一種用於平衡電網負荷的儲能系統的製作方法

2023-05-16 09:44:56 2

專利名稱：一種用於平衡電網負荷的儲能系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電網系統中的儲能系統，並且尤其涉及一種用於平衡電網負荷的
儲能系統。
背景技術：
由於工農業建設的迅猛發展和人民生活水平的提高，對電力的需求日趨增長，國家巨資建設了許多大小規模的火電廠和水電站，但仍然滿足不了電力負荷增長的迫切要求。 電網在每天不同的時段的負荷是很不均衡的，晚上6-9點是用電尖峰時間段，這樣就需要調用備用的儲能電站來為電網供電，從而滿足用電尖峰時間段的供電。目前電網中承擔調峰任務的電站主要有煤電、油電、水電及抽水蓄能電站。 這些蓄能電站中，煤電和油電儲能電站造價高、起停時間長、環境汙染比較嚴重，就電廠運行的經濟性、安全性和環保而言，煤電和油電儲能電站不宜用作調峰電廠；水電蓄能電站調峰能力較強，但可供使用的資源有限；而作為電網主力調峰電站的水電蓄能電站因佔地面積大，工期長，且受地理條件限制，其發展也受到一定程度的限制。因此，目前迫切需要一種能夠緩解供電緊張的新型儲能系統。

實用新型內容為了解決現有技術中沒有合適的儲能電站能夠承擔用電尖峰時間段的調峰任務的缺陷，本實用新型提供了一種能夠削峰填谷、平衡電網負荷從而達到調峰的目的的新型儲能系統。 本實用新型提供的一種用於平衡電網負荷的儲能系統，包括控制器、多個並聯的儲能櫃和與每個儲能櫃連接的可控開關，所述控制器用於檢測電網的頻率和相位，通過控制可控開關來實現利用電網的電能對所述儲能櫃充電以及將儲能櫃的電能以與電網的頻率和相位相同步的方式輸入到電網，以平衡電網負荷。 通過利用本實用新型提供的儲能系統，控制器通過控制可控開關來實現利用電網的電能對所述儲能櫃充電以及將儲能櫃的電能以與電網的頻率和相位相同步的方式輸入到電網，從而達到了平衡電網負荷的目的。本實用新型提供的電池儲能系統具有佔地面積小、造價低、無汙染、且安全性高的優點，很好地解決了現有的電網在用電尖峰時段無法滿足用電需求的問題。

圖1是本實用新型的一種實施例提供的儲能系統的結構示意圖； 圖2是本實用新型的一種實施例提供的儲能系統中儲能櫃的結構示意圖； 圖3是本實用新型的另一種實施例提供的儲能系統的結構示意圖； 圖4是本實用新型的另一種實施例提供的儲能系統中儲能櫃的結構示意圖。
具體實施方式
下面參考附圖詳細描述本實用新型。 如圖1至圖4所示，本實用新型一種用於平衡電網負荷的儲能系統，包括控制器3、多個並聯的儲能櫃1和與每個儲能櫃1連接的可控開關2，所述控制器3用於檢測電網的頻率和相位，通過控制可控開關利用電網的電能對所述儲能櫃充電以及將儲能櫃的電能以與電網的頻率和相位相同步的方式輸入到電網，以平衡電網負荷。 所述控制器3具有多個輸出端，每個輸出端分別與每個可控開關2的控制端連接，
所述控制器3通過控制可控開關2閉合或斷開來控制儲能系統的充放電。 所述可控開關2可以為三極體、場效應管或繼電器，所述可控開關2可以在控制器
的控制信號下閉合或者斷開來控制儲能系統的充放電。 所述儲能櫃1包括電池陣列12 ;雙向逆變系統ll，所述雙向逆變系統11用於利用電網的電能對所述電池陣列充電，以及將電池陣列12的電能輸入到電網；以及監控系統IO，用於接收所述控制器1的控制信號，控制所述雙向逆變系統11利用電網的電能對所述電池陣列12充電、以及將電池陣列12的電能以與電網的頻率和相位相同步的方式輸入到電網，以平衡電網負荷。所述電池陣列12中的電池組包括若干節串聯的電池，所述電池可以是鐵電池(即，磷酸鐵鋰電池，其額定電壓可以為3. 2V)或者其他類型的電池。所述雙向逆變系統ll用於將來自電網的交流電轉換為直流電，並利用該直流電對電池陣列12充電。所述雙向逆變系統11可以是各種結構的雙向逆變系統，只要能實現上述逆變充放電功能即可。 所述儲能櫃還1包括變壓器13，所述變壓器13與所述雙向逆變系統11連接，所述變壓器ll用於將來自電網的高壓電轉換為低壓電，並將該低壓電提供給所述雙向逆變系統11，以使所述雙向逆變系統11利用該低壓電對電池陣列充電；以及將來自所述雙向逆變系統ll的低壓電轉換為具有與電網相等的電壓的高壓電，並將該高壓電輸入到電網。[0018] 所述儲能櫃1還包括電氣及繼電保護系統14，該電氣及繼電保護系統14用於保護所述變壓器13。所述電氣及繼電保護系統14包括高壓側進線櫃保護裝置、高壓側出線櫃保護裝置、低壓側進線櫃保護裝置以及低壓側出線櫃保護裝置，其中，所述高壓側進線櫃保護裝置和高壓側出線櫃保護裝置分別設置變壓器的高壓側的進線櫃和出線櫃中，而所述低壓側進線櫃保護裝置和低壓側出線櫃保護裝置分別設置在變壓器的低壓側的進線櫃和出線櫃中。所述高壓側進線櫃保護裝置中採用一些開關器件、避雷器以及帶電顯示裝置等，具有隔離高壓電源、保證安全檢修的功能。所述高壓側出線櫃保護裝置可以採用CSP2000微機系統，以實現過流保護、電流速斷保護、高溫報警、超溫跳閘、零序電流保護等。所述低壓側進線櫃保護裝置和低壓側出線櫃保護裝置起過載長延時、短路瞬時保護的作用。所述低壓側進線櫃保護裝置和低壓側出線櫃保護裝置可分別採用可控延時開關如延時繼電器和RC延時電路等。 所述儲能櫃1還包括用於增加儲能櫃溫度的制熱系統15，所述制熱系統15分別與監控系統10和電池陣列12相連。所述儲能櫃1中的電池陣列12如果在溫度較低的環境下，比如在我國東北寒冷的冬天中工作，電池陣列12的效率也比較低下，電池陣列12需要在一定的溫度下效率最高。所述制熱系統12起到預熱的作用，當監控系統10檢測到儲能櫃中的溫度低於電池溫度效率最佳值時，控制制熱系統將儲能櫃中的溫度加熱到一定值，通常情況下為25度，然後控制系統啟動充電或放電過程。電池系統工作情況下，制熱系統 將停止工作。制熱系統包括溫度控制器和加熱器，由溫度控制器檢測儲能櫃內部溫度，當溫 度低於某一值時，將會自啟動制熱器給儲能櫃提供溫度. 所述儲能櫃1還包括用於降低儲能櫃溫度的排風系統16，所述排風系統16分別與 監控系統IO和電池陣列12相連。當儲能櫃1在炎熱條件下工作時，比如在我國南方炎熱的 夏天，所述儲能系統將產生熱量，如果熱量不及時排出儲能櫃，電氣的設備的使用壽命、性 能等都將受到威脅。根據溫度變化情況，監控系統io將控制排風系統工作，使儲能櫃維持 在一個較理想的環境下，電氣設備實現正常運行。所述排風系統16包括風扇和斷路器等，， 中風扇通過斷路器直接接在電池陣列上，如果監控系統檢測儲能櫃溫度超過某一值時，將 會自啟動風扇進行自動排風，降低儲能櫃的溫度。 所述儲能櫃1還包括照明系統18，在電池運行情況下不允許人員進入儲能櫃。在 系統運行出現故障情況下，維修人員才能進入。在儲能櫃系統維修情況下，為保證安全，外 部電源全部斷開，儲能櫃中的照明系統由自備電源提供。自備電源在系統正常運行情況下 處於浮充狀態，只有在人員進入時，才投入使用。所述照明系統包括節能燈、斷路器、自備電 源和手動按鈕等。儲能櫃正常運行時，自備電源處於浮充狀態，當系統出現故障時，維修人 員在進入儲能櫃之前將外部電源斷開，按下手動按鈕啟動自備電源，投入使用照明設備，方 便維修。 所述儲能櫃1還包括防水系統17，所述防水系統17與所述監控系統10相連，儲能 櫃的防護等級為IP55，所述防水系統包括浸水報警設備，當所述浸水報警設備監測到浸水 故障時，向監控系統10發出警報信號，所述監控系統10控制雙向逆變器11停止對直流電 和交流電之間的轉換，使儲能櫃停止工作，然後監控系統10將向控制器3發送信號，所述控 制器控制該儲能櫃對應的可控開關斷開。 所述儲能櫃可以為貨櫃式儲能櫃，多個貨櫃式儲能櫃組合起來即形成儲能系 統，所述多個貨櫃式形成的儲能系統與單一的儲能電站相比具有許多優點，其中，儲能系 統的貨櫃式儲能櫃運輸方便、佔地面積小、安全性高，可以很方便地組合成與單一的儲能 電站功率相同的儲能系統。 所述接地系統儲能櫃中配置的變壓器採用中性點不接地方式，內部設備通過接地
銅排與儲能櫃貨櫃直接連接，貨櫃與大地之間的接地電阻小於4Q。此外所述儲能櫃還
包括電池支架，所述電池支架用於固定電池陣列，使電池陣列具有防震功能，防止電池系統
在運輸過程中可能受到振動而影響電池特性。 下面根據具體實施方式
來詳細說明本實用新型 實施例一 如圖l和圖2所示，本實用新型一種用於平衡電網負荷的儲能系統包括 控制器3、多個並聯的儲能櫃1和分別與每個儲能櫃1連接的可控開關2，所述控制器3用於 檢測電網6的頻率和相位，通過控制可控開關利用電網6的電能對所述儲能櫃充電以及將 儲能櫃的電能以與電網6的頻率和相位相同步的方式輸入到電網，以平衡電網6負荷。所 述儲能系統還包括變壓器5，所述變壓器5連接在電網與所述可控開關之間，所述變壓器5 用於將來自電網的高壓電轉換為低壓電，並將該低壓電通過可控開關向儲能櫃充電；以及 將來自所述儲能櫃的低壓電轉換為具有與電網相等的電壓的高壓電，並將該高壓電輸入到 電網。所述儲能系統還包括總開關4，所述總開關4與控制器3相連；所述儲能櫃包括電池陣列；雙向逆變系統ll，該雙向逆變系統11用於利用電網的電能對所述電池陣列12充電， 以及將電池陣列的電能輸入到電網；以及監控系統IO，所述多個儲能櫃中的多個監控系統 分別與控制器的多個輸出端連接，用於接收所述控制器的控制信號，控制所述雙向逆變系 統利用電網的電能對所述電池陣列充電、以及將電池陣列的電能以與電網的頻率和相位相 同步的方式輸入到電網，以平衡電網負荷。 在控制器檢測電網電能不足，不能滿足用戶需求時，即當前時刻處於放電時間，控 制器控制總開關4閉合，控制器通過多個儲能櫃中的監控系統檢測該儲能櫃的容量是否在 放電允許範圍內，如果在放電允許範圍內，控制器控制該儲能櫃所對應的可控開關閉合，同 時控制器向儲能櫃1中的監控系統10發送控制信號，監控系統10控制所述雙向逆變系統 11對電池陣列12進行放電，控制器控制至少一個儲能櫃釋放電能通過變壓器5轉化為與電 網的頻率和相位相同步的方式輸入到電網，以平衡電網負荷；當控制器檢測電網滿足當前 用戶的需求並還有多餘電能時，則當前時刻處於充電時間時，控制器控制總開關4閉合，控 制器通過多個儲能櫃中的監控系統檢測該儲能櫃的容量是否需要充電，如果需要充電，控 制器控制該儲能櫃所對應的可控開關閉合，控制器控制監控系統通過雙向逆變系統利用電 網的電能對所述電池陣列充電；當控制器通過監控系統檢測到該儲能櫃出現異常，如電壓 過大、電流過大或者儲能櫃進水等，則控制該儲能櫃對應的可控開關斷開，使該儲能櫃停止 工作。 實施例二 如圖3和圖4所示，本實用新型一種用於平衡電網負荷的儲能系統包括 控制器3、多個並聯的儲能櫃1和與每個儲能櫃1連接的可控開關2，所述控制器3用於檢 測電網6的頻率和相位，通過控制可控開關利用電網6的電能對所述儲能櫃充電以及將儲 能櫃的電能以與電網6的頻率和相位相同步的方式輸入到電網，以平衡電網6負荷。所述 儲能系統還包括總開關4，所述總開關4與控制器3相連。所述儲能櫃包括電池陣列；雙向 逆變系統11，該雙向逆變系統11用於利用電網的電能對所述電池陣列12充電，以及將電池 陣列的電能輸入到電網；以及監控系統IO，所述多個儲能櫃中的多個監控系統分別與控制 器的多個輸出端連接，用於接收所述控制器的控制信號，控制所述雙向逆變系統利用電網 的電能對所述電池陣列充電、以及將電池陣列的電能以與電網的頻率和相位相同步的方式 輸入到電網，以平衡電網負荷。所述儲能櫃1還包括變壓器13，所述變壓器13與所述雙向 逆變系統11連接，該變壓器用於將來自電網的高壓電轉換為低壓電，並將該低壓電提供給 所述雙向逆變系統，以使所述雙向逆變系統利用該低壓電對電池陣列充電；以及將來自所 述雙向逆變系統的低壓電轉換為具有與電網相等的電壓的高壓電，並將該高壓電輸入到電 網。 在控制器檢測電網電能不足，不能滿足用戶需求時，即在當前時刻處於放電時間 時，控制器控制總開關4閉合，控制器通過多個儲能櫃中的監控系統檢測該儲能櫃的容量 是否在放電允許範圍內，如果在放電允許範圍內，控制器控制該儲能櫃所對應的可控開關 閉合，同時控制器向儲能櫃1中的監控系統10發送控制信號，監控系統10控制所述雙向逆 變系統11對電池陣列12進行放電，所述變壓器13用於將來自所述雙向逆變系統的低壓電 轉換為具有與電網相等的電壓的高壓電，並將該高壓電輸入到電網以平衡電網負荷；當控 制器檢測電網滿足當前用戶的需求並還有多餘電能時，則當前時刻處於充電時間時，控制 器控制總開關4閉合，控制器通過多個儲能櫃中的監控系統檢測該儲能櫃的容量是否需要充電，如果需要充電，控制器控制該儲能櫃所對應的可控開關閉合，控制器控制監控系統通 過雙向逆變系統利用電網的電能對所述電池陣列充電；當控制器通過監控系統檢測到該儲 能櫃出現異常，如電壓過大、電流過大或者儲能櫃進水等，則控制該儲能櫃對應的可控開關 斷開，使該儲能櫃停止工作。 本實用新型提供的儲能系統可以有效地平衡電網負荷，很好地解決了現有的電網 在用電尖峰時段無法滿足用電需求的問題。
權利要求一種用於平衡電網負荷的儲能系統，其特徵在於包括控制器、多個並聯的儲能櫃和與每個儲能櫃連接的可控開關，所述控制器用於檢測電網的頻率和相位，通過控制可控開關來實現利用電網的電能對所述儲能櫃充電以及將儲能櫃的電能以與電網的頻率和相位相同步的方式輸入到電網，以平衡電網負荷。
2. 根據權利要求l所述的儲能系統，其特徵在於所述控制器具有多個輸出端，每個輸 出端分別與每個可控開關的控制端連接，所述控制器通過控制可控開關閉合或斷開來控制 儲能系統的充放電。
3. 根據權利要求1所述的儲能系統，其特徵在於所述儲能櫃包括 電池陣列；雙向逆變系統，該雙向逆變系統用於利用電網的電能對所述電池陣列充電，以及將電 池陣列的電能輸入到電網；以及監控系統，用於接收所述控制器的控制信號，控制所述雙向逆變系統利用電網的電能 對所述電池陣列充電、以及將電池陣列的電能以與電網的頻率和相位相同步的方式輸入到 電網，以平衡電網負荷。
4. 根據權利要求3所述的儲能系統，其特徵在於所述儲能櫃還包括變壓器，所述變壓 器與所述雙向逆變系統連接，該變壓器用於將來自電網的高壓電轉換為低壓電，並將該低壓電提供給所述雙向逆變系統，以使所 述雙向逆變系統利用該低壓電對電池陣列充電；以及將來自所述雙向逆變系統的低壓電轉換為具有與電網相等的電壓的高壓電，並將該高 壓電輸入到電網。
5. 根據權利要求4所述的儲能系統，其特徵在於所述儲能櫃還包括電氣及繼電保護 系統，該電氣及繼電保護系統用於保護所述變壓器。
6. 根據權利要求3所述的儲能系統，其特徵在於所述儲能櫃還包括用於增加儲能櫃 溫度的制熱系統，所述制熱系統分別與監控系統和電池陣列相連。
7. 根據權利要求3所述的儲能系統，其特徵在於所述儲能櫃還包括用於降低儲能櫃 溫度的排風系統，所述排風系統分別與監控系統和電池陣列相連。
8. 根據權利要求3所述的儲能系統，其特徵在於所述儲能櫃還包括浸水報警設備，所 述浸水報警設備與所述監控系統連接。
9. 根據權利要求3所述的儲能系統，其特徵在於所述儲能系統還包括變壓器，所述變 壓器連接在電網與所述可控開關之間，所述變壓器用於將來自電網的高壓電轉換為低壓電，並將該低壓電通過可控開關向儲能櫃充電；以及 將來自所述儲能櫃的低壓電轉換為具有與電網相等的電壓的高壓電，並將該高壓電輸 入到電網。
10. 根據權利要求1所述的儲能系統，其特徵在於所述儲能櫃為貨櫃。
專利摘要一種用於平衡電網負荷的儲能系統，包括控制器、多個並聯的儲能櫃和分別與所述多個儲能櫃連接的多個可控開關，所述控制器用於檢測電網的頻率和相位，通過控制可控開關利用電網的電能對所述儲能櫃充電以及將儲能櫃的電能以與電網的頻率和相位相同步的方式輸入到電網，以平衡電網負荷。本實用新型提供的電池儲能電站可以有效地平衡電網負荷，很好地解決了現有的電網在用電尖峰時段無法滿足用電需求的問題。
文檔編號H02J3/28GK201438640SQ20092013242
公開日2010年4月14日 申請日期2009年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者尹韶文, 廖雲浩, 張子峰, 徐娟, 湯小華, 王營輝, 羅紅斌, 鄧林旺, 陳東紅 申請人:比亞迪股份有限公司