CN109066845A - 充放电回路相互转换的储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种充放电回路相互转换的储能系统，所述充放电回路相互转换的储能系统包括铅碳储能模块、通信模块和能量管理模块；所述能量管理模块分别连接储能单元、充放电转换单元和负荷检测单元，所述能量管理模块用于根据用户的峰谷时间设定所述充放电转换单元的充放电时段，进而自动控制充放电转换单元进行充放电转换；同时根据负荷检测单元检测到的储能单元的充放电功率和用户配电网络的功率状况来控制充电或放电时实时功率；本发明通过对用户配电网络中的负荷的监控，可以实现整个储能系统的削峰填谷，即致使所述铅碳电池单元在谷电时段通过充电结构进行存储电能，在峰电时段通过所述放电结构放出存储的电能。

Description

充放电回路相互转换的储能系统

技术领域

本发明涉及电能存储与转换技术领域，尤其涉及了一种充放电回路相互转换的储能系统。

背景技术

近几年来，在市场需求不断增长和国家政策支持力度的不断加大的基础上，储能技术的应用将会贯穿于电力系统发电、输电、配电、用电的各个环节，可以缓解高峰负荷供电需求，提高现有电网设备的利用率和电网的运行效率，可以有效应对电网故障的发生，提高电能质量和用电效率，满足经济社会发展对优质、安全、可靠供电和高效用电的要求。

随着社会的快速发展，目前各种企业面临的生产成本压力越来越大，而用电成本在总成本是不可缺少的重要部分，尤其是大型的水泥、钢铁等企业，每个月的电费都要在几千万元，所以降低每个企业的用电成本，就可以大大减少企业整体运营成本，而给企业建设储能系统就可以通过削峰填谷运行，实现峰谷套利，给力企业降低用电成本，是企业减少运营成本的有效手段之一。原来建设企业级削峰填谷储能系统，都是一路直接接入企业配网中，充放电回路为一个，但是有些企业配电网络有两路进线，且一路进线可满足储能系统谷时充电要求，另一路可满足储能系统峰时放电要求，如在一路进线处接入储能系统则无法正常削峰填谷运行。

发明内容

本发明针对现有技术中的缺点，提供了一种充放电回路相互转换的储能系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

一种充放电回路相互转换的储能系统，应用于用户配电网络中，所述用户配电网络包括电网单元、发电机组和负荷单元，所述充放电回路相互转换的储能系统包括铅碳储能模块、通信模块和能量管理模块；

所述铅碳储能模块包括储能单元、充放电转换单元和负荷检测单元，所述充放电转换单元连接储能单元，所述储能单元用于进行充放电，所述充放电转换单元用于实现储能单元的充放电进行转换，所述负荷检测单元用于对用户配电网络及充放电转换单元进行电流及电压的检测；

所述能量管理模块分别连接储能单元、充放电转换单元和负荷检测单元，所述能量管理模块用于根据用户的峰谷时间设定所述充放电转换单元的充放电时段，进而自动控制充放电转换单元进行充放电转换；同时根据负荷检测单元检测到的储能单元的充放电功率和用户配电网络的功率状况来控制充电或放电时实时功率。

作为一种可实施方式，所述充放电转换单元包括双电源自动切换开关组、充电结构和放电结构，所述充电结构和所述放电结构分别连接用户配电网络，所述双电源自动切换开关组分别连接充电结构、放电结构和储能单元；

所述双电源自动切换开关组、充电结构和放电结构分别连接所述能量管理模块，所述能量管理模块根据所述负荷检测单元对所述用户配电网络及所述充放电转换单元的电流及电压的检测情况，控制所述双电源自动切换开关组的开合，进而控制充电结构和放电结构的充放电状态。

作为一种可实施方式，所述负荷检测单元设置有多个，每个所述负荷检测单元分别连接所述能量管理模块；

所述负荷单元至少包括两根输出总线，一根所述输出总线连接充电结构，另一根所述输出总线连接放电结构，所述电网单元至少包括两根输入总线，每根输入总线上设有负荷检测单元，所述发电机组中的发电机连接所述负荷单元，所述发电机组和所述负荷单元之间设有负荷检测单元；

所述负荷检测单元分别对输入总线、输出总线及发电机组进行电压及电流的采集，并对采集的电压及电流进行功率计算，得到功率结果，将所述功率结果通过所述通信模块传输至所述能量管理模块中。

作为一种可实施方式，所述储能单元为铅碳电池单元，所述充电结构为第一变压器组，所述放电结构为第二变压器组，所述双电源自动切换开关组分别连接铅碳电池单元、第一变压器组和第二变压器组；

所述铅碳电池单元内的多个铅碳电池组、第一变压器组内的多个第一变压器、第二变压器组内的多个第二变压器和双电源自动切换开关组的多个双电源自动切换开关的数量一一对应，所述双电源自动切换开关依次连接铅碳电池组、第一变压器和第二变压器；

所述能量管理模块分别连接每个所述铅碳电池组、所述双电源自动切换开关、所述第一变压器和所述第二变压器，所述能量管理模块通过控制所述双电源自动切换开关切换的开合，致使所述铅碳电池单元在谷电时段通过充电结构进行存储电能，在峰电时段通过所述放电结构放出存储的电能。

作为一种可实施方式，所述充电结构连接第一PT柜，所述放电结构连接第二PT柜。

作为一种可实施方式，每个所述铅碳电池组和每个所述双电源自动切换开关之间设有储能变流器。

作为一种可实施方式，所述充电结构和其中一个所述负荷检测单元之间设有第一站进线总柜，所述第一站进线总柜连接第一计量柜，所述第一站进线总柜连接所述能量管理模块。

作为一种可实施方式，所述放电结构和另一个所述负荷检测单元之间设有第二站进线总柜，所述第二站进线总柜连接第二计量柜，所述第二站进线总柜连接所述能量管理模块。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：

本发明提出一种充放电回路可以相互切换的储能系统，来满足这种企业需求，降低企业运营成本；

本发明通过双电源自动切换开关组，把电池储能系统充放电回路分离开来，增加了调峰储能系统的应用范围；对企业来说，削峰填谷模式更加完善，改善了企业用电规律，减少了用电费用；加装负荷跟踪装置，通过智能化控制策略，提高了增加储能系统后的企业配电网络的安全性与可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1的框架示意图；

图3是图2的详细框架示意图。

标号说明：100、用户配电网络；200、铅碳储能模块；210、储能单元；220、充放电转换单元；230、负荷检测单元；400、通信模块；300、能量管理模块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例1：

一种充放电回路相互转换的储能系统，如图1、2、3所示，应用于用户配电网络100中，所述用户配电网络100包括电网单元、发电机组和负荷单元，电网单元相当于是最开始进入的输入总线部分，发电机组就是附图1中的连接负荷单元的发电机组，负荷单元相当于就是用户用电部分，所述充放电回路相互转换的储能系统包括铅碳储能模块200、通信模块400和能量管理模块300；所述铅碳储能模块200包括储能单元210、充放电转换单元220和负荷检测单元230，所述充放电转换单元220连接储能单元210，所述储能单元210用于进行充放电，所述充放电转换单元220用于实现储能单元210的充放电进行转换，所述负荷检测单元230用于对用户配电网络100及充放电转换单元进行电流及电压的检测；所述能量管理模块300分别连接储能单元210、充放电转换单元220和负荷检测单元230，所述能量管理模块300用于根据用户的峰谷时间设定所述充放电转换单元220的充放电时段，进而自动控制充放电转换单元220进行充放电转换；同时根据负荷检测单元230检测到的储能单元210的充放电功率和用户配电网络的功率状况来控制充电或放电时实时功率。

本发明中，在原有的用户配电网络中加入了充放电回路相互转换的储能系统，其中包括了铅碳储能模块200、通信模块400和能量管理模块300，通过对用户配电网络100中的负荷进行监控，可以实现整个储能系统的削峰填谷，即致使所述铅碳电池单元在谷电时段通过充电结构进行存储电能，在峰电时段通过所述放电结构放出存储的电能。

更具体地，为了能更好的解决本发明的技术问题，将所述充放电转换单元220设计成以下结构：包括双电源自动切换开关组、充电结构和放电结构，所述充电结构和所述放电结构分别连接用户配电网络，所述双电源自动切换开关组分别连接充电结构、放电结构和储能单元210；所述双电源自动切换开关组、充电结构和放电结构分别连接所述能量管理模块300，所述能量管理模块300用于根据用户的峰谷时间设定所述充放电转换单元220的充放电时段，进而自动控制充放电转换单元220进行充放电转换；同时根据负荷检测单元230检测到的储能单元210的充放电功率和用户配电网络的功率状况来控制充电或放电时实时功率，在此，能量管理模块就是能量管理系统，附图1中用EMS表示。

为了能更全面的检测到用户配电网络100的负荷，在整个系统中，将所述负荷检测单元230设置有多个，并且每个所述负荷检测单元230分别连接所述能量管理模块300，这样，每个负荷检测单元230都将检测的具体情况传输至能量管理模块300内，检测的具体情况包括：整个用户配电网络中需要检测的电流和电压，并且，负荷检测单元230会计算出所检测的电压和电流的电功率，将此电功率直接发送至能量管理模块300中，能量管理模块300根据检测到的电功率的大小执行下一步动作；本实施例中具体公开了负荷检测单元230的安装位置，如下：

如图1所示，110KV的高压交流电进入用户配电网络100中，用户配电网络100中包括了各种负荷单元，所述负荷单元至少包括两根输出总线，输出总线上连接变压器，其中一根输出总线经变压器之后连接充电结构，另一根所述输出总线经变压器之后连接放电结构，所述电网单元至少包括两根输入总线，这输入总线是用来传输110KV高压交流电的，为了能更好的监控到输入总线上的负荷，在每根输入总线和负荷单元之间设有负荷检测单元，另外，所述发电机组中的发电机连接所述负荷单元，为了监测到发电机组的情况，所述发电机组和所述负荷单元之间设有负荷检测单元；经过上述的设计，负荷检测单元能分别对输入总线、输出总线及发电机组进行电压及电流的采集，并对采集的电压及电流进行功率计算，得到功率结果，将所述功率结果通过所述通信模块400传输至所述能量管理模块300中，在此实施例中，负荷检测单元230即为传统的负荷跟踪装置，主要是对线路上的电流及电压进行采集，采集之后并计算出功率，将计算的功率通过通信模块400传输给能量管理模块300中。

本申请中，所述储能单元210为铅碳电池单元，每个铅碳电池单元内包含若干个铅碳电池组，每个铅碳电池内包含了若干个铅碳电池，每个铅碳电池并联；所述充电结构为第一变压器组，第一变压器组内包含若干个第一变压器，所述放电结构为第二变压器组，第二变压器组包含若干个第二变压器，所述双电源自动切换开关组分别连接铅碳电池单元、第一变压器组和第二变压器组；所述铅碳电池单元内的多个铅碳电池组、第一变压器组内的多个第一变压器、第二变压器组内的多个第二变压器和双电源自动切换开关组的多个双电源自动切换开关的数量一一对应，图中双电源自动切换开关用ATS表示，每个铅碳电池依次连接第一变压器、第二变压器和双电源自动切换开关，更具体地，所述双电源自动切换开关依次连接铅碳电池组、第一变压器和第二变压器；所述能量管理模块分别连接每个所述铅碳电池组(更确切的说是每个铅碳电池组中的铅碳电池)、所述双电源自动切换开关ATS、所述第一变压器和所述第二变压器，所述能量管理模块通过控制所述双电源自动切换开关切换的开合，致使所述铅碳电池单元在谷电时段通过充电结构进行存储电能，在峰电时段通过所述放电结构放出存储的电能，能充分的保证整个储能系统达到削峰填谷的目的。

具体参加附图1所示，充电结构中包括了1B#变压器、2B#变压器、3B#变压器、4B#变压器、5B#变压器，这几个变压器串联之后连接第二站进线总柜，第二站进线总柜连接第二计量柜，第二计量柜再连接负荷检测单元紧接着连接一条输出总线，放电结构中包括了1A#变压器、2A#变压器、3A#变压器、4A#变压器、5A#变压器，这几个变压器串联之后连接第一站进线总柜，第一站进线总柜连接第一计量柜，第一计量柜再连接负荷检测单元紧接着连接一条输出总线，充电结构和放电结构中的各个变压器分别连接每个铅碳电池组，为了能更好的对充电结构和放电结构进行监控，所述充电结构连接第一PT柜，所述放电结构连接第二PT柜，每个所述铅碳电池组和每个所述双电源自动切换开关之间设有储能变流器，在本实施例中，在进行充放电时，要先使储能变流器位于待机状态，然后双电源自动切换开关再进行切换操作，等切换完之后再启动储能变流器，储能变流器也就是附图1中的PCS。储能变流器是可以控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。更确切的说，每个铅碳电池组中的铅碳电池连接BMS，BMS再连接储能变流器，储能变流器再连接储能变流器空气开关(也就是图中的PCS空气开关)，之后再连接双电源自动切换开关ATS，在进行充放电时，要先使储能变流器位于待机状态，然后双电源自动切换开关再进行切换操作，等切换完之后再启动储能变流器，PCS空气开关是起保护作用。

所述充电结构和其中一个所述负荷检测单元之间设有第一站进线总柜，所述第一站进线总柜连接第一计量柜，所述第一站进线总柜连接所述能量管理模块；所述放电结构和另一个所述负荷检测单元之间设有第二站进线总柜，所述第二站进线总柜连接第二计量柜，所述第二站进线总柜连接所述能量管理模块。在本实施例中，第一站进线总柜和第二站进线总柜就是应用的其现有的功能，在此不再赘述。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种充放电回路相互转换的储能系统，应用于用户配电网络中，所述用户配电网络包括电网单元、发电机组和负荷单元，其特征在于，所述充放电回路相互转换的储能系统包括铅碳储能模块、通信模块和能量管理模块；

所述铅碳储能模块包括储能单元、充放电转换单元和负荷检测单元，所述充放电转换单元连接储能单元，所述储能单元用于进行充放电，所述充放电转换单元用于实现储能单元的充放电转换，所述负荷检测单元用于对用户配电网络的功率状态及储能单元的充放电功率进行检测；

所述能量管理模块分别连接储能单元、充放电转换单元和负荷检测单元，所述能量管理模块用于根据用户的峰谷时间设定所述充放电转换单元的充放电时段，进而自动控制充放电转换单元进行充放电转换；同时根据负荷检测单元检测到的储能单元的充放电功率和用户配电网络的功率状况来控制充电或放电时实时功率。

2.根据权利要求1所述的充放电回路相互转换的储能系统，其特征在于，所述充放电转换单元包括双电源自动切换开关组、充电结构和放电结构，所述充电结构和所述放电结构分别连接用户配电网络，所述双电源自动切换开关组分别连接充电结构、放电结构和储能单元；

所述双电源自动切换开关组、充电结构和放电结构分别连接所述能量管理模块，所述能量管理模块根据所述负荷检测单元对所述用户配电网络及所述充放电转换单元的电流及电压的检测情况，控制所述双电源自动切换开关组的开合，进而控制充电结构和放电结构的充放电状态。

3.根据权利要求2所述的充放电回路相互转换的储能系统，其特征在于，所述负荷检测单元设置有多个，每个所述负荷检测单元分别连接所述能量管理模块；

所述负荷单元至少包括两根输出总线，一根所述输出总线连接充电结构，另一根所述输出总线连接放电结构，所述电网单元至少包括两根输入总线，每根输入总线上设有负荷检测单元，所述发电机组中的发电机连接所述负荷单元，所述发电机组和所述负荷单元之间设有负荷检测单元；

所述负荷检测单元分别对输入总线、输出总线及发电机组进行电压及电流的采集，并对采集的电压及电流进行功率计算，得到功率结果，将所述功率结果通过所述通信模块传输至所述能量管理模块中。

4.根据权利要求2所述的充放电回路相互转换的储能系统，其特征在于，所述储能单元为铅碳电池单元，所述充电结构为第一变压器组，所述放电结构为第二变压器组，所述双电源自动切换开关组分别连接铅碳电池单元、第一变压器组和第二变压器组；

所述铅碳电池单元内的多个铅碳电池组、第一变压器组内的多个第一变压器、第二变压器组内的多个第二变压器和双电源自动切换开关组的多个双电源自动切换开关的数量一一对应，所述双电源自动切换开关依次连接铅碳电池组、第一变压器和第二变压器；

所述能量管理模块分别连接每个所述铅碳电池组、所述双电源自动切换开关、所述第一变压器和所述第二变压器，所述能量管理模块通过控制所述双电源自动切换开关切换的开合，致使所述铅碳电池单元在谷电时段通过充电结构进行存储电能，在峰电时段通过所述放电结构放出存储的电能。

5.根据权利要求4所述的充放电回路相互转换的储能系统，其特征在于，所述充电结构连接第一PT柜，所述放电结构连接第二PT柜。

6.根据权利要求4所述的充放电回路相互转换的储能系统，其特征在于，每个所述铅碳电池组和每个所述双电源自动切换开关之间设有储能变流器。

7.根据权利要求4所述的充放电回路相互转换的储能系统，其特征在于，所述充电结构和其中一个所述负荷检测单元之间设有第一站进线总柜，所述第一站进线总柜连接第一计量柜，所述第一站进线总柜连接所述能量管理模块。

8.根据权利要求4所述的充放电回路相互转换的储能系统，其特征在于，所述放电结构和另一个所述负荷检测单元之间设有第二站进线总柜，所述第二站进线总柜连接第二计量柜，所述第二站进线总柜连接所述能量管理模块。