本發(fā)明涉及儲(chǔ)能系統(tǒng)的，具體涉及一種基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的儲(chǔ)能電源在環(huán)境適應(yīng)性、智能調(diào)控方面存在局限，尤其是在沙戈荒地區(qū)的極端氣候條件下，電池性能會(huì)下降，使得電力系統(tǒng)難以在離網(wǎng)狀態(tài)下穩(wěn)定運(yùn)行?，F(xiàn)有的應(yīng)用于沙戈荒地區(qū)的電源系統(tǒng)通常采用較為簡單的放電策略，無法充分利用不同電池單元的狀態(tài)差異，導(dǎo)致系統(tǒng)整體性能受限。傳統(tǒng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)大多依賴于人工干預(yù)或簡單的自動(dòng)控制系統(tǒng)，缺乏智能調(diào)控能力，難以適應(yīng)復(fù)雜多變的電力供需環(huán)境。

2、如授權(quán)公告號(hào)為cn115800311b的中國專利公開了一種海島風(fēng)光柴儲(chǔ)供電系統(tǒng)及其控制方法。該海島風(fēng)光柴儲(chǔ)供電系統(tǒng)包括能量管理單元、協(xié)調(diào)控制器、分布式儲(chǔ)能風(fēng)力發(fā)電單元、分布式儲(chǔ)能光伏發(fā)電單元、集中式儲(chǔ)能單元、柴油發(fā)電單元，針對不同幅度功率偏差量提出階梯式功率輸出控制方法；依據(jù)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)存在的能量差額不同成分特性，提出儲(chǔ)能電池多種充放電模式切換方式。該發(fā)明技術(shù)方案能夠有效平抑風(fēng)機(jī)/光伏輸出功率波動(dòng)與交流母線電壓頻率波動(dòng)，降低交流側(cè)集中式儲(chǔ)能單元一次調(diào)頻電流瞬態(tài)應(yīng)力、過流故障發(fā)生概率，提高了整個(gè)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可再生能源利用率和儲(chǔ)能電池使用壽命。

3、如公開號(hào)為cn106602541a的專利申請公開了一種通信基站用風(fēng)光柴儲(chǔ)獨(dú)立電源協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏發(fā)電陣列、蓄電池組、柴油發(fā)電機(jī)組、通信基站負(fù)荷、微網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理器、交流負(fù)載和可控負(fù)載，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的電能輸出端連接第一ac/dc變流器的交流電源輸入端，第一ac/dc變流器的直流電源輸出端連接第一dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸入端，光伏發(fā)電陣列的電能輸出端連接第二dc/dc轉(zhuǎn)換器的輸入端，柴油發(fā)電機(jī)組的電能輸出端連接第二ac/dc變流器的交流電源輸入端；該發(fā)明針對風(fēng)光等自然資源的隨機(jī)性、間歇性和通信基站負(fù)荷變動(dòng)情況，通過對風(fēng)光發(fā)電單元、儲(chǔ)能裝置和柴油機(jī)之間的協(xié)調(diào)控制，滿足通信基站連續(xù)穩(wěn)定的供電需求。

4、以上專利都存在本背景技術(shù)提出的問題：無法充分利用不同電池單元的狀態(tài)差異，導(dǎo)致系統(tǒng)整體性能受限。

5、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)，提升風(fēng)光柴儲(chǔ)模式下的儲(chǔ)能電源系統(tǒng)的整體性能。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

2、一種基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)，包括電池模塊、熱管理模塊、連接管理模塊、智能調(diào)控模塊；其中：

3、所述電池模塊由n個(gè)電池單元組成，所述n個(gè)電池單元呈網(wǎng)格狀排列，每個(gè)電池單元包括一塊儲(chǔ)能電池；電池模塊用于存儲(chǔ)風(fēng)光發(fā)電的電能，并用于向負(fù)載進(jìn)行供電；

4、所述熱管理模塊用于對儲(chǔ)能電池進(jìn)行溫度監(jiān)測與溫度調(diào)控；

5、所述連接管理模塊用于控制每個(gè)儲(chǔ)能電池的電路連接，以及監(jiān)測每個(gè)儲(chǔ)能電池的狀態(tài)參數(shù)，并基于溫度、狀態(tài)參數(shù)對每個(gè)儲(chǔ)能電池進(jìn)行故障檢測；

6、所述智能調(diào)控模塊基于每個(gè)儲(chǔ)能電池的溫度、狀態(tài)參數(shù)對電池模塊進(jìn)行放電策略規(guī)劃。

7、作為本發(fā)明所述基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述熱管理模塊包括溫度檢測單元、溫度調(diào)控單元；其中，所述溫度檢測單元配置有分散在各個(gè)電池單元的溫度傳感器，用于實(shí)時(shí)檢測每個(gè)電池單元中儲(chǔ)能電池的溫度；所述溫度調(diào)控單元配置有泡沫擠塑板、散熱片、風(fēng)扇、電阻加熱器，用于對每個(gè)電池單元的儲(chǔ)能電池進(jìn)行溫度調(diào)控，具體如下：

8、所述電池模塊放置于箱體之中，所述泡沫擠塑板設(shè)置在箱體的內(nèi)側(cè)，用于電池模塊與外界的隔熱；所述散熱片安裝在每個(gè)儲(chǔ)能電池表面，所述風(fēng)扇置于箱體內(nèi)部，風(fēng)扇與散熱片對儲(chǔ)能電池進(jìn)行散熱降溫；每個(gè)電池單元配置有電阻加熱器，用于對儲(chǔ)能電池進(jìn)行預(yù)熱；所述溫度檢測單元配置有第一溫控閾值與第二溫控閾值，若所有儲(chǔ)能電池的平均溫度高于第一溫控閾值，則啟動(dòng)風(fēng)扇對儲(chǔ)能電池進(jìn)行降溫；若所有儲(chǔ)能電池的平均溫度低于第二溫控閾值，則啟動(dòng)電阻加熱器對儲(chǔ)能電池進(jìn)行預(yù)熱。

9、作為本發(fā)明所述基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述連接管理模塊包括電池狀態(tài)單元、故障檢測單元；

10、所述電池狀態(tài)單元用于采集每個(gè)儲(chǔ)能電池的狀態(tài)參數(shù)；所述狀態(tài)參數(shù)包括soc、soh、內(nèi)阻、循環(huán)次數(shù)、溫度；

11、所述故障檢測單元配置有每種狀態(tài)參數(shù)的正常閾值區(qū)間，用于對每個(gè)儲(chǔ)能電池進(jìn)行故障檢測；所述故障檢測單元接收并記錄電池狀態(tài)單元采集的每個(gè)儲(chǔ)能電池的每種狀態(tài)參數(shù)，并判斷每個(gè)儲(chǔ)能電池的每種狀態(tài)參數(shù)是否在對應(yīng)的正常閾值區(qū)間內(nèi)；若任一儲(chǔ)能電池的至少一種狀態(tài)參數(shù)不在對應(yīng)的正常閾值區(qū)間內(nèi)，則儲(chǔ)能電池存在故障。

12、作為本發(fā)明所述基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述電池狀態(tài)單元還用于檢測每個(gè)儲(chǔ)能電池的充電電流與放電電流，所述故障檢測單元還配置有充電電流閾值與放電電流閾值；若任一儲(chǔ)能電池的充電電流高于所述充電電流閾值或放電電流高于所述放電電流閾值，則儲(chǔ)能電池存在故障。

13、作為本發(fā)明所述基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述電池狀態(tài)單元還用于持續(xù)檢測每個(gè)儲(chǔ)能電池的端電壓數(shù)據(jù)并傳送至故障檢測單元；所述故障檢測單元還配置有端電壓處理策略和基于端電壓的故障檢測策略；所述端電壓處理策略為將每個(gè)儲(chǔ)能電池的端電壓數(shù)據(jù)按時(shí)間順序整理成每個(gè)儲(chǔ)能電池的端電壓序列；所述基于端電壓的故障檢測策略具體如下：

14、計(jì)算每個(gè)儲(chǔ)能電池的端電壓波動(dòng)指數(shù)，若所述端電壓波動(dòng)指數(shù)大于預(yù)設(shè)的閾值，則儲(chǔ)能電池存在故障，否則，儲(chǔ)能電池?zé)o故障；所述端電壓波動(dòng)指數(shù)的計(jì)算公式如下：

15、；

16、其中，f表示任一儲(chǔ)能電池的端電壓波動(dòng)指數(shù)；表示儲(chǔ)能電池的第i個(gè)端電壓波動(dòng)率；i的取值范圍為2,3，……，n，n為所述端電壓序列的序列長度；表示n-1個(gè)端電壓波動(dòng)率的均值；所述端電壓波動(dòng)率的計(jì)算公式如下：

17、；

18、其中，表示儲(chǔ)能電池的端電壓序列中第i個(gè)端電壓數(shù)據(jù)，表示儲(chǔ)能電池的端電壓序列中第i-1個(gè)端電壓數(shù)據(jù)。

19、作為本發(fā)明所述基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述連接管理模塊還包括連接控制單元，用于控制每個(gè)儲(chǔ)能電池的電路連接，并用于控制每個(gè)儲(chǔ)能電池的充電開關(guān)與放電開關(guān)；當(dāng)故障檢測單元檢測到至少一個(gè)儲(chǔ)能電池存在故障，向連接控制單元發(fā)送故障隔離指令，向智能調(diào)控模塊發(fā)送故障信息，并向溫度調(diào)控單元發(fā)送散熱指令；連接控制單元解析所述故障隔離指令，獲取故障電池的編號(hào)并對存在故障的儲(chǔ)能電池進(jìn)行故障隔離，斷開故障電池與其他電池以及故障電池與充電電路、放電電路的連接；所述溫度調(diào)控單元響應(yīng)散熱指令，檢測風(fēng)扇的工作狀態(tài)，若風(fēng)扇未啟動(dòng)，則啟動(dòng)風(fēng)扇對電池模塊進(jìn)行散熱。

20、作為本發(fā)明所述基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述智能調(diào)控模塊包括放電策略單元，用于規(guī)劃電池模塊的放電策略，方法如下：

21、接收電池狀態(tài)單元采集的每個(gè)儲(chǔ)能電池的狀態(tài)參數(shù)，并計(jì)算每個(gè)儲(chǔ)能電池的狀態(tài)指標(biāo)，公式如下：

22、；

23、其中，h表示任一儲(chǔ)能電池的狀態(tài)指標(biāo)；r表示儲(chǔ)能電池的內(nèi)阻；表示儲(chǔ)能電池的循環(huán)次數(shù)；t表示儲(chǔ)能電池的溫度，表示儲(chǔ)能電池的參考工作溫度；為權(quán)重系數(shù)；

24、放電策略單元配置有第一狀態(tài)閾值與第二狀態(tài)閾值；將狀態(tài)指標(biāo)高于所述第一狀態(tài)閾值的儲(chǔ)能電池劃分為第一電池組；將狀態(tài)指標(biāo)不高于第一狀態(tài)閾值且高于第二狀態(tài)閾值的儲(chǔ)能電池劃分為第二電池組；將狀態(tài)指標(biāo)不高于第二狀態(tài)閾值的儲(chǔ)能電池劃分為棄用電池組；

25、對所述第一電池組中每個(gè)儲(chǔ)能電池進(jìn)行平衡性檢測；將未通過平衡性檢測的儲(chǔ)能電池劃分至第二電池組；

26、對所述第二電池組進(jìn)行平衡性檢測，并將未通過平衡性檢測的儲(chǔ)能電池劃分入棄用電池組。

27、作為本發(fā)明所述基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述平衡性檢測具體如下：

28、計(jì)算進(jìn)行平衡性檢測的電池組中每個(gè)儲(chǔ)能電池的每個(gè)狀態(tài)參數(shù)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差，若任一儲(chǔ)能電池的每個(gè)狀態(tài)參數(shù)均滿足平衡判斷公式，則儲(chǔ)能電池通過平衡性檢測；否則，儲(chǔ)能電池未通過平衡性檢測；所述平衡判斷公式如下：

29、；

30、其中，表示任一儲(chǔ)能電池的第j個(gè)狀態(tài)參數(shù)；j的取值范圍為1,2，……，m，m為狀態(tài)參數(shù)的種類數(shù)，取值為5；表示電池組中所有儲(chǔ)能電池的第j個(gè)狀態(tài)參數(shù)的均值；表示電池組中所有儲(chǔ)能電池的第j個(gè)狀態(tài)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差；表示任一儲(chǔ)能電池的第j個(gè)狀態(tài)參數(shù)的平衡系數(shù)。

31、作為本發(fā)明所述基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述智能調(diào)控模塊還包括放電控制單元，用于控制電池模塊開始放電與結(jié)束放電；方法如下：實(shí)時(shí)監(jiān)測風(fēng)光發(fā)電的總功率與負(fù)載需求功率；當(dāng)風(fēng)光發(fā)電的總功率小于負(fù)載需求功率，所述放電控制單元向放電策略單元發(fā)送開始放電指令，放電策略單元響應(yīng)所述開始放電指令并規(guī)劃放電策略；所述放電控制單元解析放電策略并向連接控制單元發(fā)送控制指令，連接控制單元基于所述控制指令控制儲(chǔ)能電池與供電母線的連接，并控制儲(chǔ)能電池開始放電與結(jié)束放電。

32、作為本發(fā)明所述基于風(fēng)光柴儲(chǔ)的沙戈荒智能電源系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：當(dāng)放電控制單元完成解析放電策略，向連接控制單元發(fā)送的控制指令如下：將第一電池組的儲(chǔ)能電池接入供電母線，斷開非第一電池組的儲(chǔ)能電池與供電母線的連接，并控制第一電池組的儲(chǔ)能電池開始放電；

33、放電控制單元配置有放電閾值；在電池模塊放電過程中，放電控制單元實(shí)時(shí)接收電池狀態(tài)單元發(fā)送的每個(gè)儲(chǔ)能電池的soc，當(dāng)?shù)谝浑姵亟M的平均soc低于所述放電閾值，放電控制單元向連接控制單元發(fā)送的控制指令如下：第一電池組的儲(chǔ)能電池結(jié)束放電，斷開第一電池組的儲(chǔ)能電池與供電母線的連接；將第二電池組的儲(chǔ)能電池接入供電母線，并控制第二電池組的儲(chǔ)能電池開始放電；

34、當(dāng)?shù)诙姵亟M的平均soc低于所述放電閾值，放電控制單元向連接控制單元發(fā)送的控制指令如下：第二電池組的儲(chǔ)能電池結(jié)束放電，并斷開第二電池組的儲(chǔ)能電池與供電母線的連接。

35、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所達(dá)到的有益效果如下：

36、創(chuàng)新性地采用多層泡沫擠塑板和分散式自動(dòng)化熱管理系統(tǒng)，有效解決了電池組在沙戈荒地區(qū)的極端環(huán)境下的溫度控制難題，提升了系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性。通過精確的溫度監(jiān)測與調(diào)控，確保電池模塊處于最佳工作溫度范圍內(nèi)，有效避免因溫度過高或過低導(dǎo)致的電池性能下降乃至安全事故。實(shí)現(xiàn)了電池單元級(jí)別的故障檢測與隔離，能夠快速定位故障電池并采取隔離措施，保障系統(tǒng)其余部分的正常運(yùn)行，降低系統(tǒng)整體故障風(fēng)險(xiǎn)。

37、根據(jù)電池的狀態(tài)參數(shù)進(jìn)行分級(jí)放電，優(yōu)先選擇狀態(tài)良好的電池組進(jìn)行放電，從而提高系統(tǒng)的能量利用效率。通過平衡性檢測，確保參與放電的電池組內(nèi)部狀態(tài)一致，避免因個(gè)別電池狀態(tài)差異導(dǎo)致的整體性能下降，從而延長了電池組的使用壽命。結(jié)合電池狀態(tài)參數(shù)和溫度信息，自動(dòng)規(guī)劃放電策略，降低了對人工干預(yù)的需求，提升了沙戈荒地區(qū)的電源系統(tǒng)的智能化和響應(yīng)速度。