CN107612149A - 一种含锂电池家用柜式储能系统及快速功能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种含锂电池家用柜式储能系统及快速功能测试方法，其系统包括：箱体和置于箱体前面的控制显示屏、上盖板、前门板、门锁，置于箱体后面的散热孔、绑线扣、接线区域，和置于箱体内部的控制单元，前面板内置有箱体的开关区域和电池盖板，控制单元包括光伏逆变单元，充电单元、锂电池、开关电源、交直流开关、侦测霍尔电表、快速连接端子，光伏输入接入光伏逆变单元，光伏逆变单元与充电单元和家用电网连接，充电单元与锂电池连接，显示屏与光伏逆变单元、锂电池的BMS连接，光伏逆变单元采集充电单元、家用电网信息且反馈到显示屏。覆盖大部分的家庭用电功率；智能调节充电功率；深度放电高效输出；模块内部集成，可快速测试开关箱。

Description

一种含锂电池家用柜式储能系统及快速功能测试方法

技术领域

本发明涉及储能技术领域，更具体地说，涉及一种含锂电池家用柜式储能系统及快速功能测试方法。

背景技术

家用储能技术已经发展多年，其中使用最广的应该是UPS。UPS最开始的功能是应对电网不稳定，如果突然断电会对设备尤其是存储设备造成无法估量的影响，所以研发了UPS来保护突然断电会受到影响的设备。UPS使用铅酸电池进行存储，为了应对突然断电，所以容量不大，主要给人们以反应时间，设定时间基本为5-30分钟。

随着储能技术的发展，家用储能设备的要求也逐渐发生了变化。从稳定家庭电力网络到供给家庭电力网络，从短时间的使用发展到了覆盖大部分生活时间段，从应对特殊负载到覆盖家庭必须负载，从单纯的电网能量供给方式到各种新能源相结合的供给方式。传统的家用储能技术已经不能满足现在市场的需求，主要确定在：

1.接入方式单一：仅能从电网获取能量，在新能源发展的阶段，无法有效的接入光伏及风力发电等新能源。

2.容量小：一般仅为特殊的设备进行配备，而且一些偷功率的方式使得储能设备仅能覆盖所需保障的设备。

3.时间短：由于储能系统仅保护特殊设备，仅为应对突然断电这样的情况，给人们以反应时间，所以设定时间都不长。

4.充电效率低：内部并无专用的充电模块，导致充电功率低，充电时间变长，在频繁发生断电的情况下，应对不理想。

5.电池寿命低：普遍使用的家用储能电池是铅酸电池，铅酸电池的寿命低，放电深度低，深度放电会造成电池的损伤。

因此，现有技术亟待有很大的进步。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述的缺陷，提供一种含锂电池家用柜式储能系统，包括：箱体和置于所述箱体前面的控制显示屏、上盖板、前门板、门锁，置于所述箱体后面的散热孔、绑线扣、接线区域，置于所述箱体内部的控制单元，置于所述箱体底部的脚轮，所述前面板内置有箱体的开关区域和电池盖板，光伏组件、光伏逆变单元，充电单元、锂电池、开关电源、交直流开关、侦测霍尔电表、快速连接端子，光伏输入接入光伏逆变单元，光伏逆变单元与充电单元和家用电网连接，充电单元与锂电池连接，显示屏与光伏逆变单元、锂电池的BMS连接，光伏逆变单元采集充电单元、家用电网信息且反馈到显示屏，光伏组件将太阳能转换成电能，以直流方式输送，直流电输入到所述光伏逆变单元。

在本发明所述的含锂电池家用柜式储能系统中，所述储能系统放置在家庭内部、车库及地下室。

在本发明所述的含锂电池家用柜式储能系统中，所述快速接线端子使用光伏系统常用的交直流快接端子。

在本发明所述的含锂电池家用柜式储能系统中于，所述控制显示屏实时监控所述储能系统，且将数据处理后上传到云服务器。

相应地，本发明还提供了一种含锂电池家用柜式储能系统的快速功能测试方法，包括步骤：储能系统测试装置内含可调节功率的直流模拟器，通过调节直流模拟电源来根据测试机型调整模拟发电功率为0，低功率1KW，高功率3KW/5KW来满足光伏发电的模拟情况；使用三块48V50Ah电池，其中第一块处于低容量状态，第二块处于中等容量，第三块处于充满状态，来满足电池在充满，可充可放状态以及不可放电三种状态；负载箱功率根据测试机型调整通过开关调节来满足负载处于低功率<1KW，中功率1-2KW，和高功率3KW/5KW，搭配电池的容量，模拟电源的容量，来对储能系统进行测试；电网开关只要模拟接通及断开即可。

在本发明的含锂电池家用柜式储能系统的快速功能测试方法中，通过交直流开关的切换，来模拟客户实际使用情况，测试储能系统能否应对相应的情景。

在本发明的含锂电池家用柜式储能系统的快速功能测试方法中，通过远程编程设定多个测试场景，自动完成测试。

实施本发明的含锂电池家用柜式储能系统，具有以下有益效果：能接入除电网外的新能源，例如光伏发电系统；容量能覆盖大部分的家庭用电功率；能满足家庭在断电后，大部分的用电场景；专用充电模块，智能调节充电功率，当负载无输出时，可以保证光伏发电无浪费，提升自发自用率；高效长寿命锂电池，内置BMS，可以深度放电，可以高效输出；柜式设置，各模块内部集成，无需对墙体做任何改变，无需长距离拉线；快速测试开关箱，快速模拟客户的用电习惯，可进行多次重复测试。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明含锂电池家用柜式储能系统的第一实施例的侧视图。

图2是本发明含锂电池家用柜式储能系统的第一实施例的箱体的背部示意图。

图3是本发明含锂电池家用柜式储能系统的第一实施例的前门打开示意图。

图4是本发明快速测试法所使用的测试柜的整体结构图。

图5是本发明快速测试法所使用的测试柜的内部接线图。

图6是本发明含锂电池家用柜式储能系统的储能系统接线图。

图中，①-显示屏，②-上盖板，③-前门板，④-门锁，⑤-脚轮，⑥-箱体，⑦-散热孔，⑧-绑线扣，⑨-接线区域，⑩-箱体的开关区域，-电池盖板。

具体实施方式

请参阅图1，为本发明含锂电池家用柜式储能系统的第一实施例的侧视图。请参阅图2，为本发明含锂电池家用柜式储能系统的第一实施例的箱体的背部示意图。请参阅图3，为本发明含锂电池家用柜式储能系统的第一实施例的前门打开示意图。如图1、图2、图3所示，在本发明第一实施例提供的含锂电池家用柜式储能系统中，至少包括：箱体和置于所述箱体前面的控制显示屏、上盖板、前门板、门锁，置于所述箱体后面的散热孔、绑线扣、接线区域，和置于所述箱体内部的控制单元，置于所述箱体底部的脚轮，所述前面板内置有箱体的开关区域和电池盖板，所述控制单元包括光伏组件、光伏逆变单元，充电单元、锂电池、开关电源、交直流开关、侦测霍尔电表、快速连接端子，光伏输入接入光伏逆变单元，光伏逆变单元与充电单元和家用电网连接，充电单元与锂电池连接，显示屏与光伏逆变单元、锂电池的BMS连接，光伏逆变单元采集充电单元、家用电网信息且反馈到显示屏，光伏组件将太阳能转换成电能，以直流方式输送，直流电输入到所述光伏逆变单元。光伏逆变单元即为所述系统的控制中心。光伏逆变单元将接受的电能输送到三个地方：优先级最高是家用负载；第二优先级是储能电池；第三优先级是电网。通过内部判断，如果光伏组件发电量高于负载使用量，则将多余的电能通过充电电源充入电池进行存储；如果此时电池已充满，则将电能馈入电网。

具体实施时，所述储能系统放置在家庭内部、车库及地下室。

具体实施时，所述快速接线端子使用光伏系统常用的交直流快接端子。

具体实施时，所述控制显示屏实时监控所述储能系统，且将数据处理后上传到云服务器。

含锂电池的柜式家用储能系统通过电流互感器侦测并网点处的电流是流向电网还是从电网流向用户来判定锂电池是充电还是放电，当电池电量不足时，才会从电网获取电量；当锂电池充满时，则将多余光伏电量馈入电网。具体如下：

a)若光伏功率小于负载功率，侦测到电网有电流流向负载，则用锂电池放电。

b)若光伏功率小于负载功率，侦测到电网有电流流向负载且锂电池电量低，则无动作。

c)若光伏功率大于负载功率，侦测到有电流馈网，则锂电池充电。

d)若光伏功率大于负载功率，侦测到有电流馈网且锂电池充满，则无动作。

e)若电网断开，则运行离网模式。

储能系统测试装置是通过对于电池的容量变化，直流模拟电源输出功率调整，负载的变化，交流电的接入和断开，来模拟储能系统的五种基本工作状态。通过多次测试，能快速测试出储能系统是否可以正常工作。

由此可见，含锂电池的柜式家用储能系统是通过判断是否有能量馈网或者电网对于家庭进行供电进行来决定对电池的充放电。具体通过公式进行判断：

Ppv(光伏发电功率)+Pbat(电池放电功率)-Pload(负载功率)＝Pgrid(电网输入功率)

其中Ppv始终是正值；Pbat(电池放电功率)放电时是正值，充电时是负值；Pgrid(电网输入功率)输入功率是负值，有能量馈网是正值。本发明尽可能减少用户使用电网的电力，尽可能多的使用光伏发的电量，即通过光伏发电和电池的充放电，来保证Pgrid(电网输入功率)为0或者为正值。

本发明还提供了含锂电池家用柜式储能系统的快速功能测试方法中，包括步骤：储能系统测试装置内含可调节功率的直流模拟器，通过调节直流模拟电源来根据测试机型调整模拟发电功率为0，低功率1KW，高功率3KW/5KW来满足光伏发电的模拟情况；使用三块48V50Ah电池，其中第一块处于低容量状态，第二块处于中等容量，第三块处于充满状态，来满足电池在充满，可充可放状态以及不可放电三种状态；负载箱功率根据测试机型调整通过开关调节来满足负载处于低功率<1KW，中功率1-2KW，和高功率3KW/5KW，搭配电池的容量，模拟电源的容量，来对储能系统进行测试；电网开关只要模拟接通及断开即可。

具体实施时，通过交直流开关的切换，来模拟客户实际使用情况，测试储能系统能否应对相应的情景。也可通过编程设定多个测试场景，自动完成测试。如：

并离网测试：AC开关闭合，并网，AC开关打开，离网。

电池充电测试：PV模拟电源设定数值高于负载，使用中容量电池保持电网连接。

电池放电测试：PV模拟功率低于负载，使用高功率电池，保持电网连接。

电量馈网测试：PV模拟电源设定数值高于负载，使用满容量电池保持电网连接。

离网EPS模式测试：AC断开，EPS闭合，PV与负载容量任意，电池使用高容量电池。

并且通过模块化设计，安装使用方便。适用于小型生产商及安装商对储能系统进行测试。

具体实施时，储能系统测试装置内含可调节功率的直流模拟器，可以通过调节直流模拟电源来模拟发电功率为0，低功率1KW，高功率3KW/5KW(根据测试机型调整)来满足光伏发电的模拟情况；电池使用三块48V50Ah电池，其中一块尽可能使其处于低容量状态，一块处于中等容量，一块处于充满状态，这样就满足了电池在充满，可充可放状态以及不可放电三种状态；负载箱功率可以通过开关调节来满足负载处于低功率<1KW，中功率1-2KW，和高功率3KW/5KW(根据测试机型调整)，搭配电池的容量，模拟电源的容量，来对储能系统进行测试；电网开关只要模拟接通及断开即可。

请参阅图4，为本发明快速测试法所使用的测试柜的整体结构图。如图4所示，所述系统设有负载区域，设有PV区域、BAT1区域、BAT2区域、BAT3区域、AC区域、Load区域、EPS区域。

请参阅图5，为本发明快速测试法所使用的测试柜的内部接线图。如图5所示，所述系统设有BAT接口，BAT接口设有第一BAT接口线、第二BAT接口线、第三BAT接口线，第一BAT接口线连接低容量电池，第二BAT接口线连接中容量电池，第三BAT接口线接高容量电池。所述系统还设有Load接口和EPS Load接口，Load接口和EPS Load接口均连接可调负载。所述系统还设有PV接口，PV接口连接直流电源。所述系统还设有AC接口，AC接口通过交流电与电网连接。快速测试柜共有五部分组成，从上到下分别为负载部分、开关区域、直流模拟电源、接线区域及电池区域。其中接线区域对应储能系统的接线区域。储能系统电池接入快速测试柜的BAT接口；交流负载接入Load接口；离网负载接入EPS load接口；光伏接入PV接口电网接入AC接口。

请参阅图6，为本发明含锂电池家用柜式储能系统的储能系统接线图。如图6所示，电网与交流配电箱通过交流火线/直流正极线、交流零线连接。交流配电箱与双向开关通过交流火线/直流正极线、交流零线连接。双向开关与EPS应急电源负载，即离网状态下的工作模式叫EPS。通过交流火线/直流正极线、交流零线连接。交流配电箱还与CT通过交流火线/直流正极线连接，电流互感器CT与家用电器通过交流火线/直流正极线连接。交流配电箱还通过交流零线与家用电器、交流开关连接。光伏阵列通过交流火线/直流正极线、直流负极线与光伏开关连接。光伏开关与逆变设备通过交流火线/直流正极线、直流负极线连接。交流开关和EPS开关均通过交流火线/直流正极线、交流零线与逆变设备连接。逆变设备通过交流火线/直流正极线、直流负极线与充电模板连接。散热风扇、电池开关、开关电源均通过交流火线/直流正极线、直流负极线与充电模块连接。充电电池通过交流火线直流负极线与电池连接。开关电源还通过交流火线直流负极线与显示屏连接，显示屏与逆变设备通过以网络连接。CT与逆变设备之间通过RS485通讯。显示屏与电池通过RS485通讯。

本发明通过以上实施例的设计，可以做到能接入除电网外的新能源，例如光伏发电系统；容量能覆盖大部分的家庭用电功率；能满足家庭在断电后，大部分的用电场景；专用充电模块，智能调节充电功率，当负载无输出时，可以保证光伏发电无浪费，提升自发自用率；高效长寿命锂电池，内置BMS，可以深度放电，可以高效输出；柜式设置，各模块内部集成，无需对墙体做任何改变，无需长距离拉线；快速测试开关箱，快速模拟客户的用电习惯，可进行多次重复测试。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。

Claims (7)

1.一种含锂电池家用柜式储能系统，其特征在于，包括：箱体和置于所述箱体前面的控制显示屏、上盖板、前门板、门锁，置于所述箱体后面的散热孔、绑线扣、接线区域，置于所述箱体内部的控制单元，置于所述箱体底部的脚轮，所述前面板内置有箱体的开关区域和电池盖板，所述控制单元包括光伏组件、光伏逆变单元，充电单元、锂电池、开关电源、交直流开关、侦测霍尔电表、快速连接端子，光伏输入接入光伏逆变单元，光伏逆变单元与充电单元和家用电网连接，充电单元与锂电池连接，显示屏与光伏逆变单元、锂电池的BMS连接，光伏逆变单元采集充电单元、家用电网信息且反馈到显示屏，光伏组件将太阳能转换成电能，以直流方式输送，直流电输入到所述光伏逆变单元。

2.根据权利要求1所述的含锂电池家用柜式储能系统，其特征在于，所述储能系统放置在家庭内部、车库及地下室。

3.根据权利要求1所述的含锂电池家用柜式储能系统，其特征在于，所述快速接线端子使用光伏系统常用的交直流快接端子。

4.根据权利要求1所述的含锂电池家用柜式储能系统，其特征在于，所述控制显示屏实时监控所述储能系统，且将数据处理后上传到云服务器。

5.根据权利要求1至4任意一项权利要求所述的含锂电池家用柜式储能系统的快速功能测试方法，其特征在于，所述方法包括步骤：储能系统测试装置内含可调节功率的直流模拟器，通过调节直流模拟电源来根据测试机型调整模拟发电功率为0，低功率1KW，高功率3KW/5KW来满足光伏发电的模拟情况；使用三块48V50Ah电池，其中第一块处于低容量状态，第二块处于中等容量，第三块处于充满状态，来满足电池在充满，可充可放状态以及不可放电三种状态；负载箱功率根据测试机型调整通过开关调节来满足负载处于低功率<1KW，中功率1-2KW，和高功率3KW/5KW，搭配电池的容量，模拟电源的容量，来对储能系统进行测试；电网开关只要模拟接通及断开即可。

6.根据权利要求5所述的权利要求所述的含锂电池家用柜式储能系统的快速功能测试方法，其特征在于，通过交直流开关的切换，来模拟客户实际使用情况，测试储能系统能否应对相应的情景。

7.根据权利要求6所述的权利要求所述的含锂电池家用柜式储能系统的快速功能测试方法，其特征在于，通过远程编程设定多个测试场景，自动完成测试。