CN105703435B - 储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种储能系统，包括用于对储能单元进行充电的充电单元、至少一个储能单元、至少一个逆变单元及控制单元；储能单元采用超级电容进行储能；控制单元用于获取多个储能单元储存电量，在储能单元储存电量达到设定阈值，关断充电单元；控制单元还在逆变单元工作时，关断所充电单元变单元。本发明技术方案提高了储能系统的瞬间输出功率。
Description
技术领域
本发明涉及储能技术领域，特别涉及一种储能系统。
背景技术
目前市场上的储能系统通常采用电池进行储能，这些采用电池储能的储能系统由于电池本身放电速度较慢，在一定电池体积要求下，储能系统的负载功率较大或负载功率瞬间波动时，电池储能系统不能满足负载的功率要求，导致负载不能正常工作。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种储能系统，旨在提高储能系统的瞬间输出功率。
为实现上述目的，本发明提出了一种储能系统，包括充电单元、至少一个储能单元、至少一个逆变单元及控制单元；所述储能单元采用超级电容进行储能；其中
所述充电单元，用于将电网输入的交流电进行整流斩波后，对所述储能单元进行充电；
所述逆变单元，用于将储能单元输出的直流电逆变为交流电后提供给负载；
所述控制单元，用于获取多个储能单元储存电量情况，在储能单元储存电量达到设定阈值，关断所述充电单元；所述控制单元还在所述逆变单元工作时，关断所充电单元变单元。
优选地，所述充电单元的输入端接入电网，所述充电单元的输出端与所述逆变单元输入端连接；所述逆变单元的输出端连接负载；所述储能单元与所述充电单元和所述逆变单元连接的公共端点连接；所述控制单元分别与所述充电单元、所述逆变单元及所述储能单元连接。
优选地，所述储能系统还包括放电单元，所述放电单元与所述充电单元和所述逆变单元连接的公共端点连接。
优选地，所述储能系统包括六个储能单元、第一输电线及第二输电线；多个所述储能单元均包括第一端及第二端，所述储能单元的第一端都与所述第一输电线连接，所述储能单元的第二端都与所述第二输电线连接。
优选地，所述储能系统还包括第一开关单元及第二开关单元，所述第一开关单元的第一输入端与所述第一输电线的第一端连接，所述第一开关单元的第二输入端与所述第二输电线的第一端连接；所述第一开关单元的第一输出端及第二输出端都与所述逆变单元连接；所述第二开关单元的第一输入端与所述第一输电线的第二端连接，所述第二开关单元的第二输入端与所述第二输电线的第二端连接，所述第二开关单元的第一输出端及第二输出端都与所述逆变单元连接。
优选地，所述储能系统包括六个逆变单元，其中三个所述逆变单元组成第一逆变组，另外三个所述逆变单元组成第二逆变组；
所述第一逆变组中三个所述逆变单元的第一输入端都与所述第一开关单元的第一输出端连接，所述第一逆变组中的三个所述逆变单元的的第二输入端都与所述第一开关单元的第二输出端连接；
所述第二逆变组中三个所述逆变单元的第一输入端都与所述第二开关单元的第一输出端连接，所述第二逆变组中的三个所述逆变单元的第二输入端都与所述第二开关单元的第二输出端连接。
优选地，所述第一开关单元包括第一断路器，所述第一断路器的第一输入端与所述第一输电线的第一端连接，所述第一断路器的第二输入端与所述第二输电线的第二端连接；所述第一断路器的第一输出端分别与所述第一逆变组中三个所述逆变单元的第一输入端连接，所述第一断路器的第二输出端分别与所述第一逆变组中三个所述逆变单元的第二输入端连接；
所述第二开关单元包括第二断路器，所述第二断路器的第一输入端与所述第一输电线的第二端连接，所述第二断路器的第二输入端与所述第二输电线的第二端连接；所述第二断路器的第一输出端分别与所述第二逆变组中三个所述逆变单元的第一输入端连接，所述第二断路器的第二输出端分别与所述第二逆变组中三个所述逆变单元的第二输入端连接。
优选地，所述第一开关单元还包括两个软启电路，所述第一断路器的第一输入端和第一输出端之间、所述第一断路器的第二输入端和第二输出端之间分别并联有所述软启电路；所述第二开关单元还包括两个所述软启电路，所述第二断路器的第一输入端和第一输出端之间、所述第二断路器的第二输入端和第二输出端之间分别并联有所述软启电路；
所述软启电路包括电阻、熔断器及接触器；所述熔断器的第一端为所述软启电路的第一端，所述熔断器的第二端经所述接触器与所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端为所述软启电路的第二端。
优选地，所述放电单元包括第一输出端及第二输出端，所述放电单元的第一输出端与一熔断器的一端连接，所述熔断器的另一端经一接触器与所述第一输电线连接；所述放电单元的第二输出端与一熔断器的一端连接，所述熔断器的另一端经一接触器与所述第二输电线连接。
优选地，所述充电单元包括第一输出端及第二输出端，所述充电单元的第一输出端与一熔断器的一端连接，所述熔断器的另一端经一接触器与所述第一输电线连接；所述充电单元的第二输出端与一熔断器的一端连接，所述熔断器的另一端经一接触器与所述第二输电线连接。
优选地，多个所述储能单元的第一端均经一熔断器与所述第一输电线连接，多个所述储能单元的第二端均经一熔断器与所述第二输电线连接。
本发明技术方案通过设置充电单元、至少一个储能单元、至少一个逆变单元及控制单元，形成了一种储能系统。所述充电单元将电网电能进行整流滤波后变为直流电，给所述储能单元充电，控制单元关断所述逆变单元；所述储能单元电量达到设定阈值时，所述控制单元关断所述充电单元，停止给所述储能单元充电；在需要对负载进行供电时，所述控制单元控制逆变单元开启对负载进行供电。该储能单元采用超级电容进行储能，具有储能容量大，放电速度快，储能系统具有很大的瞬间输出功率，满足了负载对大功率的要求。
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的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明储能系统一实施例的功能模块图；
图2为本发明储能系统一实施例的电路结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 充电单元 | 10 | 软启电路 |
| 200 | 储能单元 | FU | 熔断器 |
| 300 | 逆变单元 | KM | 接触器 |
| 400 | 控制单元 | R | 电阻 |
| 500 | 放电单元 | QF1 | 第一断路器 |
| 600 | 第一开关单元 | QF2 | 第二断路器 |
| 700 | 第二开关单元 | L1 | 第一输电线 |
| 800 | 通信单元 | L2 | 第二输电线 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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。
需要说明，如在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种储能系统。
参照图1，在本发明实施例中，该储能系统包括充电单元100、至少一个储能单元200、至少一个逆变单元300、及控制单元400；所述储能单元200采用超级电容进行储能。
其中，所述充电单元100用于将电网输入的交流电进行整流斩波后，对所述储能单元200进行充电；所述逆变单元300，用于将储能单元200输出的直流电逆变为交流电后提供给负载；所述控制单元400，用于获取多个储能单元200的储存电量情况，在储能单元200储存电量达到设定阈值，关断所述充电单元100；所述控制单元400还在所述逆变单元300工作时，关断所充电单元100。
本实施例中，所述控制单元400通过检测储能单元200的电压值来获取储能单元200的储存电量。
需要说明的是，该储能系统可应用于新型能源发电站，例如太阳能发电站，在光照强度高时，通过储能系统将多余的太阳能转换成电能后储存起来。在阴雨天气时，在将储能系统中的电能释放出。
本发明技术方案通过设置所述充电单元100、至少一个所述储能单元200、至少一个所述逆变单元300及所述控制单元400，形成了一种储能系统。所述充电单元100将电网电能进行整流滤波后变为直流电，给所述储能单元200充电，控制单元400关断所述逆变单元300；所述储能单元200电量达到设定阈值时，所述控制单元400关断所述充电单元100，停止给所述储能单元200充电；在需要对负载进行供电时，所述控制单元400控制逆变单元300开启对负载进行供电。该储能单元200采用超级电容进行储能，具有储能容量大，放电速度快，储能系统具有很大的瞬间输出功率，满足了负载对大功率的要求。
进一步地，所述充电单元100的输入端接入电网，所述充电单元100的输出端分别与所述逆变单元300的输入端连接；所述逆变单元300的输出端连接负载；所述储能单元200与所述充电单元100和所述逆变单元300连接的公共端点连接；所述控制单元400分别与所述充电单元100、所述逆变单元300及所述储能单元200连接。
参照图2，进一步地，所述储能系统还包括放电单元500，所述放电单元500与所述充电单元100和所述逆变单元300连接的公共端点连接。
需要说明的是，在储能系统需要进行维修时，需要将储能单元200中的剩余电能通过放电单元500消耗释放，以保证维修人员不触电。
具体地，本实施例中，所述储能系统包括六个储能单元200、第一输电线L1及第二输电线L2；多个所述储能单元200均包括第一端及第二端，所述储能单元200的第一端与所述第一输电线L1连接，所述储能单元200的第二端与所述第二输电线L2连接。
需要说明的是，六个储能单元200相互并联，可以同时进行充电或放电，增大了瞬时放电功率，减少了充电时间；同时可根据需要对储能单元200的数量进行扩充，满足负载的功率需求。第一输电线L1及第二输电线L2采用能够承受较高功率的电力电缆。
进一步地，所述储能系统还包括第一开关单元600及第二开关单元700，所述第一开关单元600的第一输入端与所述第一输电线L1的第一端连接，所述第一开关单元600的第二输入端与所述第二输电线L2的第一端连接；所述第一开关单元600的第一输出端及第二输出端都与所述逆变单元300连接；所述第二开关单元700的第一输入端与所述第一输电线L1的第二端连接，所述第二开关单元700的第二输入端与所述第二输电线L2的第二端连接，所述第二开关单元700的第一输出端及第二输出端都与所述逆变单元300连接。
本实施例中的第一开关单元600及第二开关单元700能够在储能系统回路中电流或电压过大时，自动跳闸，关断储能单元200输出，以保护储能系统。
具体地，所述储能系统包括六个逆变单元300，其中三个所述逆变单元300组成第一逆变组，另外三个所述逆变单元300组成第二逆变组；
所述第一逆变组中三个所述逆变单元300的第一输入端都与所述第一开关单元600的第一输出端连接，所述第一逆变组中的三个所述逆变单元300的第二输入端都与所述第一开关单元600的第二输出端连接；
所述第二逆变组中三个所述逆变单元300的第一输入端都与所述第二开关单元700的第一输出端连接，所述第二逆变组中的三个所述逆变单元300的第二输入端都与所述第二开关单元700的第二输出端连接。
本实施例中，该储能系统采用了6个逆变单元300，并分为两组：第一逆变组及第二逆变组，每个组均包括3个逆变单元300。两个逆变组分别经过第一开关单元600及第二开关单元700与储能单元200连接。该逆变单元300的数量也可根据负载需要的功率进行扩充。
具体地，所述第一开关单元600包括第一断路器QF1，所述第一断路器QF1的第一输入端与所述第一输电线L1的第一端连接，所述第一断路器QF1的第二输入端与所述第二输电线L2的第二端连接；所述第一断路器QF1的第一输出端分别与所述第一逆变组中三个所述逆变单元300的第一输入端连接，所述第一断路器QF1的第二输出端分别与所述第一逆变组中三个所述逆变单元300的第二输入端连接。
所述第二开关单元700包括第二断路器QF2，所述第二断路器QF2的第一输入端与所述第一输电线L1的第二端连接，所述第二断路器QF2的第二输入端与所述第二输电线L2的第二端连接；所述第二断路器QF2的第一输出端分别与所述第二逆变组中三个所述逆变单元300的第一输入端连接，所述第二断路器QF2的第二输出端分别与所述第二逆变组中三个所述逆变单元300的第二输入端连接。
在该储能系统中出现短路等情况导致回路中电流急剧上升时，第一断路器QF1及第二断路器QF2自动断开，起到保护作用。
进一步地，所述第一开关单元600还包括两个软启电路10，所述第一断路器QF1的第一输入端和第一输出端之间、所述第一断路器QF1的第二输入端和第二输出端之间分别并联有所述软启电路10；所述第二开关单元700还包括两个所述软启电路10，所述第二断路器QF2的第一输入端和第一输出端之间、所述第二断路器QF2的第二输入端和第二输出端之间分别并联有所述软启电路10。
所述软启电路10包括电阻R、熔断器FU及接触器KM；所述熔断器FU的第一端为所述软启电路10的第一端，所述熔断器FU的第二端经所述接触器KM与所述电阻R的第一端连接，所述电阻R的第二端为所述软启电路10的第二端。
当该储能系统向负载输出电能时，先通过软启电路10使输出至逆变单元300的电流缓慢上升，减少大电流对逆变单元300的冲击，增加逆变单元300的寿命。当软启完成后，软启电路10中的接触器KM断开；控制单元400控制第一断路器QF1及第二断路器QF2导通。
进一步地，所述放电单元500包括第一输出端及第二输出端，所述放电单元500的第一输出端与一熔断器FU的一端连接，所述熔断器FU的另一端经一接触器KM与所述第一输电线L1连接；所述放电单元500的第二输出端与一熔断器FU的一端连接，所述熔断器FU的另一端经一接触器KM与所述第二输电线L2连接。
进一步地，所述充电单元100包括第一输出端及第二输出端，所述充电单元100的第一输出端与一熔断器FU的一端连接，所述熔断器FU的另一端经一接触器KM与所述第一输电线L1连接；所述充电单元100的第二输出端与一熔断器FU的一端连接，所述熔断器FU的另一端经一接触器KM与所述第二输电线L2连接。
进一步地，多个所述储能单元200的第一端均经一熔断器FU与所述第一输电线L1连接，多个所述储能单元200的第二端均经一熔断器FU与所述第二输电线L2连接。
需要说明的是，当流经熔断器FU的电流超过熔断器FU的限定值时，熔断器FU断开，以及时切断电流，保护该储能系统。
该储能系统中接触器KM、第一断路器QF1及第二断路器QF2的受控端(图中未示出)都与所述控制单元400连接，以自动控制接触器KM、第一断路器QF1及第二断路器QF2的导通与关断。
该储能系统还包括通信单元800，所述通信单元800与所述控制单元400电连接，将控制单元400中所采集的数据传输到远程的监控室中，并将监控室中上位机的控制指令传输到控制单元400中，以进行遥控。
本发明技术方案通过设置六个采用超级电容进行储能的储能单元，在对负载进行供电时，多个并联的储能单元同时放电，通过设置对应的六个逆变单元，将储能单元释放的直流电转换成交流电，能够提供较高的瞬间功率，满足负载要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种储能系统，其特征在于，包括充电单元、多个储能单元、至少一个逆变单元及控制单元；所述储能单元采用超级电容进行储能；其中
所述充电单元，用于将电网输入的交流电进行整流斩波后，对所述储能单元进行充电；
所述逆变单元，用于将储能单元输出的直流电逆变为交流电后提供给负载；
所述控制单元，用于获取多个储能单元储存电量情况，在多个所述储能单元储存电量达到设定阈值，关断所述充电单元；所述控制单元还在所述逆变单元工作时，关断所述充电单元；
所述储能系统还包括第一输电线、第二输电线、第一开关单元及第二开关单元，所述第一开关单元的第一输入端与所述第一输电线的第一端连接，所述第一开关单元的第二输入端与所述第二输电线的第一端连接；所述第一输电线分别与所述储能单元及充电单元连接，所述第二输电线分别与所述储能单元及充电单元连接，所述第一开关单元的第一输出端及第二输出端都与所述逆变单元连接；所述第二开关单元的第一输入端与所述第一输电线的第二端连接，所述第二开关单元的第二输入端与所述第二输电线的第二端连接，所述第二开关单元的第一输出端及第二输出端都与所述逆变单元连接。
2.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述充电单元的输入端接入电网，所述充电单元的输出端与所述逆变单元输入端连接；所述逆变单元的输出端连接负载；所述储能单元与所述充电单元和所述逆变单元连接的公共端点连接；所述控制单元分别与所述充电单元、所述逆变单元及所述储能单元连接。
3.如权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括放电单元，所述放电单元与所述充电单元和所述逆变单元连接的公共端点连接。
4.如权利要求3所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统包括六个储能单元、第一输电线及第二输电线；所述储能单元均包括第一端及第二端，所述储能单元的第一端都与所述第一输电线连接，所述储能单元的第二端都与所述第二输电线连接。
5.如权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统包括六个逆变单元，其中三个所述逆变单元组成第一逆变组，另外三个所述逆变单元组成第二逆变组；
所述第一逆变组中三个所述逆变单元的第一输入端都与所述第一开关单元的第一输出端连接，所述第一逆变组中的三个所述逆变单元的的第二输入端都与所述第一开关单元的第二输出端连接；
所述第二逆变组中三个所述逆变单元的第一输入端都与所述第二开关单元的第一输出端连接，所述第二逆变组中的三个所述逆变单元的第二输入端都与所述第二开关单元的第二输出端连接。
6.如权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述第一开关单元包括第一断路器，所述第一断路器的第一输入端与所述第一输电线的第一端连接，所述第一断路器的第二输入端与所述第二输电线的第二端连接；所述第一断路器的第一输出端分别与所述第一逆变组中三个所述逆变单元的第一输入端连接，所述第一断路器的第二输出端分别与所述第一逆变组中三个所述逆变单元的第二输入端连接；
所述第二开关单元包括第二断路器，所述第二断路器的第一输入端与所述第一输电线的第二端连接，所述第二断路器的第二输入端与所述第二输电线的第二端连接；所述第二断路器的第一输出端分别与所述第二逆变组中三个所述逆变单元的第一输入端连接，所述第二断路器的第二输出端分别与所述第二逆变组中三个所述逆变单元的第二输入端连接。
7.如权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述第一开关单元还包括两个软启电路，所述第一断路器的第一输入端和第一输出端之间、所述第一断路器的第二输入端和第二输出端之间分别并联有所述软启电路；所述第二开关单元还包括两个所述软启电路，所述第二断路器的第一输入端和第一输出端之间、所述第二断路器的第二输入端和第二输出端之间分别并联有所述软启电路；
所述软启电路包括电阻、熔断器及接触器；所述熔断器的第一端为所述软启电路的第一端，所述熔断器的第二端经所述接触器与所述电阻的第一端连接，所述电阻的第二端为所述软启电路的第二端。
8.如权利要求5-7任意一项所述的储能系统，其特征在于，所述放电单元包括第一输出端及第二输出端，所述放电单元的第一输出端与一熔断器的一端连接，所述熔断器的另一端经一接触器与所述第一输电线连接；所述放电单元的第二输出端与一熔断器的一端连接，所述熔断器的另一端经一接触器与所述第二输电线连接。
9.如权利要求8所述的储能系统，其特征在于，所述充电单元包括第一输出端及第二输出端，所述充电单元的第一输出端与一熔断器的一端连接，所述熔断器的另一端经一接触器与所述第一输电线连接；所述充电单元的第二输出端与一熔断器的一端连接，所述熔断器的另一端经一接触器与所述第二输电线连接。
10.如权利要求9所述的储能系统，其特征在于，多个所述储能单元的第一端均经一熔断器与所述第一输电线连接，多个所述储能单元的第二端均经一熔断器与所述第二输电线连接。
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2016
- 2016-03-22 CN CN201610164264.XA patent/CN105703435B/zh active Active
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