CN103051051A - 一种以蓄热式斯特林发动机为储能部件的eps电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种以蓄热式斯特林发动机为储能部件的EPS电源系统，它包括电网、蓄热器、输出切换装置、负载、斯特林发动机和发电机，蓄热器和输出切换装置与电网直接相连，输出切换装置的输出端与负载向连，蓄热器与斯特林发动机的加热器相连，斯特林发动机的动力输出端与发电机相连，发电机的电能输出至输出切换装置，蓄热器采用比热容较大、耐高温的蓄热材料制成。本发明制造和维护成本低，可靠性高，不会对环境造成污染，可以直接对现有EPS电源系统做升级改造，特别适合于做成大规模系统。

Description

一种以蓄热式斯特林发动机为储能部件的EPS电源系统
技术领域
本发明涉及一种EPS电源，特别是一种以吸热是斯特林发动机为储能部件的EPS电源系统。
背景技术
EPS电源又称EPS应急电源、消防应急电源，全称是Emergency Power Supply（紧急电力供给），国家新标准为FEPS，是当今重要建筑中为了电力保障和消防安全而采用的一种应急电源。EPS电源主要由输入输出单元、充电模块、电池组、逆变器、监控器和输出切换装置等部分组成，广泛应用于节能供电、大楼照明、道路交通照明、隧道照明、电力、工矿企业和消防电梯等。
EPS电源的工作原理是：在市电正常工作时，由市电经过输出切换装置给重要负荷供电，同时充电器为蓄电池进行充电或浮充；当市电断电后或电力超出供电范围，控制器启动逆变器，同时输出切换装置将市电供电状态立即切换到逆变器供电，为负荷设备提供应急供电；当市电恢复正常工作时，供电状态恢复为市电供电。EPS电源是以解决应急照明、事故照明、消防设施等一级负荷供电设备为主要目标，提供一种符合消防规范的、具有独立回路的应急供电系统，该系统能够在应急状态下提供紧急供电，用来解决照明用电或者只有一路市电缺少第二路电源，或代替发电机组构成第二电源，或作为需要第三电源的场合使用。
常见的EPS电源一般采用蓄电池作为核心储能部件，蓄电池的状态直接影响到整个电源系统能否正常工作，所以日常的维护非常重要。但是蓄电池作为储能元件对环境和使用方法有较为严格的要求，如果不能按照蓄电池的技术标准使用，蓄电池很容易提前失效。为了保证蓄电池处于正常的状态还必须定期的做放电测试，以确保蓄电池能达到所需的容量。蓄电池管理要求做到以下三个方面：一是蓄电池使用环境要保持适宜的温度：影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度，一般蓄电池生产厂家要求的最佳环境温度是20～25℃之间，虽然温度的升高对蓄电池放电能力有所提高，但付出的代价却是蓄电池的寿命大大缩短，据试验测定，环境温度一旦超过25℃，每升高10℃蓄电池的寿命就缩短一半，目前EPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸蓄电池，设计寿命普遍是3年，但实际使用中远远不到3年；二是定期充电放电：蓄电池应该每隔2～3个月完全放电一次，放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定，待一次全负荷放电完毕后再充电至满容量，但EPS电源因长期与市电相连，在供电质量高、很少发生市电故障的使用环境中，蓄电池会长期处于浮充电状态，日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低，加速老化，缩短使用寿命；三是及时更换废/坏的蓄电池：目前大中型EPS电源配备的蓄电池数量从3只到80只不等，甚至更多，这些单个的蓄电池通过电路连接构成电池组，以满足EPS直流供电的需要，在EPS连续不断的运行使用中，因性能和质量的差别，个别蓄电池性能下降、供电容量达不到要求而损坏是难免的，当电池组中某个/些蓄电池出现损坏时，维护人员应当对每只电池进行检查测试，排除损坏的蓄电池，更换新的蓄电池时，应该力求购买同厂家同型号的蓄电池，禁止防酸电池盒密封电池、不同规格的蓄电池混合使用。
一般的EPS电源都是采用多只蓄电池串联的方式来达到所需的工作电压，尤其是大功率的机型，串联蓄电池的数量更多，当串联回路中的任何一个蓄电池出现问题，或者串联回路出现断路情况，整个系统将无法正常工作。蓄电池在操作不当的时候可能会泄漏一些物质，引起环境污染，而且蓄电池价格较昂贵，尤其对大型EPS电源系统，由于使用蓄电池的数量较多，需要的投资业较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制造和维护成本低、可靠性高、无污染、能实现电能的持续供给的一种以蓄热式斯特林发动机为储能部件的EPS电源系统。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种以蓄热式斯特林发动机为储能部件的EPS电源系统，它包括电网、蓄热器、输出切换装置、负载、斯特林发动机和发电机，蓄热器和输出切换装置与电网直接相连，输出切换装置的输出端与负载向连，蓄热器与斯特林发动机的加热器相连，斯特林发动机的动力输出端与发电机相连，发电机的电能输出至输出切换装置。
本发明所述的蓄热器采用比热容较大、耐高温的蓄热材料制成。
本发明的有益效果是：该电源系统的核心储能部件为蓄热器，蓄热器的制造和维护成本都大大低于传统的蓄电池；蓄热器的储能状态检测容易，只需检测蓄热器的温度即可，蓄热器不像蓄电池一样有成组效应，不需要进行像电池组一样的串联电池组检查和更新废/坏的蓄电池，因此其可靠性高；由于蓄热材料的比热容不受充放热次数的影响，蓄热材料的蓄热能力不会随着充放热次数的增加而明显下降，因此蓄热器拥有几乎无限次的蓄热循环寿命，蓄热器在整个系统工作寿命期间无需更换，不管是长期闲置不用还是长期处于蓄热状态，均对蓄热器性能和寿命没有影响；蓄热材料易得且不会对环境造成污染，整个系统在运行过程中不会产生污染物，清洁环保；完全兼容现有的EPS电源系统，安装使用方便，储能的能源直接来自于电源，特别适合于传统的EPS电源系统升级改造；适合做成大规模的系统，只需要将蓄热器的储能量做大，系统空间越大，储能效果越好，保温越好处理；在发生断电事故时，可以快速的切换至发电机，维持电能的持续输出，保障负载安全。
附图说明
图1为本发明的系统组成框图。
具体实施方式
下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种以蓄热式斯特林发动机为储能部件的EPS电源系统，它包括电网、蓄热器、输出切换装置、负载、斯特林发动机和发电机，蓄热器和输出切换装置与电网直接相连，输出切换装置的输出端与负载向连，蓄热器与斯特林发动机的加热器相连，斯特林发动机的动力输出端与发电机相连，发电机的电能输出至输出切换装置。
本发明所述的蓄热器采用比热容较大、耐高温的蓄热材料制成。
本发明的工作原理如下：当电网正常供电时，当电网正常供电时，由电网经输出切换装置后为负载供电，同时由电网的很少一部分电能加热具有保温功能的蓄热器，使蓄热器一直处于斯特林发动机的工作温度；当电网因为故障不能正常供电时，输出切换装置立即将供电状态从市电供电切换至发电机供电状态，斯特林发动机立即启动，利用蓄热器储存的热能带动发电机发电，发电机的电能经过输出切换装置供应给负载，由于蓄热器采用比热容较大、耐高温的蓄热材料制成，其热能所发的电足以维持很长一段时间，直到电网恢复正常供电，由此达到电能的持续输出，保障负载安全的目的。

Claims (2)

1.一种以蓄热式斯特林发动机为储能部件的EPS电源系统，其特征在于：它包括电网、蓄热器、输出切换装置、负载、斯特林发动机和发电机，蓄热器和输出切换装置与电网直接相连，输出切换装置的输出端与负载向连，蓄热器与斯特林发动机的加热器相连，斯特林发动机的动力输出端与发电机相连，发电机的电能输出至输出切换装置。
2.根据权利要求1所述的一种以蓄热式斯特林发动机为储能部件的EPS电源系统，其特征在于：所述的蓄热器采用比热容较大、耐高温的蓄热材料制成。
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