管理单元设备。每个电池簇由一台电池簇管理设备和17 个电池组组成。
.2 电池系统计算书项目单体电池模块电池组电池簇电池阵列 体电池数目 1 10 60 1020 2040 称电压(V) 3.2 6.4 38.4 652.8 652.8 量(Ah) 55 275 275 275 -- 定能量(kWh) 0.176 1.76 10.56 179.52 359.04 低工作电压(V) 2.5 5 30 510 510 高充电电压(V) 3.6 7.2 43.2 734.4 734.4 统配置裕量 (359.04kWh -300 kWh)/300 kWh =19.68% 于以上各项分析设计，300kWh 电池系统计算如下。 .3电池柜设计方案 池机柜内部主要安装电池箱和BMS主控管理系统、配套电线电缆、高低压电气保护部件等。机柜采用分组分层设计，机柜外观柜采用免维护技术、模数化组合的装配式结构，保证柜体结构具有良好的机械强度，整体结构能最大程度地满足整个系统的可。其中，三个电池架组成的示意图如图3所示，尺寸为3600mm×700mm×2300mm。
技术方案 2014年1月
目录 1需求分析 (3) 2集装箱方案设计 (3) 2.1集装箱基本介绍 (3) 2.2集装箱的接口特性 (5) 2.3系统详细设计方案 (6) 2.4集装箱温控方案 (13) 3电池组串成组方案 (15) 3.1电池组串内部及组间连接方案 (17) 3.2系统拓扑图 (18) 4蓄电池管理系统(BMS) (19) 4.1BMS系统整体构架 (19) 4.2BMS系统主要设备介绍 (20) 4.3BMS系统保护方式 (23) 4.4BMS系统通信方案 (24)
1需求分析 集装箱式铅酸蓄电池成套设备供货范围包括铅酸蓄电池、附属设备、标准40尺集装箱、备品备件、专用工具和安装附件等。 每个标准40尺集装箱含管式胶体（DOD80 1200次以上）或富液式（DOD80 1400次以上）免维护铅酸蓄电池、电池架及附件、电池管理系统（含外电路）、电池直流汇流设备、设备间的连接电缆及电缆附件（包括铜鼻、螺栓、螺母、弹垫、平垫等）、动力及控制信号接口等。 根据标书要求，综合铅酸电池特性，对于储能系统进行如下设计： 每3个标准40尺集装箱承载2MWh，每个集装箱由336只2V1000Ah管式胶体铅酸电池串联而成，电压672V，电池串容量672kWh。每3个集装箱并联到一台500kWh 储能双向变流器。三个电池堆的总容量可达2MWh，故本方案中三个集装箱为一单元，每个单元配置一套BMS电池管理系统,可监控每颗单体电池工作情况。集装箱中另含烟感探头、消防灭火器、加热器、摄像头、温湿度监测等设备，以保证铅酸电池安全稳定的工作环境，实现远程监控。 2集装箱方案设计 2.1集装箱基本介绍 根据项目要求，同时考虑电池堆的成组方式、集装箱内辅助系统的设计、安装以及日常巡视和检修等各方面，选用40英尺标准集装箱。外部尺寸： 12192*2438*2591mm 。 本项目共需要42个40英尺标准集装箱。集装箱设计静态承重60t，最大 起吊承重45t。 集装箱的主要任务是将铅酸电池、通讯监控等设备有机的集成到1个标准的40尺集装箱单元中，该标准单元拥有自己独立的供电系统、温度控制系统、隔热系统、阻燃系统、火灾报警系统、电气联锁系统、机械连锁系统、安全逃生系统
储能电站中电池管理系统的研究赵喜奎 发表时间：2020-03-16T15:10:13.573Z 来源：《电力设备》2019年第20期作者：赵喜奎 [导读] 摘要：本文研究了储能电站中的电池管理系统解决了目前的储能电站使用的电池管理系统还存在可靠性差、电能质量不高的问题。 (大唐黑龙江新能源开发有限公司黑龙江哈尔滨 150000) 摘要：本文研究了储能电站中的电池管理系统解决了目前的储能电站使用的电池管理系统还存在可靠性差、电能质量不高的问题。 1 引言 “储能电站”是现代化城市为节约和调度电能而建立的一种小型电站。据估算，一个由20个电池模块组成的兆瓦级 “储能电站”，可满足若干个居民小区或多幢商务楼宇一天的非动力用电之需。储能电站不仅可以应对电网中断或大面积停电等突发事件，而且可以起到对电能“削峰填谷”的调节作用。在电能富余时将电能存储，电能不足时将存储的电能逆变后向电网输出。它具备能量转化效率高，绿色环保无污染等众多优势，同时，对于电网的安全运行及发电厂的科学建设也有着相当重要的意义。 关键词：储能电站电池管理系统削峰填谷提高电能质量 2 储能电站中电池管理系统的技术路线 2.1主要技术原理 储能站接在升压变压器低压侧0.4KV处接入，主要考虑削峰填谷、提高电能质量、孤网运行、配合新能源接入等功能应用。主要由蓄电池、蓄电池管理系统（BMS）、能量转换系统（PCS）、储能站监控系统等组成。储能站将实现提高电能质量、孤网运行、配合新能源接入等功能。提高电能质量通过有功、无功功率控制等手段实现，有功控制是指通过储能站监控系统接收来自远方调度的有功控制指令，或按照就地频率测量以及对频率调整的需求来控制电池系统充、放电状态；无功控制是指通过储能站监控系统接收来自远方调度的无功控制指令对PCS进行控制。孤网运行是指按照设定的条件脱离主网,在容量范围内为部分负荷提供符合电网电能质量要求的电能。与新能源配合是指储能站与站内的光伏、风电等系统配合，平衡间歇式能源的输出，为电网提供高质量电能。储能电池堆使用寿命不小于30年（按照每天充放电一次计），或充放电循环寿命不小于18000次。 2.2 主要技术路线 电池管理系统无论在储能电站充电过程中还是放电过程中都能可靠的完成电池状态的实时监控和故障诊断，并通过总线的方式告知PCS或储能站监控系统，以便采用更加合理的控制策略，对蓄电池可能出现的故障进行报警并保护其本体，对蓄电池单体及模块的运行进行优化控制，保证蓄电池安全、可靠、稳定的运行。为了储能电站的运行需要，电池管理系统按照如下的方案进行设计和实现。 1.电池基本参数 2.储能电站需单体电芯数量：（1*4*12）*（2*25）*10*2=48000节 3.单体电芯标称电压：2.3V 4.单体电芯标称容量：50AH 5.储能电站额定直流电压：27.6*25=690V 6.电池类型：锂离子电池 7.电池组保护参数及报警阀值 8.运行模式：储能电站充电及放电 2.3储能电站中电池管理系统结构图 如下图1所示。该系统由主控制模块（BCU）、中间控制模块（MBCU）和最小测控模块（LBCU）组成。LBCU模块通过内部CAN总线与MBCU通信。MBCU模块通过CAN总线与BCU通信。BCU与PCS通过CAN总线通信，与监控系统通过RS232通信（如储能电站监控系统为以太网接口，则主板相应增加以太网模块）。 2.4电池管理系统控制模块（BCU）组成 1.电源变换：利用220V供电，通过电源变换器得到3路隔离电源，输出电压均为5V，但有功率和耐压得区别，所以不能混用。 2.指示灯：包括电源指示灯和运行状态指示灯。反映出系统各个模块是否正常运行。 3.看门狗：采用硬件看门狗。 4.存储器：一个记录系统参数，一个记录运行数据。 5. 运行参数存储器记录数据：运行历史记录，故障记录，运行数据和故障记录按页分段，一页未写满，下一记录另起一页。 6. 历史记录方式：每2分钟（时间可调）记录一条运行记录至历史数据地址，记录满后，将历史记录满标志置位，并在从第0开始覆盖以前记录。 7. 故障记录方式：当出现故障的时候，写一条记录，如果故障未恢复也未变化，则每隔3分钟记录一条，如果故障变化，则出现新的故障就记录一条。 8. 系统时钟：用于提供系统记录数据的发生时间，也可用于自放电的处理。 9. 高压电路控制保护模块：由于储能电站电压较高（达到700V以上），故单独设计高压电自动断路控制器模块，实时监控高压电路的
电池储能系统BMS发展概况 由于BMS在电池储能系统中发挥的巨大作用，吸引了国内外一大批优秀的电池企业或保护板企业，甚至新兴高科技企业，如A123、ATL、比亚迪、惠州亿能、东莞钜威等对电池储能系统BMS的研发投入。早期的电池管理系统一般只有电池过充电/过放电控制、电压/电流/温度监测及简单的通讯等功能，初步满足了电池储能系统的需求。 但是由于电池制造工艺的限制，特别是国内大多数生产电池的厂商，仍旧在采用半自动化甚至手工方式生产电池，导致电 池内阻、电压、容量的一致性问题，在大型储能系统中遇到了严峻的考验，严重影响着储能系统容量及性能的发挥，电池组使 用寿命可能缩短数倍甚至十几倍。 为了解决电池的一致性问题，电池均衡技术应运而生。新的带无源均衡(Passive Balancing)功能的电池管理技术，增强了电池的采集监测功能，采用一定的均衡控制策略，并且加入了高速的通信功能，可以在一定程度上减轻电池一致性带来的容量 下降及寿命缩短问题。目前许多企业都是采用这种方式进行电池管理系统的设计。然而这一传统的均衡技术却带来了新的问题，无源均衡方案，采用功率型电阻作为均衡器件，例如美国的专利《Systemand Method for Balancing Cells in a Battery Packwith Selective Bypass Paths》(US7,466,104 B2)，《Method for Balancing Lithium Secondary Cells andModules》(US7,609,031 B2)中都有说明，这一均衡方式在大型电池系统中带来了均衡电流做不大、热耗散困难、均衡电路散热设计成本高昂等问题，并且均衡效率较低、可靠性差。在这种形势下，新一代更优功能均衡技术的研发迫在眉睫。 近几年来随着大型电池组的出现，电池管理系统中的有源均衡(Active Balancing)技术迅速进入人们的视野。该技术拥有 均衡电流大，均衡时间长，热耗散低，充电效率高等优点。有源均衡已经被业界认可成为最有希望能够实现的大电流均衡方式。最新的带有源均衡技术的电池管理系统，拥有更高级别的数据采集速率与精度，高精度SOC估算，高速稳定的通讯架构，增强了电池组的监控与安全保护功能，全面满足当前储能系统的性能需求。 电池储能系统BMS的技术要点 电池均衡技术 由于电池在生产过程中，设备控制精度会使原材料的配比、正负极上原材料的分布密度产生差异，操作过程会对电池的半 成品产生不同的细微损伤，电池属于化学品，这些变化都会使电池的性能产生变化，直接反应在电池的容量、内阻、电压上。 在成组过程中，电池的搬运、轻微碰撞、焊接、固定等，也会使电池的性能发生变化。在长期的使用过程中，自放电率、环境 温度、湿度、充放电深度等的不同，会使电池的衰减速度不一致，导致电池间更大的一致性差异。 电池的一致性差异会在电池储能系统中造成能量的水桶效应，导致充电时，容量最小的电池容易过充，放电时，容量最小 的电池又容易过放，由于容量最小的电池受损，容量变得更小，进入恶性循环，影响电池循环寿命。 另外，单体电池性能的优劣也直接影响到整组电池的充放电特性，电池组容量降低。 BMS厂家为了解决电池的一致性问题，通过各种各样的均衡技术改善电池的一致性。一般为分损耗型电阻分流法、非损耗型开关电容法和DC-DC变换器法。 (1)电阻分流法电阻分流法是目前应用最多均衡技术，其原理简单，易于实现，成本低廉，基本的原理图如图1所示：
储能系统功能介绍及基本拓扑 储能系统是一个可完成存储电能和供电的系统。本系统主要由两大单元组成：储能单元 和监控与调度管理单元。储能单元包含储能电池组、电池管理系统、PCS等;监控与调度管 理单元包括计算机、控制软件及显示终端。 储能系统PCS功能描述： 储能变流器又叫储能系统双向变流器，又可以称为功率变换系统（PCS。储能变流器 是储能单元中功率调节的执行设备，由若干个交直流变换模块及直流变换模块构成。储能系统中的能量转换系统（PCS处于交流380V三相电网和储能电池组之间，用于满足储能电池 组充放电控制的需要。在监控与调度系统的调配下，可满足额定的功率需求，并结合电池管理系统的信息，实施有效和安全的储电和放电管理。 储能系统电池管理系统功能描述：电池管理系统安装于储能电池组内，负责对储能电池组进行电压、温度、电流、容量等信息的采集，实时状态监测和故障分析，同时通过CAN总线与PCS监控与调度系统联机 通信，实现对电池进行优化的充放电管理控制。本系统每簇电池组各自配套一套电池管理系统，能达到有效和高效地使用每簇储能电池及整体合理调配的目的。 监控与调度管理系统： 监控与调度管理系统（以下简称监控调度系统，SDS，Supervision and Dispatch System ）是储能单元的能量调度、管理中心，负责收集全部电池管理系统数据、储能变流器 数据及配电柜数据，向各个部分发出控制指令，控制整个储能系统的运行，合理安排储能变流器工作; 系统既可以按照预设的充放电时间、功率和运行模式自动运行，也可以接受操作员的即时指令运行。 电池管理系统主要功能-nego 使用的电池管理系统功能。 （1）单体电池电压的检测利用专用电压测量芯片，内含高精度A/D 转换模块。电池巡 检周期达到150ms,电压检测范围0~5V,精度%FSR从而精确及时监控电池在使用过程中的状态及变化。有效时防止电池的不正当使用。
太阳能、风能系统 储能用铅酸蓄电池 技术说明书 风帆股份有限公司工业电池分公司
目录 安全注意事项 (3) 一、概要................................................................................... 错误！未定义书签。 1.风帆储能电池特点 (4) 2.风帆储能电池用途 (4) 3.风帆储能电池使用环境 (4) 二、风帆储能电池的规格型号 (4) 1.名称的组成及其意义 (4) 2.风帆储能电池规格表 (5) 三、风帆储能电池的构造 (5) 四、风帆储能电池的充放电特性及参数........................................... 错误！未定义书签。 1.充放电技术要求及参数...................................................... 错误！未定义书签。 2.充电特性及曲线 (8) 3.放电特性及曲线 (8) 五、风帆储能电池的自放电特性、补充电及寿命 (10) 1.自放电特性及补充电.......................................................... 错误！未定义书签。 2.使用寿命.............................................................................. 错误！未定义书签。 六、风帆储能电池深放电后的充电恢复特性 (12) 七、风帆储能电池的使用注意事项 (12) 1.关于充电.............................................................................. 错误！未定义书签。 2.关于放电.............................................................................. 错误！未定义书签。 3.安装注意事项...................................................................... 错误！未定义书签。 4.日常检查及维护保养........................................................ 错误！未定义书签。3 5.关于贮存............................................................................ 错误！未定义书签。4 6.废弃蓄电池的处置.............................................................. 错误！未定义书签。
储能电站总体技术方案 2011-12-20
目录 1.概述 (3) 2.设计标准 (4) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (7) 3.3储能子系统 (7) 3.3.1储能电池组 (8) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (9) 3.4并网控制子系统 (12) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (14) 4.储能电站（系统）整体发展前景 (16)
1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW 风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。
Advances in Energy and Power Engineering 电力与能源进展, 2016, 4(6), 195-204 Published Online December 2016 in Hans. https://www.doczj.com/doc/8f1070502.html,/journal/aepe https://www.doczj.com/doc/8f1070502.html,/10.12677/aepe.2016.46025 文章引用: 甘丽珍, 刘明周. 基于燃料电池的储能电池系统的热能管理研究进展[J]. 电力与能源进展, 2016, 4(6): Research Progress of Heat Management of Fuel Cell for Energy Storage Lizhen Gan *, Mingzhou Liu Department of Industrial Engineering, School of Mechanical Engineering, Hefei University of Technology, Hefei Anhui Received: Oct. 20th , 2016; accepted: Nov. 7th , 2016; published: Nov. 11th , 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/8f1070502.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Energy storage system is effective for current clean and renewable electricity utilization/storage. Reversible fuel cell system, as an efficient future energy conversion system, has been attracting a lot of attentions in the world. However, the reversible storage of clean electric energy based on fuel cell system also needs to meet the commercial requirements of 80% of the energy efficiency. This paper reviews the latest research progress in energy management of the fuel cell system, and the research direction of the energy management of high temperature fuel cell system is pre-sented. Keywords Clean Energy, Fuel Cells, Energy Management 基于燃料电池的储能电池系统的 热能管理研究进展 甘丽珍*，刘明周 合肥工业大学机械工程学院工业工程系，安徽 合肥 收稿日期：2016年10月20日；录用日期：2016年11月7日；发布日期：2016年11月11日 Open Access *通讯作者。
铅酸蓄电池原理和种类 储能电池及器件是太阳能光伏发电系统不可缺少的存储能电能的部件，其主要功能是存储光伏发电系统的电能，并在日照量不足，夜间以及应急状态下为负载供电。常用的储能电池有铅酸蓄电池、碱性蓄电池、锂电池、超级电容，它们分别应用于不同场合或者产品中。目前应用最广是铅酸蓄电池，从19世纪50年代开发出来至今，已经有160余年的历史，目前衍生出很多种类，如富液铅酸电池、阀控密封铅酸电池、胶体电池，铅碳电池等。 一、工作原理及基本结构 铅酸电池是用铅和二氧化铅作为电池负极和正极活性物质，以稀硫酸为电解质的化学储能装置，具有电能转换效率高、循环寿命长、端电压高、安全性强、性价比高、安装维护简单等特点，目前是各类储能、应急供电、启动装置中首选的化学电源。铅酸电池的主要构成包括： 1.极板：正负极板均是以特殊的合金板栅涂敷上活性物质所得，极板在充放电时存储和释放能量，确保电池的容量和性能可靠。 2.隔板：是置放于电池正负极中间的一个隔离介质，防止电池正负极直接接触而短路的装置，不同类型的铅酸电池隔板材质不同，阀控类电池主要以AGM、PE、PVC 为主。 3.电解液：铅酸电池的电解液是用蒸馏水配制的稀硫酸，电解液在充放电时起到在正负极间传输离子的作用，因而电解液必须要没有杂质。 4.容器（电池壳盖）：电池包覆的容器，电解液和极板均在容器内，主要起支撑作用，同时防止内部物质外溢，外部物质进入内部结构污染电池。 二、种类及优势 铅酸电池的工作原理就是通过电化学反应，电能和化学能之间相互转化，电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。英语：Lead-acid battery 。 放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅。 充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。 铅酸蓄电池种类较多，应用在光伏储能系统中，比较多的有三种，富液型铅酸蓄电池、阀控式密封铅酸蓄电池、铅碳蓄电池等等。 2.1 富液型铅酸蓄电池
太阳能发电储能专用蓄电池 近年来，太阳电池的光伏发电技术得到了世界各国的高度重视。从欧美的太阳能光伏“屋顶计划”到我国的西部光伏发电项目。太阳能光伏发电已经显示了其强劲的发展势头。随着光伏发电技术的发展和低成本光伏组件的产业化，太阳能灯具、光伏电站和光伏户用电源，均要求蓄电池供应商能够提供全天候运行的蓄电池，而目前光伏系统多采用阀控式密封铅酸蓄电池（以下简称铅酸蓄电池缩写VRLAB）胶体铅酸蓄电池和免维护铅酸蓄电池（不是VRLA蓄电池）作为储能电源。耐候性是指蓄电池适应自然环境的特性。本文主要讨论自然环境下温度对蓄电池寿命、容量的影响及解决方法，以及储能铅酸蓄电池研究发展方向。上述三种产品在河北奥冠电源公司已批量生产，山东皇明太阳能公司做储能蓄电池已配套应用，现场试验效果很好。 一、温度对铅酸蓄电池寿命的影响 VRLA铅酸蓄电池受温度影响较大，按阿里纽斯原理，在大于40℃，温度升高10度，寿命降低一倍，寿命终止的主要原因是：硫酸电解液干涸；热失控；内部短路等。 1、硫酸电解液干涸 硫酸电解液作为参加化学反应的电解质，在铅酸蓄电池中是容量的主要控制因素之一。酸液干涸将造成电池容量降低，甚至失效。造成电池干涸失效这一因素是铅酸电池所特有的。酸液干涸的原因 1.1、气体再化合的效率偏低，析氢析氧、水蒸发 1.2、从电池壳体内部向外渗水 1.3、控制阀设计不当 1.4、充电设备与电池电压不匹配，电池电压过高、发热、失水、干涸而失效。
VRLA铅酸蓄电池受到上述四种因素的影响，其中后三种因素引起的失水速度随环境温度的上升而加快，从而加速了铅酸蓄电池以干涸方式失效。酸液干涸是影响VRLA铅酸蓄电池寿命的致命因素，VRLA蓄电池不适于在35℃以上高温条件下使用。 2、热失控 蓄电池在充放电过程中一般都产生热量。充电时正极产生的氧到达负极，与负极的绒面铅反应时会产生大量的热，如不及时导走就会使蓄电池温度升高。蓄电池若在高温环境下工作，其内部积累的热量就难以散发出去，就可能导致蓄电池产生过热、水损失加剧，内阻增大，更加发热，产生恶性循环，逐步发展为热失控，最终导致蓄电池失效。 VRLA铅酸蓄电池由于采用了贫液式紧装配设计，隔板中保持着10%的孔隙酸液不能进入，因而电池内部的导热性极差，热容量极小。VRLA 铅酸蓄电池之所以在高温环境下易发生热失控，是由于安全阀排出的气体量太少，难以带走电池内部积累的热量。热失控的巨热将使蓄电池壳体发生严重变形、胀裂、蓄电池彻底失效。 3、内部短路 由于隔膜物质的降解老化穿孔，活性物质的脱落膨胀使两极连接，或充电过程中生成枝晶穿透隔膜等引起内部短路。深放电之后的蓄电池，其吸附式隔板易出现铅绒或弥散型沉淀，或形成枝晶，导致正负极板微短路。 由于VRLA铅酸蓄电池的负极冗余设计，充电的初、中期充电效率比正极板充电效率高，所以在正极板析氧之前，负极已生成足够的绒面铅，用于使氧进行再化合。在制作蓄电池过程中，以负极活性物质的量作为控制因素，可以减缓电池性能的恶化。 除此而外，目前在铅酸蓄电池中还普遍采用添加剂，用以改善蓄电池性能，如添加锌、镉、锂、钴、铜、镁、等金属盐或氧化物。这些添加剂均为强电解质，在放电过程中其离子向负极迁移。这些金属离子起化合配位作用，降低形成硫酸铅的概率，既是形成了硫酸铅，也比较松软，易于软化或还原。在电池的使用中，应尽量保持温度恒定，避免温度的大起大落，减少枝晶析出产生的机会。
储能电站电池管理系统 (BＭS） 用户手册V1.0 (磷酸铁锂电池) 深圳市光辉电器实业有限公司
目录 1、概述?错误!未定义书签。 ２、系统特点.............................................................................................................. 错误!未定义书签。 3、储能电站系统组成?错误!未定义书签。 4、电池管理系统主要组成 (4) ４．1 储能电池管理模块EＳBMM ......................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.1 ESBＭM-12版本?错误!未定义书签。 ４.１．2 EＳBMM－24版本........................................................................... 错误!未定义书签。 4．2 电池组控制模块ＥＳGU................................................................................ 错误!未定义书签。 4.3 储能系统管理单元ESMU ............................................................................... 错误!未定义书签。 5、安装及操作注意事项?错误!未定义书签。 19 附录Ａ:产品操作使用界面?
锂电池储能技术及其在电力系统中的应用研究 陈蓓李劲齐亮上海电气集团股份有限公司中央研究院（200070） 陈蓓（1985年11月~），女，华东理工大学控制科学与工程专业毕业，博士。从事储能技术、电力电子方面的探索研究工作。联系邮箱：chenbei@https://www.doczj.com/doc/8f1070502.html, 摘要：本文首先介绍了储能产业的国内外发展情况，然后对锂离子电池储能技术的研究现状进行了重点阐述，并对储能技术在电力系统中的应用情况进行统计，分析了锂离子电池储能技术的优势应用领域，列举了国内外较具代表性的锂离子电池储能示范工程。综合考虑规模等级、设备形态、技术水平和经济成本，锂离子电池储能技术具备大力推广的潜力，但还需克服技术难点，朝着高安全、长寿命、低成本的目标努力发展。 关键词：锂离子电池；储能技术；电力系统 中图分类号：TM911.14 Onlithium battery energy storage technology and its application in power system Abstract: In this paper, the development of the energy storage industry and the research of the lithium battery energy storage technology are discussed.By analyzing theapplications of the energy storage technologies in power system, the domain application of lithium battery energy storage technologyareinvestigated, and some representative lithium battery energy storage demonstration projects are given. Considering the scale level, the device forms, technology and economic cost, lithium battery energy storage technology has the potential to promote, but also need to overcome technical difficulties toward high safety, long life, and low-cost development goal. Key Words: lithium battery; energy storage technology; power system 引言 日益突出的环境问题和资源问题促进了新能源的迅猛发展，目前，这些可再生能源的发展面临电力品质差和并网难的瓶颈问题。同时，现阶段用户对电能质
储能电站总体技术方案
2011-12-20 目录 1.概述 (3) 2.设计标准 (4) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (8) 3.3储能子系统 (8) 3.3.1储能电池组 (8) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (10) 3.4并网控制子系统 (14) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (16)
4.储能电站（系统）整体发展前景 (18) 1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW 风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站
就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。 2.设计标准 GB 21966-2008 锂原电池和蓄电池在运输中的安全要求 GJB 4477-2002 锂离子蓄电池组通用规 QC/T 743-2006 电动汽车用锂离子蓄电池 GB/T 12325-2008 电能质量供电电压偏差 GB/T 12326-2008 电能质量电压波动和闪变 GB/T 14549-1993 电能质量公用电网谐波 GB/T 15543-2008 电能质量三相电压不平衡 GB/T 2297-1989 太伏能源系统术语 DL/T 527-2002 静态继电保护装置逆变电源技术条件
储能用蓄电池
圣阳集团
周庆申
目录
一、光伏系统简介 二、储能用蓄电池 三、储能用铅酸蓄电池 四、储能用阀控铅蓄电池 五、储能用铅蓄电池技术特性 六、储能用铅蓄电池选择
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一、光伏系统简介
太阳能是一种可永续利用的清洁能源， 太阳能是一种可永续利用的清洁能源， 有着巨大的开发应用价值。 有着巨大的开发应用价值。 太阳能光伏发电技术的开发始于20 20世纪 太阳能光伏发电技术的开发始于20世纪 50年代 年代， 50年代，随着全球能源供求趋紧和环境 保护呼声日益高涨， 保护呼声日益高涨，太阳能光伏发电作 为一种可持续的能源， 为一种可持续的能源，近年来得到迅速 发展。 发展。
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一、光伏系统简介
国际上最近10年太阳电池及组件生产的年平均增 国际上最近10年太阳电池及组件生产的年平均增 10 长率达到33% 最近5年的年平均增长率达到43 33%， 长率达到33%，最近5年的年平均增长率达到43 ％，2006年世界太阳电池产量达到2500 MWp， 2006年世界太阳电池产量达到 ％，2006年世界太阳电池产量达到2500 MWp，累 计发货量达到8500 MWp。值得注意的是， 计发货量达到8500 MWp。值得注意的是，中国 2006年太阳电池的产量达到 年太阳电池的产量达到369.5 MWp， 2006年太阳电池的产量达到369.5 MWp，紧随日本 和德国之后，位居世界第三大光伏电池生产国。 和德国之后，位居世界第三大光伏电池生产国。 给出了1990 1990年以来世界一些国家和地区太阳 图1 给出了1990年以来世界一些国家和地区太阳 电池产量。在国际市场和国内政策的拉动下， 电池产量。在国际市场和国内政策的拉动下，中 国的光伏产业正在蓬勃兴起。 国的光伏产业正在蓬勃兴起。
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性能要求 2.1 总体要求 2.1.1 2.1.2 测。 2.1.3 电池储能系统的监控系统及其子系统（包括电池管理系统、变流装电池储能系统要求能够自动化运行，运行状态可视化程度高。交直流回路及监控软件须能够对交直流各回路进行电流和电压监 置就地控制器、储能系统配套升压变及高低压配电装置监控单元等）所采用的通讯协议应向客户完全开放，且需符合国际通用标准及客户要求。 2.1.4 电池组的布置和安装应方便施工、调试、维护和检修，若有特殊要 求应特别注明；变流器应安装简便，无特殊性要求。 2.1.5 电池储能系统设备均为室内布置。投标方所提供的设备尺寸和数量 （考虑了检修和巡视通道后）应满足房间尺寸要求，不得大于该房间尺寸。 2.2 环境条件 表2.1 环境条件参数表 环境项目 海拔高度（m）安装地点 最高温度（℃）最低温度（℃） 户外环境温度 最大日温差（K）最高日平均气温（℃） 耐地震能力 （按IEC61166进行试验，安全系数1.67） 水平加速度 g 垂直加速度 招标人要求值≯1600m 户内 投标人保证值 2.3 技术参数与指标 2. 3.1 投标方应提供的技术数据表 投标文件中应包含如下数据（按2MW电池储能系统填写）及所依据的计算方法，并保证供货设备的性能特性与提供的数据一致。 表2.2 磷酸铁锂电池储能系统（以2MW为单元） 序号 1 额定放电功率
名称 招标人要求值 2MW 投标人保证值投标人填写 备注 性能应达到1.5倍放 电功率 额定充电功率 2MW 8MWh（第一包填写） 3 额定储能容量 12MWh（第二包填写） 投标人填写 即2MW×6h 投标人填写 投标人填写即2MW×4h 4 储能能量效率—投标人填写 以35kV侧出线侧为考核点 5 6 7 8 充放电转换时间单体电池数量电池串并联方式柜体或台架材料外形尺寸<1s ——— 投标人填写额定功率时投标人填写投标人填写投标人填写 9 （长×深×高，mm） 10 11 12 13 14 15 15.1 15.2 重量（kg）防护等级（户内）噪音 —投标人填写 — IP2X 65dB 投标人填写投标人填写投标人填写投标人填写投标人填写 投标人填写投标人填写投标人填写投标人填写投标人填写 距离设备1m处 20~200Ah 运行环境温度（户内）℃~+35℃待机损耗防雷能力标称放电电流残压额定容量（Ah）额定电压 <3% >25kA <1kV 投标人填写—— 16
储能技术 储能技术主要分为储电与储热。 储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等;而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。 目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，在负荷高峰时设备处于发电机工作状态，利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动态调节响应速度慢等因素的影响，抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3%。 压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式，在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机，将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中;在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点，且能源转化效率较高(约为75%左右)，因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。 目前储能方式主要分为三类:机械储能、电磁储能、电化学储能。 一、机械储能 机械储能包括:抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能。 1、抽水储能 抽水储能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%~85%之间，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。 2、压缩空气储能 压缩空气技术在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩的空气推