储能控制系统的制作方法

1.本发明属于储能领域，具体涉及一种储能控制系统。


背景技术：

2.随着全球环境的日益严峻，清洁能源受到各方面的追捧，其中太阳能取之不尽用之不竭且在太阳能转化过程中不会产生污染，所以太阳能作为非常理想的清洁能源，受到大力推广，太阳能的利用主要通过太阳能板将太阳能转化为电能然后供用户使用，在太阳能转化为电能后，如何进行有效的利用和存储电能是需要解决的问题。
3.随着社会发展，白天与黑夜的电力需求之间的峰谷差不断加大，目前中国大多数城市每天的昼夜平均电力需求峰谷差超过60％，想要真正达到用电节能减排的目标，应该着力解决不同时间段的电力需求的巨大峰谷差这一主要矛盾。在没有很好的储能介质的情况下，电网必须按照满足最大用电负荷来规划，要求建设能够支持负荷用电最大峰值所需的发电厂和输电系统，而用电方也很难使用低费用的电，如何保证用电方有效的利用较低费用的电，存储电能是需要解决的问题。
4.因此，针对上述技术问题，有必要提供一种储能控制系统。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种储能控制系统，以实现太阳能转化成电能后的有效利用和存储。
6.为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
7.一种储能控制系统，所述储能控制系统包括储能单元、电池管理系统、逆变器、mppt单元和控制器，储能单元、电池管理系统和逆变器相连接，mppt单元与电池管理系统连接，控制器与电池管理系统、逆变器和mppt单元分别连接，储能单元用于存储和/或输出直流电，电池管理系统用于储能单元上信号的采集和输送、在储能单元和逆变器之间以及储能单元和mppt单元之间进行直流电的传递，逆变器用于给控制器供电以及将直流电转换为交流电后输送至负载和/或将交流电转换为直流电后输送至储能单元进行储能，mppt单元用于控制太阳能板的输出功率并通过电池管理系统将太阳能板发出的直流电输送至储能单元进行储存，控制器用于控制电池管理系统、逆变器和mppt单元的开启和关闭。
8.一实施例中，所述储能单元包括一个或相互串联的多个3p8s模组，所述3p8s模组包括相互串联的多个电池组，电池组包括多个相互并联的电池。
9.一实施例中，所述电池管理系统包括电池分配单元和采集单元，电池分配单元和储能单元、逆变器、mppt单元和控制器连接，采集单元和储能单元以及电池分配单元连接，电池分配单元用于在储能单元和逆变器之间以及储能单元和mppt单元之间进行直流电的传递，采集单元用于采集储能单元的电压信号和温度信号并将电压信号和温度信号输送至电池分配单元。
10.一实施例中，所述电池分配单元包括bms模块、与bms模块连接的第一继电器、第二
继电器和第三继电器，第一继电器的一端和第二继电器的一端连接，第一继电器另一端与储能单元连接，第二继电器另一端与逆变器连接，第三继电器一端连接至第一继电器和第二继电器之间、另一端连接至mppt单元，bms模块用于控制第一继电器、第二继电器和第三继电器的断开和闭合，第一继电器和第二继电器闭合、第三继电器断开实现直流电从储能单元到逆变器的输送，第一继电器和第三继电器闭合、第二继电器断开实现直流电从mppt单元到储能单元的输送。
11.一实施例中，所述第一继电器和第二继电器的相连端同时与第一二极管的阳极以及第二二极管的阳极连接，第一二极管的阴极与第一继电器的另一端连接，第二二极管的阴极与第二继电器的另一端连接。
12.一实施例中，所述电源分配单元还包括与bms模块连接的第四继电器以及与第四继电器串联的预充电阻，第四继电器和预充电阻串联同时与串联的第一继电器和第二继电器并联。
13.一实施例中，所述采集单元包括从机模块、与从机模块连接的感应器和主机模块，从机模块与主机模块连接，主机模块与电池分配单元连接，感应器与储能单元连接。
14.一实施例中，所述储能控制系统还包括与控制器连接的数据上传模块以及与数据上传模块连接的服务器，数据上传模块可将数据上传至服务器，服务器内设有数据库以及能够访问数据库的软件，通过软件实现储能单元、逆变器的远程监控。
15.一实施例中，所述储能控制系统还包括与控制器连接的数据上传模块以及与数据上传模块连接的服务器，数据上传模块可将数据上传至服务器，服务器内设有数据库以及能够访问数据库的软件，通过软件实现储能单元、逆变器的远程监控。
16.一实施例中，所述储能控制系统还包括用于与市电、负载、逆变器、控制器、mppt单元和太阳能板连接的配电单元。
17.本发明还公开了一种储能控制方法，具体包括：
18.白天：在5:00到19:00之间，打开mppt单元，由太阳能板给储能单元充电；
19.其中，在高峰时间段时，开启逆变器，由储能单元给负载供电，当储能单元的soc低于5％时，关闭逆变器，由市电给负载供电；
20.在平峰时间段时，若日光充足，则太阳能板给储能单元充电的同时由储能单元给负载供电，若日光不足，则由市电给储能单元充电的同时由储能单元给负载供电，并确保储能单元的soc大于70％，当储能单元的soc小于70％时，则由市电分别给储能单元充电和给负载供电；
21.晚上：19:00到5:00之间，关闭mppt单元；
22.在高峰时间段时，开启逆变器，由储能单元给负载供电；当储能单元的soc大于5％时，储能单元给负载供电；当储能单元的soc小于5％时，则市电给负载供电，且关闭逆变器；
23.在平峰时间段时，若储能单元的soc大于5％，由储能单元给负载供电；储能单元100的soc小于5％时，则由市电给负载供电，且关闭逆变器；
24.在低谷时间段时，开启逆变器，由市电给储能单元充电，将储能单元100的soc充电至70％。
25.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
26.本发明中的储能控制系统通过电池管理系统实现储能单元上信号的采集和输送、
直流电在储能单元和逆变器之间以及在储能单元和mppt单元之间的控制传递，通过逆变器实现直流电和交流电的转换，通过mppt单元实现控制太阳能板的输出功率，通过控制器实现电源分配单元、逆变器和mppt单元的控制，从而达到良好的电能的利用和储能。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例一中储能控制系统的总电路原理图；
29.图2为本发明实施例一中储能单元的电路原理图；
30.图3为本发明实施例一中电源分配单元的电路原理图；
31.图4为本发明实施例一中储能控制系统的另一原理图。
具体实施方式
32.以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
33.本发明公开了一种储能控制系统，包括储能单元、电池管理系统、逆变器、mppt单元和控制器，储能单元、电池管理系统和逆变器相连，mppt单元与电池管理系统连接，控制器与电池管理系统、逆变器和mppt单元分别连接，储能单元用于存储和/或输出直流电，电池管理系统用于储能单元上信号的采集和输送以及在储能单元和逆变器之间以及储能单元和mppt单元之间进行直流电的传递，逆变器用于给控制器供电以及将直流电转换为交流电后输送至负载和/或将交流电转换为直流电后输送至储能单元进行储能，mppt单元用于控制太阳能板的输出功率并通过电池管理系统将太阳能板发出的直流电输送至储能单元进行储存，控制器用于控制电池管理系统、逆变器和mppt单元的开启和关闭。
34.以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
35.实施例一：
36.参图1所示，一种储能控制系统，包括储能单元100、电池管理系统200、逆变器300、mppt单元400和控制器500，储能单元100、电池管理系统200和逆变器300相连接，mppt单元400与电池管理系统200连接，控制器500与电池管理系统200、逆变器300和mppt单元400分别连接，储能单元100用于存储和/或输出直流电，电池管理系统200用于储能单元100上信号的采集和输送以及在储能单元100和逆变器300之间以及储能单元100和mppt单元400之间进行直流电的传递，逆变器300用于给控制器500供电以及将直流电转换为交流电后输送至负载和/或将交流电转换为直流电后输送至储能单元100进行储能，mppt单元400用于控制太阳能板的输出功率并通过电池管理系统200将太阳能板发出的直流电输送至储能单元100进行储存，控制器500用于控制电池管理系统200、逆变器300和mppt单元400的开启和关闭。
37.具体的，储能单元100包括一个或相互串联的多个3p8s模组10，3p8s模组10是数量
没有限制，本实施例中，3p8s模组10设置有十六个，十六个3p8s模组10相互串联并且将串联形成的bat正极和bat负极分别通过连接线与电源分配单元200的bat负极端口和bat正极端口连接。
38.参图1所示，电池管理系统200包括电池分配单元pdu和采集单元600，电池分配单元pdu和储能单元100、逆变器300、mppt单元400和控制器500连接，采集单元600和储能单元100以及电池分配单元pdu连接，电池分配单元pdu用于在储能单元100和逆变器300之间以及储能单元100和mppt单元400之间进行直流电的传递，采集单元600用于采集储能单元100的电压信号和温度信号并将电压信号和温度信号输送至电池分配单元pdu。
39.参图2所示，3p8s模组10包括相互串联的多个电池组，电池组包括多个相互并联的电池11，电池组和电池11的数量均没有限制，本实施例中，电池组设置有相互串联的八组，每组电池组由三个电池11组成，电池组的bat正极与电源分配单元pdu的bat正极端口之间的连接线上安装有熔断器fuse1。
40.进一步的，位于其中一组或多组电池组处安装有温度感应器ntc，温度感应器ntc与电源分配单元pdu连接，通过温度感应器ntc实时感应储能单元100的工作温度并将温度数据输送至电源分配单元pdu，防止储能单元100内部温度过高。
41.参图1并结合图2所示，采集单元600包括从机模块、与从机模块连接的感应器61和主机模块，从机模块与主机模块连接，主机模块与电池分配单元pdu连接，感应器61与储能单元100连接，从机模块的数量根据3p8s模组10的数量进行设置，每个从机模块通过一个或多个感应器61感应电池组的电压，本实施例中，从机模块设置有四个，分别为1#从机模块、2#从机模块、3#从机模块和4#从机模块，每个从机模块与四个3p8s模组10连接，每个从机模块对应的一个3p8s模组10采用九个感应器61进行电池组电压的感应，各从机模块将感应到的电压信号和温度信号输送至主机模块进行汇总，主机模块再将信号输送至电池分配单元pdu，主机模块集成于电池分配单元pdu内，感应器61分别安装于相邻电池组的连接线上、电池组的bat正极与熔断器fuse1的连接线上、电池组的bat负极与电源分配单元pdu的bat负极端口的连接线上。
42.参图3所示，电源分配单元pdu包括bms模块20、与bms模块20连接的第一继电器21、第二继电器22和第三继电器23，第一继电器21的一端和第二继电器22的一端连接，第一继电器21另一端与储能单元100的bat正极连接，第二继电器22另一端与逆变器300的正极连接，第三继电器23一端连接至第一继电器21和第二继电器22之间、另一端连接至mppt单元400，bms模块20用于控制第一继电器21、第二继电器22和第三继电器23的断开和闭合，第一继电器21和第二继电器22闭合、第三继电器23断开实现直流电从储能单元100到逆变器300的输送或者直流电从逆变器300到储能单元100的输送，第一继电器21和第三继电器23闭合、第二继电器22断开实现直流电从mppt单元400到储能单元100的输送。
43.本实施例中，第一继电器21包括第一线圈j2以及两个第一常开开关k2，第二继电器22包括第二线圈j3以及两个第二常开开关k3，第三继电器23包括第三线圈j4以及两个第三常开开关k4。
44.具体的，第一线圈j2、其中一个第一常开开关k2、第二线圈j3、其中一个第二常开开关k3、第三线圈j4和其中一个第三常开开关k4均与bms模块20连接，通过bms模块20控制第一线圈j2、第二线圈j3、第三线圈j4的得电和失电并检测对应的第一常开开关k2、第二常
开开关k3和第三常开开关k4的开合状态，另一个第一常开开关k2的一端和另一个第二常开开关k3的一端串联，且该第一常开开关k2的另一端通过手动开关msd与储能单元100的bat正极连接、该第二常开开关k3的另一端通过熔断器fuse4与逆变器300的正极连接，手动开关msd与bms模块20连接，通过bms模块20检测手动开关msd的状态，断开手动开关msd后可以把整个电路断开，另一个第三常开开关k4的一端连接至串联的第一常开开关k2和第二常开开关k3之间、另一端分别通过熔断器fuse2和熔断器fuse3与对应的mppt单元400的正极连接。
45.参图3所示，第一继电器21和第二继电器22的相连端同时与第一二极管24的阳极以及第二二极管25的阳极连接，第一二极管24的阴极与第一继电器21的另一端连接，第二二极管25的阴极与第二继电器22的另一端连接。
46.具体的，第一二极管24的阳极以及第二二极管25的阳极同时与串联的第一常开开关k2和第二常开开关k3的相连端连接，第一二极管24的阴极与第一常开开关k2的另一端连接，第二二极管25的阴极与第二常开开关k3的另一端连接，通过设置第一二极管24和第二二极管25，使得即使第一常开开关k2或第二常开开关k3没有闭合时，直流电也能流通，通过bms模块20对第一二极管24和第二二极管25的状态进行检测，发现直流电从第一二极管24或第二二极管25上流通时控制第一常开开关k2或第二常开开关k3闭合，防止第一二极管24或第二二极管25长时间通电。
47.参图3所示，电源分配单元pdu还包括与bms模块20连接的第四继电器26以及与第四继电器26串联的预充电阻27，第四继电器26和预充电阻27串联同时与串联的第一继电器21和第二继电器22并联，在通过闭合第一继电器21和第二继电器22将直流电从储能单元100输送至逆变器300之前，先闭合第四继电器26，从而通过预充电阻27给逆变器300预先供电，然后再断开第四继电器26，闭合第一继电器21和第二继电器22而继续给逆变器300供电，防止直接输送给逆变器300的电流过大而损坏逆变器300。
48.具体的，第四继电器26包括第四线圈j5和第四常开开关k5，第四线圈j5与bms模块20连接，通过bms模块20控制第四线圈j5的得电和失电从而控制第四常开开关k5是否闭合，第四常开开关k5的一端与预充电阻27的一端连接，第四常开开关k5的另一端以及预充电阻27的另一端与串联的第一常开开关k2和第二常开开关k3的两端连接。
49.参图3所示，电源分配单元pdu还包括与bms模块20连接的第五继电器28，第五继电器28与bms模块20之间连接有急停开关29，第五继电器28一端与储能单元100连接、另一端与逆变器300和mppt单元400连接，第五继电器28用于在bms模块20的控制下实现对储能单元100与逆变器300、mppt单元400之间连通或断开的控制，通过急停开关29控制第五继电器28的断开和闭合从而控制储能单元100与逆变器300、mppt单元400之间连通或断开。
50.具体的，第五继电器28包括第五线圈j1和两个第五常开开关k1，第五线圈j1与急停开关29串联后与bms模块20连接，其中一个第五常开开关k1与bms模块20连接，另一个第五常开开关k1一端通过分流器201与储能单元100的bat负极连接、另一端分别与逆变器300的负极、mppt单元400的负极连接，通过断开急停开关29，第五线圈j1失电，第五常开开关k1断开从而将连接着的储能单元100的bat负极和逆变器的负极以及连接着的储能单元100的bat负极和mppt单元400的负极断开，分流器201与bms模块20连接，通过分流器201实现bms模块20对电路中的电流进行采样。
51.参图3所示，bms模块20还连接有蜂鸣器202和显示屏203，通过显示屏203显示各单元输送过来的电流、电压、温度等各数据，在有异常时通过蜂鸣器202进行报警。
52.参图1所示，mppt单元400设置有两个，分别为1#mppt单元和2#mppt单元，两个mppt单元400一端的正负极分别与bms模块20连接、另一端的正负极与配电单元700连接。
53.参图1所示，控制器500与电源分配单元pdu、逆变器300和mppt单元400连接，控制器500用于控制电源分配单元pdu、逆变器300和mppt单元400的启动和关闭，控制器500为电源分配单元pdu提供12v电压，逆变器300输出的300v交流电通过改变接线方式使得控制器500接收到的为220v交流电从而达到给控制器500供电的目的。
54.参图1所示，储能控制系统还包括用于与逆变器300、控制器500、mppt单元400和太阳能板连接的配电单元700，配电单元700用于电能分配，市电为380v的交流电，市电通过配电单元700输送至逆变器300，逆变器300将380v交流电转换成直流电，直流电通过电源分配单元pdu输送至储能单元100进行储能；太阳能板产生的直流电通过配电单元700、mppt单元400和电源分配单元pdu输送至储能单元100进行储能；储能单元100发出的直流电通过电源分配单元pdu输送至逆变器300，逆变器300将直流电转换为380v的交流电并通过配电单元700向负载输出。
55.参图4所示，储能控制系统还包括与控制器500连接数据上传模块以及与数据上传模块连接的服务器，数据上传模块可将数据上传至服务器，控制器500依次通过bms主控和bms从控与储能单元100连接，bms从控的数量对应所要采集数据的单个电池组或者以多个电池组为一个单位的数量，通过bms主控汇集bms从控采集的数据并传输至控制器500或者将控制器500的指令分散传输至各bms从控从而管理各个电池组，服务器内设有用于接收和保持数据的数据库以及能够访问数据库的软件，软件包括数据传输软件、网页软件和微信小程序软件，通过软件进行传输数据、编辑数据和显示数据，通过软件实现储能单元、逆变器的远程监控，通过网页软件和微信小程序软件显示电池组的管理状态、环境状态、均衡状态、保护状态、控制状态和报警状态以及显示逆变器的输入状态、输出状态和使用状态。
56.本发明还公开了一种储能控制方法，具体包括如下：
57.白天：5:00到19:00之间，打开mppt单元400，由太阳能板给储能单元100充电。
58.在高峰时间段时，开启逆变器300，进行放电，由储能单元100给负载供电，当储能单元100的soc低于5％时，则关闭逆变器300，由市电给负载供电。
59.在平峰时间段时，若日光充足，则太阳能板给储能单元100充电的同时由储能单元100给负载供电，若日光不足，则由市电给储能单元100充电，并确保储能单元100的soc大于70％，保证下个高峰时间段，储能单元100的电量充足，当储能单元100的soc小于70％时，则由市电分别给储能单元100充电和给负载供电。
60.晚上：19:00到5:00之间，关闭mppt单元400。
61.在高峰时间段时，开启逆变器300，由储能单元100给负载供电；当储能单元100的soc大于5％，储能单元100给负载供电；当储能单元100的soc小于5％时，则市电给负载供电，且关闭逆变器300。
62.在平峰时间段时，若储能单元100的soc大于5％，由储能单元100给负载供电；储能单元100的soc小于5％，则由市电给负载供电，关闭逆变器300。
63.在低谷时间段时，利用谷时的市电价格便宜，开启逆变器300，由市电给储能单元
100充电，将储能单元100的soc充电至70％。
64.白天日光充足，当储能单元100的soc大于92％时，控制mppt单元400停止从而暂停太阳能板对储能单元100的充电；当储能单元100的soc小于88％，控制mppt单元400开启从而使得太阳能板对电池11进行充电。
65.在其他情况下，当储能单元100的soc小于5％，关闭逆变器300，储能单元100的soc大于30％，开启逆变器300。
66.由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
67.本发明中的储能控制系统通过电池管理系统实现储能单元上信号的采集和输送、直流电在储能单元和逆变器之间以及在储能单元和mppt单元之间的控制传递，通过逆变器实现直流电和交流电的转换，通过mppt单元实现控制太阳能板的输出功率，通过控制器实现电源分配单元、逆变器和mppt单元的控制，从而达到良好的电能的利用和储能。
68.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
69.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。