本技術(shù)涉及儲(chǔ)能，特別是涉及一種儲(chǔ)能閥子模塊及其運(yùn)行方法、儲(chǔ)能閥裝置、儲(chǔ)能系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配、用等各個(gè)環(huán)節(jié)提供調(diào)頻、調(diào)峰等應(yīng)用，起到穩(wěn)定電網(wǎng)頻率、緩解電網(wǎng)阻塞、提高發(fā)電用電靈活性等作用。級(jí)聯(lián)式儲(chǔ)能系統(tǒng)具有模塊化設(shè)計(jì)、容量利用率高、轉(zhuǎn)換效率高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、諧波含量小、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，已成為當(dāng)下研究熱點(diǎn)并具備廣闊的應(yīng)用前景。

2、級(jí)聯(lián)式儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心部件是集成功率模塊和電池模塊的儲(chǔ)能閥子模塊，保證儲(chǔ)能閥子模塊安全穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)乃至電力系統(tǒng)的高可靠性具有重要意義。然而，儲(chǔ)能閥子模塊中控制模塊很容易掉電，導(dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)停運(yùn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種儲(chǔ)能閥子模塊及其運(yùn)行方法、儲(chǔ)能閥裝置、儲(chǔ)能系統(tǒng)，以緩解儲(chǔ)能閥子模塊中控制模塊很容易掉電，導(dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)停運(yùn)的問(wèn)題。

2、本技術(shù)提供一種儲(chǔ)能閥子模塊，包括功率模塊、電池模塊、電池母線、直流支撐電容、母線電源模塊、負(fù)載電源模塊和控制模塊，所述直流支撐電容與所述功率模塊并聯(lián)，且所述直流支撐電容的兩端分別通過(guò)所述電池母線連接所述電池模塊；所述母線電源模塊連接所述電池母線；所述控制模塊與所述母線電源模塊和所述負(fù)載電源模塊分別連接，所述控制模塊還與所述電池模塊和所述功率模塊分別連接，所述負(fù)載電源模塊從所述直流支撐電容、所述電池母線和所述電池模塊中至少一處取能。

3、上述方案，在儲(chǔ)能閥子模塊中，連接電池模塊和直流支撐電容的電池母線，還連接有母線電源模塊，母線電源模塊進(jìn)一步連接至控制模塊，負(fù)載電源模塊可以從直流支撐電容、電池母線和電池模塊中至少一處取能，最終通過(guò)母線電源模塊和負(fù)載電源模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)控制模塊的供電。通過(guò)該方案，在負(fù)載電源模塊發(fā)生供電故障的情況下，控制模塊能夠切換通過(guò)母線電源模塊供電，或者是在母線電源模塊發(fā)生供電故障的情況下，切換通過(guò)負(fù)載電源模塊供電，也即實(shí)現(xiàn)控制模塊的冗余供電，從而緩解儲(chǔ)能閥子模塊由于控制模塊掉電而導(dǎo)致儲(chǔ)能系統(tǒng)停運(yùn)的問(wèn)題。

4、在一些實(shí)施例中，儲(chǔ)能閥子模塊還包括主母線，所述主母線連接所述母線電源模塊，所述負(fù)載電源模塊的數(shù)量包括兩個(gè)以上，至少一所述負(fù)載電源模塊從所述直流支撐電容、所述電池母線和所述電池模塊中至少一處取能，至少一所述負(fù)載電源模塊從所述主母線取能。

5、上述方案，母線電源模塊與控制模塊之間還進(jìn)一步搭建設(shè)置有主母線，通過(guò)負(fù)載電源模塊從主母線取能的方式，實(shí)現(xiàn)母線電源模塊為控制模塊的供電，有效提高控制模塊供電安全性和供電可靠性。

6、在一些實(shí)施例中，所述控制模塊包括功率控制模塊，所述負(fù)載電源模塊包括功率負(fù)載電源模塊，所述功率負(fù)載電源模塊和所述功率模塊分別連接所述功率控制模塊，且至少一所述功率負(fù)載電源模塊連接所述直流支撐電容，至少一所述功率負(fù)載電源模塊連接所述主母線。

7、上述方案，用來(lái)對(duì)功率模塊進(jìn)行運(yùn)行控制的功率控制模塊，連接有兩個(gè)以上的功率負(fù)載電源模塊，功率負(fù)載電源模塊能夠從直流支撐電容和主母線處取能，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率控制模塊的冗余供電，提高功率控制模塊的運(yùn)行可靠性。

8、在一些實(shí)施例中，所述控制模塊還包括電池控制模塊，所述負(fù)載電源模塊還包括電池負(fù)載電源模塊，所述電池負(fù)載電源模塊連接所述電池控制模塊，且至少一所述電池負(fù)載電源模塊連接所述電池母線，至少一所述電池負(fù)載電源模塊連接所述主母線；或，所述電池負(fù)載電源模塊均連接所述主母線。

9、上述方案，用來(lái)接收不同電池模塊的運(yùn)行狀態(tài)信息，以及對(duì)電池模塊下發(fā)控制指令的電池控制模塊，連接有兩個(gè)以上的電池負(fù)載電源模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池控制模塊的冗余供電，提高電池控制模塊的運(yùn)行可靠性。

10、在一些實(shí)施例中，所述控制模塊還包括電柜控制模塊，所述負(fù)載電源模塊還包括電柜負(fù)載電源模塊，每一所述電池模塊均對(duì)應(yīng)設(shè)置有一所述電柜控制模塊和兩個(gè)以上的電柜負(fù)載電源模塊，每一所述電柜控制模塊分別與所述電池模塊和所述電池控制模塊連接，每一所述電池模塊對(duì)應(yīng)設(shè)置的各所述電柜負(fù)載電源模塊，分別連接對(duì)應(yīng)設(shè)置的所述電柜控制模塊，且至少一所述電柜負(fù)載電源模塊連接所述電池模塊，至少一所述電柜負(fù)載電源模塊連接所述主母線。

11、上述方案，用來(lái)對(duì)電池模塊進(jìn)行運(yùn)行控制的電柜控制模塊，連接有兩個(gè)以上的電柜負(fù)載電源模塊，電柜負(fù)載電源模塊能夠從電池模塊和主母線處取能，實(shí)現(xiàn)對(duì)電柜控制模塊的冗余供電，提高電柜控制模塊的運(yùn)行可靠性。

12、在一些實(shí)施例中，儲(chǔ)能閥子模塊還包括黑啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，所述黑啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的第一端連接所述電池控制模塊，所述黑啟動(dòng)開(kāi)關(guān)的第二端連接任意一個(gè)與所述電池模塊連接的電柜負(fù)載電源模塊。

13、上述方案，電池控制模塊與電柜負(fù)載電源模塊之間設(shè)置有黑啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，在儲(chǔ)能閥子模塊因故障等原因停運(yùn)后，從電池模塊處取能完成黑啟動(dòng)操作，提高儲(chǔ)能閥子模塊的運(yùn)行可靠性。

14、在一些實(shí)施例中，所述電池模塊包括電池、預(yù)充電阻、預(yù)充開(kāi)關(guān)器件、第一充電開(kāi)關(guān)器件和第二充電開(kāi)關(guān)器件，所述電池的第一端連接所述預(yù)充電阻的第一端和所述第一充電開(kāi)關(guān)器件的第一端，所述預(yù)充電阻的第二端連接所述預(yù)充開(kāi)關(guān)器件的第一端，所述預(yù)充開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述第一充電開(kāi)關(guān)器件的第二端和所述電池母線，所述電池的第二端連接所述第二充電開(kāi)關(guān)器件的第一端，所述第二充電開(kāi)關(guān)器件的第二端連接所述電池母線。

15、上述方案，電池模塊設(shè)置有預(yù)充回路以及充電回路，在高壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)程中，首先通過(guò)預(yù)充電阻、預(yù)充開(kāi)關(guān)器件和第二充電開(kāi)關(guān)器件實(shí)現(xiàn)預(yù)充，之后再通過(guò)第一充電開(kāi)關(guān)器件和第二充電開(kāi)關(guān)器件高壓?jiǎn)?dòng)，提高高壓上電的安全性。

16、在一些實(shí)施例中，從所述電池母線取電的負(fù)載電源模塊和所述母線電源模塊具備低功耗運(yùn)行模式，和/或，通過(guò)常閉開(kāi)關(guān)器件連接所述電池母線。

17、上述方案，從電池母線取電的負(fù)載電源模塊以及母線電源模塊配置有低功耗運(yùn)行模式，或者是在其前一級(jí)設(shè)置有常閉開(kāi)關(guān)器件，在儲(chǔ)能閥子模塊旁路后，從電池母線取電的負(fù)載電源模塊和母線電源模塊進(jìn)入低功耗運(yùn)行模式，或者是將常閉開(kāi)關(guān)器件斷開(kāi)，緩解由于第一充電開(kāi)關(guān)器件和第二充電開(kāi)關(guān)器件粘連，給電池模塊帶來(lái)安全隱患的問(wèn)題。

18、在一些實(shí)施例中，儲(chǔ)能閥子模塊還包括隔離開(kāi)關(guān)，所述直流支撐電容的兩端分別通過(guò)所述隔離開(kāi)關(guān)連接所述電池母線，所述隔離開(kāi)關(guān)與所述主母線和所述控制模塊分別連接。

19、上述方案，電池母線通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)連接直流支撐電容，從而根據(jù)實(shí)際運(yùn)行需求可實(shí)現(xiàn)電池母線與功率模塊之間的電氣隔離，提高儲(chǔ)能閥子模塊的運(yùn)行安全性。

20、在一些實(shí)施例中，所述母線電源模塊包括第一母線電源模塊和第二母線電源模塊，所述第一母線電源模塊與所述電池母線和所述主母線分別連接，所述第二母線電源模塊與所述電池母線和所述隔離開(kāi)關(guān)分別連接。

21、上述方案，母線電源模塊包括第一母線電源模塊和第二母線電源模塊，使得隔離開(kāi)關(guān)可從主母線和電池母線處取能，實(shí)現(xiàn)隔離開(kāi)關(guān)的冗余供電，提高隔離開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)可靠性。

22、在一些實(shí)施例中，所述母線電源模塊包括開(kāi)關(guān)器件、儲(chǔ)能器件和直流變換器，所述電池母線通過(guò)所述開(kāi)關(guān)器件連接所述儲(chǔ)能器件，所述儲(chǔ)能器件連接所述直流變換器，所述直流變換器連接所述電池母線和所述主母線。

23、上述方案，在隔離開(kāi)關(guān)合閘的瞬間，功率模塊接入電池母線進(jìn)行快速放電，會(huì)使得母線電源輸入側(cè)的電壓驟降，通過(guò)在母線電源模塊與電池母線之間設(shè)置有開(kāi)關(guān)器件，通過(guò)開(kāi)關(guān)器件降低瞬間沖擊電流對(duì)母線電源模塊的影響，提高母線電源模塊的安全性。

24、在一些實(shí)施例中，所述功率模塊包括功率單元和旁路開(kāi)關(guān)，所述功率單元的第一交流端用于連接所述旁路開(kāi)關(guān)的第一端以及與其它儲(chǔ)能閥子模塊級(jí)聯(lián)，所述功率單元的第二交流端用于連接所述旁路開(kāi)關(guān)的第二端以及與其它儲(chǔ)能閥子模塊級(jí)聯(lián)，所述功率單元的第一直流端和第二直流端分別連接所述直流支撐電容，所述功率單元的控制端連接所述控制模塊。

25、上述方案，在功率單元與其它儲(chǔ)能閥子模塊之間設(shè)置有旁路開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)功率模塊的旁路運(yùn)行控制，從而滿足功率模塊旁路運(yùn)行的需求，提高儲(chǔ)能閥子模塊的運(yùn)行可靠性。

26、本技術(shù)還提供一種基于上述儲(chǔ)能閥子模塊的運(yùn)行方法，所述電池模塊的數(shù)量包括兩個(gè)以上，所述運(yùn)行方法包括：在滿足啟動(dòng)條件的情況下，控制任意一所述電池模塊導(dǎo)通與所述電池母線的連接，以通過(guò)所述電池母線為所述母線電源模塊充電；在所述母線電源模塊完成主母線建立的情況下，導(dǎo)通剩余的電池模塊與所述電池母線的連接。

27、上述方案，在儲(chǔ)能閥子模塊滿足啟動(dòng)條件的情況下，首先通過(guò)任意一個(gè)電池模塊開(kāi)啟為母線電源的輸入側(cè)(也即直流支撐電容)進(jìn)行充電，在充電使得母線電源模塊建立起主母線之后，再閉合其它電池模塊進(jìn)行充電。一方面能夠降低母線電源模塊沖擊電路，以保護(hù)母線電源模塊，另一方面還能降低母線電源模塊中相關(guān)器件的選型難度。

28、在一些實(shí)施例中，在所述母線電源模塊完成主母線建立的情況下，還包括：從所述主母線取能以控制所述功率模塊執(zhí)行投切操作；在所述直流支撐電容的電壓大于預(yù)設(shè)電源啟動(dòng)電壓的情況下，從所述直流支撐電容取能以控制所述功率模塊執(zhí)行投切操作。

29、上述方案，在主母線建立的情況下，功率控制模塊能夠通過(guò)對(duì)應(yīng)的功率負(fù)載電源模塊從主母線取能，實(shí)現(xiàn)對(duì)功率模塊的投切控制，功率模塊的投切運(yùn)行無(wú)需等待直流支撐電容充電到大于預(yù)設(shè)電源啟動(dòng)電壓，有效提高功率模塊的響應(yīng)速度。待直流支撐電容充電到大于預(yù)設(shè)電源啟動(dòng)電壓之后，功率控制模塊還能從直流支撐電容處取能，實(shí)現(xiàn)冗余供電，提高控制模塊的運(yùn)行可靠性。

30、在一些實(shí)施例中，運(yùn)行方法還包括：在當(dāng)前供電的負(fù)載電源模塊發(fā)生供電故障的情況下，切換從取能方式不同的另外一個(gè)所述負(fù)載電源模塊處取能。

31、上述方案，在當(dāng)前供電板卡發(fā)生供電故障的情況下，切換從取能方式不同的另外一個(gè)負(fù)載電源模塊處取能，降低控制模塊掉電的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)一步控制模塊的運(yùn)行可靠性。

32、在一些實(shí)施例中，運(yùn)行方法還包括：在所述母線電源模塊的啟動(dòng)電壓小于所述直流支撐電容的電壓，且所述直流支撐電容的電壓小于所述電池母線的電壓的情況下，控制設(shè)置于所述電池母線與所述直流支撐電容之間的隔離開(kāi)關(guān)合閘。

33、上述方案，在母線電源模塊的啟動(dòng)電壓小于直流支撐電容的電壓，且直流支撐電容的電壓小于電池母線的電壓的情況下，再控制隔離開(kāi)關(guān)合閘，降低瞬時(shí)沖擊電流影響母線電源模塊安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)。

34、在一些實(shí)施例中，運(yùn)行方法還包括：在任意一個(gè)所述電池模塊發(fā)生故障的情況下，切除發(fā)生故障的電池模塊；切換從與所述主母線連接的所述負(fù)載電源模塊處取能，以監(jiān)測(cè)發(fā)生故障的電池模塊的電池狀態(tài)信息。

35、上述方案，在任意一個(gè)電池模塊發(fā)生故障的情況下，切除該電池模塊，切換到從與主母線連接的負(fù)載電源模塊處取能，實(shí)現(xiàn)電池模塊故障狀態(tài)下的狀態(tài)監(jiān)測(cè)，提高電池模塊的安全性。

36、本技術(shù)還提供一種儲(chǔ)能閥裝置，包括至少一個(gè)上述的儲(chǔ)能閥子模塊。

37、在一些實(shí)例中，所述儲(chǔ)能閥子模塊的負(fù)載電源模塊還從相鄰的儲(chǔ)能閥子模塊的直流母線和電池模塊中至少一處取能。

38、上述方案，在儲(chǔ)能閥裝置中設(shè)置多個(gè)儲(chǔ)能閥子模塊，當(dāng)前的儲(chǔ)能閥子模塊的負(fù)載電源模塊，還能夠從相鄰的儲(chǔ)能閥子模塊的直流母線或者電池模塊取能，從而在當(dāng)前的儲(chǔ)能閥子模塊故障停運(yùn)的情況下，仍能從相鄰的儲(chǔ)能閥子模塊取能為控制模塊供電，進(jìn)一步提高控制模塊的供電可靠性。

39、和/或，在一些實(shí)施例中，所述儲(chǔ)能閥子模塊的負(fù)載電源模塊還從相鄰的儲(chǔ)能閥子模塊的主母線取能。

40、上述方案，相鄰的儲(chǔ)能閥子模塊還建立有主母線，當(dāng)前的儲(chǔ)能閥子模塊的負(fù)載電源模塊，進(jìn)一步還可從相鄰的儲(chǔ)能閥子模塊的主母線取能，更進(jìn)一步提高控制模塊的供電可靠性。

41、本技術(shù)還提供一種儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括上述的儲(chǔ)能閥裝置。