CN102868211B - 供电方法和供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种供电方法和供电系统，方法包括：启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电，并为负载供电；当所述发电机组的负载率低于预设的第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第一蓄电池组为所述第二蓄电池组充电，并为所述负载供电；根据所述第一蓄电池组的电荷状态和所述第二蓄电池组的电荷状态，对所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制。本发明实施例还提供了一种供电系统。本发明实施例缩短了发电机组在低负载率状态下的运行时间，节省了因发电机组低效率产生的油耗以及因长时间运行产生的大量维护工作量，延长了蓄电池的寿命。

Description

供电方法和供电系统

技术领域

本发明涉及通信技术，尤其涉及一种供电方法和供电系统。

背景技术

小型独立柴油发电机组-蓄电池（diesel generator-battery；以下简称：DG-battery）独立供电系统通常由DG、控制系统、蓄电池和负载等组成，DG用于为负载供电以及为蓄电池充电，蓄电池通常以铅酸型蓄电池为主，也可以为容量可能不同的一组磷酸铁锂蓄电池和一组铅酸蓄电池。DG的负载率为输出功率与额定功率的比值，图1为现有技术中DG的效率与负载率的关系曲线示意图，如图1所示，DG的效率与负载率呈非线性关系，当DG工作在高负载率状态时，DG可以获得高效率，且DG在低负载率下运行时会导致低效率及维护成本增加。图2为现有技术中铅酸蓄电池在充电过程中的电压和电流曲线示意图，如图2所示，在恒流阶段，蓄电池的电流通常为0.1C，恒流阶段结束电流开始下降，在充电末期电流已很小。由此可见，在蓄电池恒流充电功率远大于负载功率的情况下，在蓄电池的充电过程中DG的负载率逐渐降低。而如果蓄电池长时间处于部分荷电状态，将会对蓄电池的寿命产生较大影响，因此通常一次充电过程需要将蓄电池充满或接近充满，而这使得DG需要在较长时间工作在低负载状态，从而形成DG工作效率与蓄电池寿命之间的矛盾。

在现有技术中，为了解决上述问题，通常增大蓄电池恒流阶段的充电电流，从而实现蓄电池的快速充电，以尽量减少蓄电池的充电时间。

然而，现有技术中只能缩短恒流阶段的充电时间，并未缩短恒流阶段结束到充电结束的充电时间，从而导致DG仍需要较长时间运行在低负载率状态。

发明内容

本发明实施例提供一种供电方法和供电系统，缩短发电机组在低负载率状态下的运行时间，节省因低效率产生的油耗，降低维护成本。

本发明实施例的第一个方面是提供一种供电方法，包括：

启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电，并为负载供电；

当所述发电机组的负载率低于预设的第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第一蓄电池组为所述第二蓄电池组充电，并为所述负载供电；

根据所述第一蓄电池组的电荷状态和所述第二蓄电池组的电荷状态，对所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制。

本发明实施例的另一个方面是提供一种供电系统，包括发电机组、第一蓄电池组、第二蓄电池组和控制系统，其中，所述控制系统包括：

第一启动模块，用于启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电，并为负载供电；

供电切换模块，用于当所述发电机组的负载率低于预设的第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第一蓄电池组为所述第二蓄电池组充电，并为所述负载供电；

供电控制模块，用于根据所述第一蓄电池组的电荷状态和所述第二蓄电池组的电荷状态，对所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制。

本发明实施例的技术效果是：在发电机组为两组蓄电池组进行充电的过程中，当发电机组的负载率低于负载率阈值时，停止发电机组的供电过程，由第一蓄电池组为第二蓄电池组充电，并为负载供电，并根据第一蓄电池组和第二蓄电池组的电荷状态，对第一蓄电池组和第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制；本实施例在发电机组的负载率较低时，停止发电机组的供电和充电过程，直接由供电系统中的第一蓄电池组对第二蓄电池组进行充电，并由第一蓄电池组对负载进行供电，当第一蓄电池组的SoC降低到一定程度时，可以切换到第二蓄电池组，由第二蓄电池组代替第一蓄电池组对负载进行供电，两个蓄电池组交替地代替发电机组为彼此充电，从而在保证供电系统正常工作的前提下，缩短了发电机组在低负载率状态下的运行时间，节省了因发电机组低效率产生的油耗，大大降低了维护成本。

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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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为现有技术中DG的效率与负载率的关系曲线示意图；

图2为现有技术中铅酸蓄电池在充电过程中的电压和电流曲线示意图；

图3为本发明供电方法实施例一的流程图；

图4为本发明供电方法实施例一中DG-battery供电系统的结构示意图；

图5为本发明供电方法实施例二的流程图；

图6为本发明供电系统实施例一的结构示意图；

图7为本发明供电系统实施例二的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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作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。

图3为本发明供电方法实施例一的流程图，如图3所示，本实施例提供了一种供电方法，可以具体包括如下步骤：

步骤301，启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电，并为负载供电。

本实施例可以具体应用于DG-battery供电系统中，在该DG-battery供电系统中配置有两组蓄电池组，即第一蓄电池组和第二蓄电池组。本实施例中的第一蓄电池组和第二蓄电池组可以具体为两组铅酸蓄电池组，也可以为一组磷酸铁锂蓄电池组和一组铅酸蓄电池组，第一蓄电池组和第二蓄电池组的容量可以相同，也可以不同。本实施例具体以容量相同的两组铅酸蓄电池组为例进行说明。图4为本发明供电方法实施例一中DG-battery供电系统的结构示意图，如图4所示，发电机组可以具体为DG，该DG-battery供电系统可以包括DG、自动转换开关（Automatic Transfer Switch；以下简称：ATS）、控制系统、第一蓄电池组、第二蓄电池组和负载，其中，在控制系统的控制之下，DG在电网无电时开始对负载进行供电，此处的负载可以具体为通信基站（Base Transceiver Station；以下简称：BTS）。本步骤为具体应用于无电网场景，控制系统通过ATS控制启动发电机组，由发电机组为供电系统中的第一蓄电池组和第二蓄电池组进行充电，同时发电机组为负载进行供电。

步骤302，当所述发电机组的负载率低于预设的第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第一蓄电池组为所述第二蓄电池组充电，并为所述负载供电。

当启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组进行充电后，根据图2所示的蓄电池充电过程可知，第一蓄电池组和第二蓄电池组的充电过程可以包括恒流充电阶段（Constant current charge）、顶充阶段（Topping Charge）和浮充阶段（Float charge），即图2中的Stage1、Stage2和Stage3。在起始的恒流充电过程中，第一蓄电池组和第二蓄电池组的充电电流基本恒定，例如维持在0.1C左右，此处的C为蓄电池组的安时容量，即恒流充电阶段的蓄电池组的充电电流较大，此时发电机组处于高负载状态，其效率也较高。随着第一蓄电池组和第二蓄电池组的电荷状态（State of Charge；以下简称：SoC）的增大，蓄电池组的充电过程由恒流充电阶段转为顶充阶段，这时第一蓄电池组和第二蓄电池组的充电电流开始降低，随着充电电流的降低，发电机组的负载率也降低。

当发电机组的负载率降低到低于预设的第一负载率阈值时，控制系统关停发电机组，停止发电机组对负载的供电过程以及对第一蓄电池组和第二蓄电池组的充电过程。其中，发电机组的负载率为发电机组的实际功率与发电机组的额定功率的比值，该第一负载率阈值可以根据实际情况预先设定，如设置为0.5，即50%，当发电机组的负载率低于第一负载率阈值时，表明发电机组的负载率较低，此时如果仍通过发电机组对第一蓄电池组和第二蓄电池组进行充电，则会导致发电机组工作效率低及维护成本增加。本实施例在发电机组的负载率较低时，停止发电机组的供电和充电过程，此时第一蓄电池组和第二蓄电池组的SoC较高，则可以直接由第一蓄电池组对第二蓄电池组进行充电，并由第一蓄电池组对负载进行供电，即由供电系统中一个蓄电池组为另一个蓄电池组充电，从而减少甚至消除发电机组工作在低负载率的比例，降低发电机组在低负载率状态下工作所产生的油耗和维护的增加。

步骤303，根据所述第一蓄电池组的电荷状态和所述第二蓄电池组的电荷状态，对所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制。

当第一蓄电池组代替发电机组对第二蓄电池组进行充电，以及对负载进行供电时，第一蓄电池组的SoC降低，第二蓄电池组的SoC增加，则本实施例中的控制系统可以根据第一蓄电池组的SoC和第二蓄电池组的SoC，对第一蓄电池组和第二蓄电池组的后续充放电过程和负载的供电过程进行控制。具体地，当第一蓄电池组的SoC降低到一定程度时，可以切换到第二蓄电池组，由第二蓄电池组代替第一蓄电池组对负载进行供电，两个蓄电池组交替地代替发电机组为彼此充电，从而在保证供电系统正常工作的前提下，可以减少发电机组的运行时间。

本实施例提供了一种供电方法，在发电机组为两组蓄电池组进行充电的过程中，当发电机组的负载率低于负载率阈值时，停止发电机组的供电过程，由第一蓄电池组为第二蓄电池组充电，并为负载供电，并根据第一蓄电池组和第二蓄电池组的电荷状态，对第一蓄电池组和第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制；本实施例在发电机组的负载率较低时，停止发电机组的供电和充电过程，直接由供电系统中的第一蓄电池组对第二蓄电池组进行充电，并由第一蓄电池组对负载进行供电，当第一蓄电池组的SoC降低到一定程度时，可以切换到第二蓄电池组，由第二蓄电池组代替第一蓄电池组对负载进行供电，两个蓄电池组交替地代替发电机组为彼此充电，从而在保证供电系统正常工作的前提下，缩短了发电机组在低负载率状态下的运行时间，节省了因发电机组低效率产生的油耗以及因长时间运行产生的大量维护工作量，大大降低了维护成本，与现有技术中蓄电池长期处于未充满状态相比，本实施例尽量将蓄电池保持在充满状态，延长了蓄电池的寿命。

图5为本发明供电方法实施例二的流程图，如图5所示，本实施例提供了一种供电方法，可以具体包括如下步骤：

步骤501，启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电，并为负载供电。

在本实施例中，在DG-battery供电系统中配置有第一蓄电池组和第二蓄电池组两组蓄电池，发电机组可以具体为DG。本步骤具体应用于系统无电网场景，控制系统启动发电机组，由发电机组为供电系统中的第一蓄电池组和第二蓄电池组进行充电，同时发电机组为负载进行供电。需要指出的是，本实施例中的供电方法为一个周期性过程，此处以一个完整的周期为例对该供电方法进行说明，具体地，步骤501-505为上半周期，步骤506-509为下半周期。

进一步地，在上述步骤501之前，可以先进行系统配置，即配置DG的额定容量、蓄电池组的容量、控制系统的额定功率以及其他宏观控制参数。具体地，可以先确定第一蓄电池组和第二蓄电池组的容量以及发电机组的额定容量。具体可以根据负载功率和第一蓄电池组的单次放电时间来确定第一蓄电池组的容量，根据负载功率和第二蓄电池组的单次放电时间来确定第二蓄电池组的容量。其中，此处的负载功率可以具体为负载的额定功率；第一蓄电池组的单次放电时间或第二蓄电池组的单次放电时间可以为负载所需的单次放电时间，其可以根据供电系统中配置的负载来设定，同时还要考虑多种因素来确定，如客户需求、蓄电池寿命等。根据负载功率和上述单次放电时间可以确定第一蓄电池组和第二蓄电池组的容量，具体确定方法可以采用现有的方法，此处不再赘述。然后，根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第一蓄电池组的容量，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第一蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值。或者，根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第二蓄电池组的容量，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第二蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值。其中，充电倍率可以为根据实际情况预先设定的，如设置为0.1；由于第一蓄电池组和第二蓄电池组的规格完全相同，则蓄电池均充电压为第一蓄电池组或第二蓄电池组的蓄电池均充电压，其略高于系统额定电压；发电机组的额定容量可以具体为DG的额定容量，控制系统的功率变换效率可以具体为控制系统执行交流电（Alternating Current；以下简称：AC）/直流电（Direct Current；以下简称：DC）功能时的效率。在本实施例中，负载以额定功率工作，具体可以采用下述公式（1）所示的等式关系来表示上述各参数之间的关系：

$R_{\mathrm{load}}\×C_{\mathrm{DG}}=\frac{L+\frac{X\×Q\×T}{1000}\×2}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{AC}-\mathrm{DC}}}---\left(1\right)$

其中，R_load为所述发电机组的负载率，C_DG为所述发电机组的额定容量(kW)，L为所述负载功率(kW)，X为所述充电倍率，Q为所述第一蓄电池组或所述第二蓄电池组的容量(AH)，T为所述蓄电池均充电压(V)，η_AC-DC为所述控制系统的功率变换效率。

由上述公式（1）可以对系统进行配置，使得第一蓄电池组或第二蓄电池组在恒流充电时发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值，此处的第二负载率阈值可以根据实际情况来设定，如设置为0.9。即为了使得发电机组在第一蓄电池组或第二蓄电池组以0.1C充电电流进行恒流充电时的负载率能达到0.9，可以通过上述公式（1）计算得到相应的发电机组的额定容量，然后将发电机组的额定容量配置为计算得到的容量C_DG。

步骤502，当所述发电机组的负载率低于预设的第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第一蓄电池组为所述第二蓄电池组充电，并为所述负载供电。

当发电机组的负载率低于预设的第一负载率阈值时，此处可以将第一负载率阈值设定为0.5，为了缩短发电机组在低负载率状态下的运行时间，关停该发电机组，即停止发电机组对第一蓄电池组和第二蓄电池组的充电过程以及对负载的供电过程。同时，在控制系统的控制之下，由供电系统中的第一蓄电池组为第二蓄电池组充电，此处的第一蓄电池组可以为供电系统中配置的任一蓄电池组，第二蓄电池组则为供电系统中配置的另一个蓄电池组。当发电机组的负载率低于0.5时，由第一蓄电池组代替发电机组为第二蓄电池组充电，同时由第一蓄电池组代替发电机组为负载供电，从而可以减少发电机组的运行时间，对于DG来说可以节省柴油及减少维护。

步骤503，当所述第二蓄电池组的电荷状态达到预设的电荷上限阈值时，停止所述第二蓄电池组的充电过程。

在第一蓄电池组对第二蓄电池组进行充电的过程中，第一蓄电池组处于放电状态，其电荷量在逐渐减少，即SoC减小，第二蓄电池组处于充电状态，其电荷量在逐渐增加，即SoC增大。当第二蓄电池组的电荷状态达到预设的电荷上限阈值SOC_{charge_set}时，该电荷上限阈值可以设定为1或接近1的数值，如将电荷上限阈值设定为0.97，此时表明第二蓄电池组已充满或接近充满，则可以停止第二蓄电池组的充电过程，即停止第一蓄电池组对第二蓄电池组的充电过程，而仅由第一蓄电池组对负载进行供电。

步骤504，当所述第一蓄电池组的电荷状态小于预设的电荷下限阈值时，停止所述第一蓄电池组的放电过程，由所述第二蓄电池组为所述负载供电。

在第一蓄电池仅负载进行供电的过程中，第一蓄电池仍处于放电状态，其电荷量逐渐减小。当第一蓄电池组的电荷状态小于预设的电荷下限阈值SOC_{discharge_set}时，该电荷下限阈值可以设定为0.4，为了不使第一蓄电池组中的电荷量降为0，此时控制系统控制关停第一蓄电池组，即停止第一蓄电池组的放电过程。同时，控制系统控制启动第二蓄电池组，由第二蓄电池组代替第一蓄电池组为负载供电，这样可以保证负载一直在线，不会因发电机组或第一蓄电池组的关停而断电，同时也可以充分利用第一蓄电池组和第二蓄电池组，通过二者的交替放电过程来对负载进行供电，以进一步缩短发电机组的工作时间。

步骤505，当所述第二蓄电池组的电荷状态小于预设的电荷下限阈值时，停止所述第二蓄电池组的放电过程，启动所述发电机组为所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组充电。

在第二蓄电池组对负载进行供电的过程中，第二蓄电池组的电荷量逐渐降低，即其SOC逐渐减小。当第二蓄电池组的电荷状态小于预设的电荷下限阈值SOC_{discharge_set}时，该电荷下限阈值可以设定为0.4，为了不使第二蓄电池组中的电荷量降为0，此时控制系统控制关停第二蓄电池组，即停止第二蓄电池组的放电过程。同时，控制系统启动发电机组，由发电机组对第一蓄电池组和第二蓄电池组进行充电，开始下半周期的供电过程。由此可见，在上半周期中，当发电机组的负载率较低时，通过第一蓄电池组或第二蓄电池组来代替发电机组进行相互充电以及为负载供电，从而缩短了发电机组工作在低负载率状态的时间。

步骤506，当所述发电机组的负载率低于所述第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第二蓄电池组为所述第一蓄电池组充电，并为所述负载供电。

当启动发电机组同时对第一蓄电池组和第二蓄电池组进行充电时，第一蓄电池组和第二蓄电池组处于充电状态，二者的电荷量同时增加，第一蓄电池组或第二蓄电池组又进入图2所示的恒流充电阶段，此时第一蓄电池组或第二蓄电池组的充电电流较大，因此发电机组工作在高负载率状态。随着第一蓄电池组和第二蓄电池组的SoC的增大，蓄电池组的充电过程由恒流充电阶段转为顶充阶段，这时第一蓄电池组和第二蓄电池组的充电电流开始降低，随着充电电流的降低，发电机组的负载率也降低。当发电机组的负载率低于第一负载率阈值时，控制系统关停发电机组，停止发电机组对负载的供电过程以及对第一蓄电池组和第二蓄电池组的充电过程。该第一负载率阈值可以根据实际情况预先设定，如设置为0.5，当发电机组的负载率低于第一负载率阈值时，表明发电机组的负载率较低，此时如果仍通过发电机组对第一蓄电池组和第二蓄电池组进行充电，则会导致发电机组中柴油等不完全燃烧，同时也增加维护成本。本实施例在发电机组的负载率较低时，停止发电机组的供电和充电过程，此时第一蓄电池组和第二蓄电池组的SoC较高，则可以直接由第二蓄电池组对第一蓄电池组进行充电，并由第二蓄电池组对负载进行供电，从而减少甚至消除发电机组工作在低负载率的比例，降低发电机组在低负载率状态下工作所产生的油耗。

步骤507，当所述第一蓄电池组的电荷状态达到所述电荷上限阈值时，停止所述第一蓄电池组的充电过程。

在第二蓄电池组对第一蓄电池组进行充电的过程中，第二蓄电池组处于放电状态，其SoC逐渐减小，第一蓄电池组处于充电状态，其SoC逐渐增大。当第一蓄电池组的电荷状态达到电荷上限阈值SOC_{charge_set}时，表明第一蓄电池组已充满或接近充满，则可以停止第二蓄电池组对第一蓄电池组的充电过程，而仅由第二蓄电池组对负载进行供电。

步骤508，当所述第二蓄电池组的电荷状态小于所述电荷下限阈值时，停止所述第二蓄电池组的放电过程，由所述第一蓄电池组为所述负载供电。

在第二蓄电池仅负载进行供电的过程中，第二蓄电池仍处于放电状态，当第二蓄电池组的电荷状态小于电荷下限阈值SOC_{discharge_set}时，控制系统控制关停第二蓄电池组，即停止第二蓄电池组的放电过程。同时，控制系统控制启动第一蓄电池组，由第一蓄电池组代替第二蓄电池组为负载供电，这样可以保证负载一直在线，不会因发电机组或第二蓄电池组的关停而断电，同时也可以充分利用第一蓄电池组和第二蓄电池组，通过二者的交替放电过程来对负载进行供电，以进一步缩短发电机组的工作时间。

步骤509，当所述第一蓄电池组的电荷状态小于所述电荷下限阈值时，停止所述第一蓄电池组的放电过程，并返回步骤501依次循环执行上述各步骤。

在第一蓄电池组对负载进行供电的过程中，第一蓄电池组的电荷量逐渐降低，即其SOC逐渐减小。当第一蓄电池组的电荷状态小于预设的电荷下限阈值SOC_{discharge_set}时，控制系统控制关停第一蓄电池组，即停止第一蓄电池组的放电过程。此时便完成了下半周期的供电过程，相当于完成了一个完整周期的供电过程，并返回步骤501开始下一个周期的供电过程。由此可见，在下半周期中，当发电机组的负载率较低时，通过第一蓄电池组或第二蓄电池组来代替发电机组进行相互充电以及为负载供电，从而缩短了发电机组工作在低负载率状态的时间。

下述将以一个具体的例子来说明本实施例相比于现有技术所能达到的技术效果，如下表1所示为一个BTS的DG-battery供电系统的规格参数示例：

表1一个BTS的DG-battery供电系统的规格参数示例

部件	数量	规格
			BTS	1	2.5KW DC
直通风	1	120W
			DG	1	13KVA(10.4KW)
胶体蓄电池	2组	490AH/48V/组
			AC-DC	1	200A/48VηAC-DC＝0.92

假设DG-battery供电系统中的负载为BTS和直通风部件，发电机组具体为DG，蓄电池组具体为2组胶体蓄电池，控制系统中包括AC-DC模块。其中，负载功率为BTS的功率2.5kW与直通风部件的功率120W之和，控制系统的效率为0.92，单组蓄电池的容量为490AH，按照上述公式（1）可以计算得到在蓄电池以0.1C为充电电流进行恒流充电过程中，当DG的容量配置为9.8kW时，DG的负载率为0.9，按照DG的产品规格取10.4kW为DG的功率。当DG的负载率为0.5，充电倍率为0.04时，可以获取到总充电电流为0.04*490*2=39A，则每组蓄电池的充电电流为19.5A，此时通过上述图2可以估计得到当前充电电流对应的SOC_high为0.97，为了缩短DG在低负载率状态下的运行时间，则关停DG。根据本发明的上述实施例，当DG关停后，由其中一组蓄电池组为另一组蓄电池组进行充电，并为负载供电，当另一组蓄电池组被充电后。放电的一组蓄电池组持续放电至SOC_low=0.4，单组电池的放电时间可以采用下述公式（2）计算得到：

$\mathrm{time}=\frac{({\mathrm{SOC}}_{\mathrm{high}}-{\mathrm{SOC}}_{\mathrm{low}})\×Q\×V_{\mathrm{rated}}/1000}{L}---\left(2\right)$

其中，V_rated为蓄电池额定电压48V，认为已经计入蓄电池充放电效率，则通过上述公式可以计算得到单组蓄电池的放电时间为5.34h，两组放电时间10.67h。由此可见，本实施例通过第一蓄电池组和第二蓄电池组代替DG相互充电，并为负载供电，使得DG可以少运行5h，大大节省了柴油和维护成本。

对于本发明，蓄电池从SOC=0.97充至SOC=1吸收很少电量，量级在1Wh，相比于原充放电规则，两组蓄电池停止充电后有很少一部分电量消耗在蓄电池互充的损耗上，因此粗估两组蓄电池电池放电时间之和为10.5h，比原10.67h略少，但是每组蓄电池每隔一个循环就会得到一次均充，这在DG工作时间基本不增加的情况下，对蓄电池大有裨益，换个角度说，在保证蓄电池寿命的前提下，对于在蓄电池均充过程中末梢的约5h，不需要DG工作，显著省油省维护。

本实施例提供了一种供电方法，在发电机组为两组蓄电池组进行充电的过程中，当发电机组的负载率低于负载率阈值时，停止发电机组的供电过程，由第一蓄电池组为第二蓄电池组充电，并为负载供电，并根据第一蓄电池组和第二蓄电池组的电荷状态，对第一蓄电池组和第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制；本实施例缩短了发电机组在低负载率状态下的运行时间，节省了因发电机组低效率产生的油耗以及因长时间运行产生的大量维护工作量，大大降低了维护成本，与现有技术中蓄电池长期处于未充满状态相比，本实施例尽量将蓄电池保持在充满状态，延长了蓄电池的寿命。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图6为本发明供电系统实施例一的结构示意图，如图6所示，本实施例提供了一种供电系统，可以具体执行上述方法实施例一中的各个步骤，此处不再赘述。本实施例提供的供电系统可以具体包括发电机组1、第一蓄电池组2、第二蓄电池组3和控制系统4。其中，控制系统4包括第一启动模块41、供电切换模块42和供电控制模块43。其中，第一启动模块41用于启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电，并为负载供电。供电切换模块42用于当所述发电机组的负载率低于预设的第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第一蓄电池组为所述第二蓄电池组充电，并为所述负载供电。供电控制模块43用于根据所述第一蓄电池组的电荷状态和所述第二蓄电池组的电荷状态，对所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制。

图7为本发明供电系统实施例二的结构示意图，如图7所示，本实施例提供了一种供电系统，可以具体执行上述方法实施例二或实施例三中的各个步骤，此处不再赘述。本实施例提供的供电系统在上述图6所示的基础之上，供电控制模块43可以具体包括第一充电停止单元431、第一放电停止单元432和第二放电停止单元433。其中，第一充电停止单元431用于当所述第二蓄电池组的电荷状态达到预设的电荷上限阈值时，停止所述第二蓄电池组的充电过程。第一放电停止单元432用于当所述第一蓄电池组的电荷状态小于预设的电荷下限阈值时，停止所述第一蓄电池组的放电过程，由所述第二蓄电池组为所述负载供电。第二放电停止单元433用于当所述第二蓄电池组的电荷状态小于预设的电荷下限阈值时，停止所述第二蓄电池组的放电过程，启动所述发电机组为所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组充电。

进一步地，本实施例中的供电控制模块43还包括供电切换单元434、第二充电停止单元435、第三放电停止单元436和第四放电停止单元437。其中，供电切换单元434用于当所述发电机组的负载率低于所述第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第二蓄电池组为所述第一蓄电池组充电，并为所述负载供电。第二充电停止单元435用于当所述第一蓄电池组的电荷状态达到所述电荷上限阈值时，停止所述第一蓄电池组的充电过程。第三放电停止单元436用于当所述第二蓄电池组的电荷状态小于所述电荷下限阈值时，停止所述第二蓄电池组的放电过程，由所述第一蓄电池组为所述负载供电。第四放电停止单元437用于当所述第一蓄电池组的电荷状态小于所述电荷下限阈值时，停止所述第一蓄电池组的放电过程，启动所述发电机组为所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组充电，并依次循环执行上述步骤。

进一步地，本实施例提供的控制系统4还包括容量确定模块44和配置模块45。其中，容量确定模块44用于在所述启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电之前，根据负载功率和第一蓄电池组的容量，根据负载功率和第二蓄电池组的单次放电时间确定所述第二蓄电池组的容量。配置模块45用于根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第一蓄电池组的容量，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第一蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值；或者，配置模块45用于根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第二蓄电池组的容量，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第二蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值。

具体地，本实施例中的配置模块45具体用于根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第一蓄电池组，并采用上述公式（1）所示的条件，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第一蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值。或者，本实施例中的配置模块45具体用于根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第二蓄电池组的容量，并采用上述公式（1）所示的条件，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第二蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值。

本实施例提供了一种供电系统，在发电机组为两组蓄电池组进行充电的过程中，当发电机组的负载率低于负载率阈值时，停止发电机组的供电过程，由第一蓄电池组为第二蓄电池组充电，并为负载供电，并根据第一蓄电池组和第二蓄电池组的电荷状态，对第一蓄电池组和第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制；本实施例缩短了发电机组在低负载率状态下的运行时间，节省了因发电机组低效率产生的油耗以及因长时间运行产生的大量维护工作量，大大降低了维护成本，与现有技术中蓄电池长期处于未充满状态相比，本实施例尽量将蓄电池保持在充满状态，延长了蓄电池的寿命。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种供电方法，其特征在于，包括：

启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电，并为负载供电；

当所述发电机组的负载率低于预设的第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第一蓄电池组为所述第二蓄电池组充电，并为所述负载供电；

根据所述第一蓄电池组的电荷状态和所述第二蓄电池组的电荷状态，对所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制，包括：

当所述第二蓄电池组的电荷状态达到预设的电荷上限阈值时，停止所述第二蓄电池组的充电过程；

当所述第一蓄电池组的电荷状态小于预设的电荷下限阈值时，停止所述第一蓄电池组的放电过程，由所述第二蓄电池组为所述负载供电；

当所述第二蓄电池组的电荷状态小于所述预设的电荷下限阈值时，停止所述第二蓄电池组的放电过程，启动所述发电机组为所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组充电；

其中，在所述停止所述第二蓄电池组的放电过程，启动所述发电机组为所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组充电之后，还包括：

当所述发电机组的负载率低于所述第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第二蓄电池组为所述第一蓄电池组充电，并为所述负载供电；

当所述第一蓄电池组的电荷状态达到所述电荷上限阈值时，停止所述第一蓄电池组的充电过程；

当所述第二蓄电池组的电荷状态小于所述电荷下限阈值时，停止所述第二蓄电池组的放电过程，由所述第一蓄电池组为所述负载供电；

当所述第一蓄电池组的电荷状态小于所述电荷下限阈值时，停止所述第一蓄电池组的放电过程，启动所述发电机组为所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组充电，并依次循环执行上述步骤，也即从启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电并为负载供电开始依次执行上述步骤，并且，依次循环执行上述所有步骤。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电之前，还包括：

根据负载功率和第一蓄电池组的单次放电时间确定所述第一蓄电池组的容量，根据负载功率和第二蓄电池组的单次放电时间确定所述第二蓄电池组的容量；

根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第一蓄电池组的容量配置所述发电机组的额定容量，以使所述第一蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值；或者，根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第二蓄电池组的容量，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第二蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第一蓄电池组的容量配置所述发电机组的额定容量，以使所述第一蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值；或者，根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第二蓄电池组的容量，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第二蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值，具体包括：

根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第一蓄电池组的容量配置所述发电机组的额定容量，并采用下述等式所示的条件，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第一蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值：

$R_{\mathrm{load}}\×C_{\mathrm{DG}}=\frac{L+\frac{X\×Q_1\×T}{1000}\×2}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{AC}-\mathrm{DC}}}$

其中，R_load为所述发电机组的负载率，C_DG为所述发电机组的额定容量，L为所述负载功率，X为所述充电倍率，Q₁为所述第一蓄电池组的容量，T为所述蓄电池均充电压，η_AC-DC为所述控制系统的功率变换效率；或者，

根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第二蓄电池组的容量，并采用下述等式所示的条件，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第二蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值：

$R_{\mathrm{load}}\×C_{\mathrm{DG}}=\frac{L+\frac{X\×Q_2\×T}{1000}\×2}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{AC}-\mathrm{DC}}}$

其中，R_load为所述发电机组的负载率，C_DG为所述发电机组的额定容量，L为所述负载功率，X为所述充电倍率，Q₂为所述第二蓄电池组的容量，T为所述蓄电池均充电压，η_AC-DC为所述控制系统的功率变换效率。

4.一种供电系统，其特征在于，包括发电机组、第一蓄电池组、第二蓄电池组和控制系统，其中，所述控制系统包括：

第一启动模块，用于启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电，并为负载供电；

供电切换模块，用于当所述发电机组的负载率低于预设的第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第一蓄电池组为所述第二蓄电池组充电，并为所述负载供电；

供电控制模块，用于根据所述第一蓄电池组的电荷状态和所述第二蓄电池组的电荷状态，对所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组的充放电过程和负载的供电过程进行控制，包括：

第一充电停止单元，用于当所述第二蓄电池组的电荷状态达到预设的电荷上限阈值时，停止所述第二蓄电池组的充电过程；

第一放电停止单元，用于当所述第一蓄电池组的电荷状态小于预设的电荷下限阈值时，停止所述第一蓄电池组的放电过程，由所述第二蓄电池组为所述负载供电；

第二放电停止单元，用于当所述第二蓄电池组的电荷状态小于所述预设的电荷下限阈值时，停止所述第二蓄电池组的放电过程，启动所述发电机组为所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组充电；

所述供电控制模块还包括：

供电切换单元，用于当所述发电机组的负载率低于所述第一负载率阈值时，停止所述发电机组的供电过程，由所述第二蓄电池组为所述第一蓄电池组充电，并为所述负载供电；

第二充电停止单元，用于当所述第一蓄电池组的电荷状态达到所述电荷上限阈值时，停止所述第一蓄电池组的充电过程；

第三放电停止单元，用于当所述第二蓄电池组的电荷状态小于所述电荷下限阈值时，停止所述第二蓄电池组的放电过程，由所述第一蓄电池组为所述负载供电；

第四放电停止单元，用于当所述第一蓄电池组的电荷状态小于所述电荷下限阈值时，停止所述第一蓄电池组的放电过程，启动所述发电机组为所述第一蓄电池组和所述第二蓄电池组充电，并依次循环执行上述步骤，也即从启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电并为负载供电开始依次执行上述步骤，并且，依次循环执行上述所有步骤。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制系统还包括：

容量确定模块，用于在所述启动发电机组为第一蓄电池组和第二蓄电池组充电之前，根据负载功率和第一蓄电池组的单次放电时间确定所述第一蓄电池组的容量，根据负载功率和第二蓄电池组的单次放电时间确定所述第二蓄电池组的容量；

配置模块，用于根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第一蓄电池组的容量，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第一蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值；或者，用于根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第二蓄电池组的容量，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第二蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述配置模块具体用于根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第一蓄电池组，并采用下述等式所示的条件配置所述发电机组的额定容量，以使所述第一蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值：

$R_{\mathrm{load}}\×C_{\mathrm{DG}}=\frac{L+\frac{X\×Q_1\×T}{1000}\×2}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{AC}-\mathrm{DC}}}$

其中，R_load为所述发电机组的负载率，C_DG为所述发电机组的额定容量，L为所述负载功率，X为所述充电倍率，Q₁为所述第一蓄电池组的容量，T为所述蓄电池均充电压，η_AC-DC为所述控制系统的功率变换效率；或者，

所述配置模块具体用于根据所述负载功率、充电倍率、蓄电池均充电压、控制系统的工作效率以及所述第二蓄电池组的容量，并采用下述等式所示的条件，配置所述发电机组的额定容量，以使所述第二蓄电池组在恒流充电时所述发电机组的负载率为预设的第二负载率阈值：

$R_{\mathrm{load}}\×C_{\mathrm{DG}}=\frac{L+\frac{X\×Q_2\×T}{1000}\×2}{{\mathrm{\η}}_{\mathrm{AC}-\mathrm{DC}}}$

其中，R_load为所述发电机组的负载率，C_DG为所述发电机组的额定容量，L为所述负载功率，X为所述充电倍率，Q2为所述第二蓄电池组的容量，T为所述蓄电池均充电压，η_AC-DC为所述控制系统的功率变换效率。