基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台的制作方法

2.本发明属于电池储能系统技术领域，具体涉及一种基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台。


背景技术：

4.电池储能电站在电网系统中的应用有利于电网的稳定运行和提高电网灵活性调节，由此大规模电池储能电站系统应运而生，因电池储能电站系统规模比较大，需要数十万上百万乃至上千万个单体电池组成，目前主要是通过组成多个可以独立调控运行的储能单元系统构成，储能单元系统由电池及连接的电池组串、电池管理单元、电池簇控制单元、电池管理系统bms、储能电站能量管理系统ems以及储能pcs经合理的设计、配置、选型及电气连接组成，通过各功能部件的实时信息交互并在储能电站运行控制系统ems的运行策略有效控制下实现充放电调控，达到储能系统的目标效果；面对海量实时数据及控制对象的监测和控制，如何保证设计方案有效可行？如何保证储能电站运行控制系统ems能够满足系统稳定高效运行的设计要求？是项目投资和系统达到目标效果的必要条件。然而目前业界在建设电池储能电站前特别是大规模电池储能电站的建设，并无法知道储能电站设计方案以及配置的设备及连接集成后是否能够稳定运行和达到设计要求，不能确定储能电站运行控制系统ems是否具备实时处理海量数据的时效性，从而无法保证储能电站项目建成后能够实现设计目标安全正常运行，因此难免造成项目系统不能如期投运以及造成投资方的损失。
5.储能电站运行控制系统ems是储能电站系统的关键技术与设备，目前业界没有能够进行大规模储能电站的运行控制系统ems实验及验证的工具与手段，利用纯软件程序仿真的效果与实际系统运行差距过大，不能满足储能电站系统设计及运行控制系统ems产品选型和评价论证的需求，使得储能电站投资建设缺少科学依据、产生盲目性，难免造成投资效果不能达到预期目标的局面。


技术实现要素：

7.为了解决建设电池储能电站前特别是gw级大规模电池储能电站无法对储能电站系统设计方案及储能电站运行控制系统ems的有效性进行实验验证的困境，本发明提出一种基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，在需验证的储能电站设计方案配置中选择一个实物储能单元系统并与第1模拟储能单元系统、第2模拟储能单元系统、第n模拟储能单元系统按照设计方案的连接方式连接，由数据处理及生成与赋值模块通过储能单元数据通信线分别连接实物储能pcs和实物bms系统，获取储能单元系统的电池及电池组串和储能pcs的实时运行参数，同时数据处理及生成与赋值模块识别处理相应参数并通过赋值通信线分发给构成第1模拟储能单元系统的第1单元系统模拟储能pcs及第1单元系统模拟电池簇控制单元模块、构成第2模拟储能单元系统的第2单元系统模拟储能pcs及第2单元系统模拟电池簇控制单元模块、构成第n模拟储能单元系统的第n单元
系统模拟储能pcs及第n单元系统模拟电池簇控制单元模块，作为模拟运行的基准参考数据并配合预置的运行误差变化系数进行动态修正，得到实时模拟运行的储能电站所有电池及电池组串的同步模拟采样数据，需验证运行控制系统ems通过模拟储能电站系统通信线连接电池管理系统bms、电池管理系统bms、电池管理系统bms以及第1单元系统模拟储能pcs、第2单元系统模拟储能pcs、第n单元系统模拟储能pcs，同时需验证运行控制系统ems通过储能单元数据通信线控制实物储能pcs充放电，测试不同工况场景运行控制策略所产生电池变化的基准实时参数以及储能电站系统各设备响应和受控运行的时效性以及能量管控效果，并与设计方案的设计指标比对完成评价和验证，同时通过策略优化调整试验完善系统方案和运行控制策略。
8.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，数据处理及生成与赋值模块是具有嵌入式计算机及程序的数据处理与通信管理的功能模块，并具备数据存储及多个通信接口。
9.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，电池管理系统bms、电池管理系统bms、电池管理系统bms分别连接各自单元系统的第1单元系统模拟储能pcs及第1单元系统模拟电池簇控制单元模块、第2单元系统模拟储能pcs及第2单元系统模拟电池簇控制单元模块、第n单元系统模拟储能pcs及第n单元系统模拟电池簇控制单元模块，分别构成第1模拟储能单元系统、第2模拟储能单元系统、第n模拟储能单元系统。
10.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，实物bms系统通过实物bms通信线连接实物储能pcs，并通过bms组串通信线分别连接第1实物电池簇控制单元模块、第i实物电池簇控制单元模块各个实物电池簇控制单元模块，由第1实物电池簇控制单元模块通过第1组串通信线分别连接经采样线束连接第1电池pack中每个电池的第1电池管理单元模块、经采样线束连接第2电池pack中每个电池的第1电池管理单元模块、经采样线束连接第m电池pack中每个电池的第m电池管理单元模块以及第i实物电池簇控制单元模块通过第i组串通信线分别连接经采样线束连接第i1电池pack中每个电池的第i1电池管理单元模块、经采样线束连接第i2电池pack中每个电池的第i2电池管理单元模块、经采样线束连接第im电池pack中每个电池的第im电池管理单元模块，构成实物储能单元系统的全电芯实时监测采样的路径并组成实物储能单元系统的电池管理系统。
11.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，第1单元系统模拟储能pcs、第2单元系统模拟储能pcs、第n单元系统模拟储能pcs配置嵌入式计算机及程序功能模块，具备常规通信协议并分别接受执行需验证运行控制系统ems的充放电控制指令，模拟设计规格的实际储能pcs设备运行的时间节拍及功率、温度特性，生成和传送储能pcs实时运行的输入输出电特性参数。
12.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，第1单元系统模拟电池簇控制单元模块、第2单元系统模拟电池簇控制单元模块、第n单元系统模拟电池簇控制单元模块配置嵌入式计算机及程序并分别具备对应各个实物电池簇控制单元模块及电池管理单元模块和对应每个采样电池的参数存储单元，接收通过数据处理及生成与赋值模块得到的实物储能单元系统实时运行的电池参数，并配合预置的运行误差变化系数进行动态修正，得到实时模拟运行的储能电站所有电池及电池组串的个性化同步
采样参数，按照设定的时间节拍实时刷新并存储备份，同时配置与实物电池簇控制单元模块一致的通信协议和通信接口。
13.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，需验证运行控制系统ems以及电池管理系统bms、电池管理系统bms、电池管理系统bms采用储能电站设计方案的设计配置及连接方式并安装和连接集成在实物储能单元系统的运行环境中，构成需验证运行控制系统ems及电池管理系统bms的运行环境适应性实验与验证工况场景的储能电站实证平台系统。
14.本发明通过采用与设计方案一致的其中一个样板实物电池储能单元系统和目标储能电站规模一致的多个具有模拟相应配置的模拟储能单元系统，按设计方案连接方式连接安装在样板实物储能单元系统运行环境中，通过样板实物储能单元系统在不同场景下的控制运行，获取运行过程中实时提供的电池及储能系统参数，需验证运行控制系统ems根据应用需求设计的控制策略控制调控各储能单元系统的充放电，实验和验证设计方案的可行性以及所需验证运行控制系统ems在各种工况场景下的适用性和有效性，为大规模电池储能电站的设计建设提供有效的科学依据，为储能电站成功集成和优化控制提供实验实证工具，减少储能电站建设的盲目性和降低储能电站投资的损失。
附图说明
16.图1为一种基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台及构成的原理框图。
具体实施方式
18.作为实施例子，结合附图对一种基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台给予说明，但是，所描述的实施例是本发明应用于基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。本发明的技术与方案不限于本实施例子给出的内容。
19.如图1所示，基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，在需验证的储能电站设计方案配置中选择一个实物储能单元系统(1)并与第1模拟储能单元系统(110)、第2模拟储能单元系统(120)、第n模拟储能单元系统(1n0)按照设计方案的连接方式连接，由数据处理及生成与赋值模块(8)通过储能单元数据通信线(6)分别连接实物储能pcs(10)和实物bms系统(5)，获取储能单元系统的电池及电池组串和储能pcs的实时运行参数，同时数据处理及生成与赋值模块(8)识别处理相应参数并通过赋值通信线(81)分发给构成第1模拟储能单元系统(110)的第1单元系统模拟储能pcs(11)及第1单元系统模拟电池簇控制单元模块(411)、构成第2模拟储能单元系统(120)的第2单元系统模拟储能pcs(12)及第2单元系统模拟电池簇控制单元模块(421)、构成第n模拟储能单元系统(1n0)的第n单元系统模拟储能pcs(1n)及第n单元系统模拟电池簇控制单元模块(4n1)，作为模拟运行的基准参考数据并配合预置的运行误差变化系数进行动态修正，得到实时模拟运行的储能电站所有电池及电池组串的同步模拟采样数据，需验证运行控制系统ems(9)通过模拟储能电站系统通信线(91)连接电池管理系统bms(51)、电池管理系统bms(52)、电池
管理系统bms(5n)以及第1单元系统模拟储能pcs(11)、第2单元系统模拟储能pcs(12)、第n单元系统模拟储能pcs(1n)，同时需验证运行控制系统ems(9)通过储能单元数据通信线(6)控制实物储能pcs(10)充放电，测试不同工况场景运行控制策略所产生电池变化的基准实时参数以及储能电站系统各设备响应和受控运行的时效性以及能量管控效果，并与设计方案的设计指标比对完成评价和验证，同时通过策略优化调整试验完善系统方案和运行控制策略。
20.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，数据处理及生成与赋值模块(8)是具有嵌入式计算机及程序的数据处理与通信管理的功能模块，并具备数据存储及多个通信接口。
21.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，电池管理系统bms(51)、电池管理系统bms(52)、电池管理系统bms(5n)分别连接各自单元系统的第1单元系统模拟储能pcs(11)及第1单元系统模拟电池簇控制单元模块(411)、第2单元系统模拟储能pcs(12)及第2单元系统模拟电池簇控制单元模块(421)、第n单元系统模拟储能pcs(1n)及第n单元系统模拟电池簇控制单元模块(4n1)，分别构成第1模拟储能单元系统(110)、第2模拟储能单元系统(120)、第n模拟储能单元系统(1n0)。
22.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，实物bms系统(5)通过实物bms通信线连接实物储能pcs(10)，并通过bms组串通信线(7)分别连接第1实物电池簇控制单元模块(41)、第i实物电池簇控制单元模块(4i)各个实物电池簇控制单元模块，由第1实物电池簇控制单元模块(41)通过第1组串通信线(31)分别连接经采样线束连接第1电池pack(201)中每个电池的第1电池管理单元模块(301)、经采样线束连接第2电池pack(202)中每个电池的第1电池管理单元模块(302)、经采样线束连接第m电池pack(20m)中每个电池的第m电池管理单元模块(30m)以及第i实物电池簇控制单元模块(4i)通过第i组串通信线(3i)分别连接经采样线束连接第i1电池pack(2i1)中每个电池的第i1电池管理单元模块(3i1)、经采样线束连接第i2电池pack(2i2)中每个电池的第i2电池管理单元模块(3i2)、经采样线束连接第im电池pack(2im)中每个电池的第im电池管理单元模块(3im)，构成实物储能单元系统的全电芯实时监测采样的路径并组成实物储能单元系统的电池管理系统。
23.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，第1单元系统模拟储能pcs(11)、第2单元系统模拟储能pcs(12)、第n单元系统模拟储能pcs(1n)配置嵌入式计算机及程序功能模块，具备常规通信协议并分别接受执行需验证运行控制系统ems(9)的充放电控制指令，模拟设计规格的实际储能pcs设备运行的时间节拍及功率、温度特性，生成和传送储能pcs实时运行的输入输出电特性参数。
24.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，第1单元系统模拟电池簇控制单元模块(411)、第2单元系统模拟电池簇控制单元模块(421)、第n单元系统模拟电池簇控制单元模块(4n1)配置嵌入式计算机及程序并分别具备对应各个实物电池簇控制单元模块及电池管理单元模块(301)和对应每个采样电池的参数存储单元，接收通过数据处理及生成与赋值模块(8)得到的实物储能单元系统实时运行的电池参数，并配合预置的运行误差变化系数进行动态修正，得到实时模拟运行的储能电站所有电池及电池组串的个性化同步采样参数，按照设定的时间节拍实时刷新并存储备份，
同时配置与实物电池簇控制单元模块一致的通信协议和通信接口。
25.所述基于实物储能单元的储能电站设计方案及运行控制验证平台，其特征在于，需验证运行控制系统ems(9)以及电池管理系统bms(51)、电池管理系统bms(52)、电池管理系统bms(5n)采用储能电站设计方案的设计配置及连接方式并安装和连接集成在实物储能单元系统的运行环境中，构成需验证运行控制系统ems及电池管理系统bms的运行环境适应性实验与验证工况场景的储能电站实证平台系统。
26.本发明通过采用与设计方案一致的其中一个样板实物电池储能单元系统和目标储能电站规模一致的多个具有模拟相应配置的模拟储能单元系统，按设计方案连接方式连接安装在样板实物储能单元系统运行环境中，通过控制样板实物储能单元系统在不同场景下的运行，由需验证运行控制系统ems获取储能系统运行过程中实时提供的电池及储能系统参数，并根据应用需求设计的控制策略控制调控各储能单元系统的充放电，实验和验证设计方案的可行性以及所需验证运行控制系统ems在各种工况场景下的适用性和有效性，为大规模电池储能电站的设计建设提供有效的科学依据，为储能电站成功集成和优化控制提供实验实证工具，减少储能电站建设的盲目性和降低储能电站投资的损失。