CN109245140A - 一种分时电价用工业储能系统及其充放电策略 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种分时电价用工业储能系统，系统主要由电池组、电池管理系统、双向变流器、能量管理器、电表、高压箱组成。在存在分时电价的地区，该工业储能系统通过能量管理器的调度功能，在满足市电，储能和负载之间的能量平衡的前提下，实现谷段或平段电池组充电，尖段或峰段电池组放电的命令，从而达到降低用电成本的目的。本发明还提供一种该储能系统的充放电策略。

Description

一种分时电价用工业储能系统及其充放电策略
技术领域
本发明涉及一种分时电价用工业储能系统，本发明还提供一种该储能系统的充放电策略。
背景技术
峰谷分时电价是按高峰用电和低谷用电分别计算电度电费的一种电价制度。在中国大陆范围内，大工业用电及非居民用电多采用分时电价收费策略。高峰用电，一般指在用电量较集中，供电紧张时期的用电，如在白天，收费标准较高；低谷用电，一般指用电量较少、供电较充足时的用电，如在夜间，收费标准较低。
国内实行峰谷电价的目的在于促使用电单位错开用电时间，充分利用设备和能源。然而，通常的大工业用电及非居民用电多处于用电高峰时期，峰时段高昂的电价将带来较高的运营成本。谷时段电价相对便宜，但使用量相对较少。又因为不通地区的峰谷价差不同，例如，某市的大工业电价中，尖锋平谷时间段的用电成本资费标准为：尖段电价1.4409元/kWh，尖时段11:00-13:00,20:00-21:00；峰段电价1.322元/kWh,峰时段10:00-15:00,18:00-21:00；平段电价0.8395元/kWh，平时段7:00-10:00,15:00-18:00,21:00-23:00；谷段电价0.3818元/kWh，谷时段23:00-次日7:00；通常来说，尖段的用电成本为谷段用电成本的数倍。
基于上述原因，若通过储能装置将谷时段的电能进行存储，并通过双向变流器和能量管理器使储能装置在峰时段放电，则可达到错峰用电的效果，并能取得高昂的峰谷差价利润。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种分时电价用工业储能系统及其充放电策略，其能够满足在用电成本较低的时间段即谷段或平段时，储能系统在能量管理器的调度下充电，至储能系统充满后进入待机状态；当在用电成本较高的时间段即尖段或峰段时，储能系统在能量管理器的调度下放电，储能系统放电至电池容量SOC的5％时停止放电并进入待机状态。
为达到上述目的，本发明提供一种分时电价用工业储能系统，包括电池组、电池管理系统、双向变流器、能量管理器、电表、高压箱。电池组在峰时段或尖时段时由能量管理器控制电池组放电，在谷时段或平时段时由能量管理器控制电池组充电。
电池管理系统包括电池监测系统和电池管理系统，电池监测系统负责监测电池信息，并将数据上报给电池管理系统，电池管理系统负责将数据上报给能量管理器。
双向变流器能将直流电转变成交流电，以满足将电池释放的直流电转换成用电负载所需的交流电；所述双向变流器又能将交流电转变成直流电，以满足将电网的交流电转变成供电池充电的直流电。
能量管理器对整个储能系统进行充放电策略控制，所述能量管理器在电池组状态发生异常时断开电路，使电池组退出运行。
电表用于计量整个储能系统的电能使用情况。
高压箱实现电池组的变压转换，高压箱与电池组相邻设置，这样可以减小高压箱连接电池组的导线长度，有利于线束的连接与防护。
该分时电价用工业储能系统的充放电策略为：
S1：当在用电成本较低的时间段即谷段或平段，若负载侧的功率需求为QC，电网侧的最大供给功率为QA，储能系统在能量管理器的调度下以QB＝QA*0.95-QC的功率充电，至储能系统充满后进入待机状态；
S2：当在用电成本较高的时间段即尖段或峰段，且储能系统电池组最大输出功率QD≥QC时，储能系统在能量管理器的调度下以QC的功率放电至电池容量SOC的5％时停止放电并进入待机状态；
S3：当在用电成本较高的时间段即尖段或峰段，且储能系统电池组最大输出功率QD＜QC时，则储能系统在能量管理器的调度下以QD的功率放电至电池容量SOC的5％时停止放电并进入待机状态,功率不足部分由电网补充功率QF(QF＝QC-QD)来满足负载侧的功率需求。
优选地，电池组最大输出功率QD的数值按用电单位一个时间段内尖段和(或)峰段QC负载侧功率的平均值来设定。
电池组由任意类型的可充电电池单体组成。
电池管理系统会对电池组中电池单体电压、总电压、总电流、温度等指标进行监测，并实时判断电池的运行状态。
电池管理系统可通过数据上传电池组状态信息以及报警信息。
电池管理系统具有切断电池组回路的输出进行保护的功能。
电池管理系统具有被动均衡功能，能够很好的维护电池组的一致性，提高电池寿命。
双向变流器具备可自由切换的并网恒流、恒功率、3段式三种充电模式。
双向变流器能实现上位机调度，满足并网充放电需求。
双向变流器具备与多种蓄电池的电池管理系统通讯功能。
能量管理器控制策略为分时电价模式。
能量管理器具有电网调度接口及能量管理的功能，可实现对能量搬移、微电网、电力调频等应用场合的能量管理和监控。
所述能量管理器具有多种行业内通用通信规约的能力。
所述能量管理器备有标准的电力调度接口。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为一种分时电价用工业储能系统的安装示意图
图2为一种分时电价用工业储能系统的连接示意图
图3为一种分时电价用工业储能系统的策略控制逻辑图
具体实施方式
如图1所示为一种分时电价用工业储能系统，所述储能系统包括电池组1，电池管理系统2，双向变流器3，能量管理器4、电表5、高压箱6。
所述电池组1在峰时段或尖时段由能量管理器控制进行放电，在谷时段或平时段由能量管理器控制进行充电。
所述电池管理系统2包括电池监测系统和电池管理系统，电池监测系统负责监测电池信息，并将数据上报给电池管理系统，电池管理系统负责将数据上报给能量管理器，并能在电池组状态发生异常时断开高压功率接触器，使电池组退出运行，保障电池安全使用。
所述双向变流器3能将直流电转变成交流电，以满足将电池释放的直流电转换成用电负载所需的交流电；所述双向变流器能将交流电转变成直流电，以满足将电网的交流电转变成供电池充电的直流电。
所述能量管理器4对整个储能系统进行充放电策略控制。
所述电表5用于计量整个储能系统的电能使用情况。
所述高压箱6实现电池组的变压转换，高压箱6设置在电池组附近，这样可以减小高压箱连接电池组的导线长度，有利于线束的连接与防护。
如图2为所述储能系统连接示意图，AC/DC即为双向变流器3，电池组具有电池单元和pack，至少由1个电池单元并联组成电池组，至少由1个pack串联组成电池单元，每个pack均可与电池检测系统通讯，电池检测系统又与电池管理系统通讯，电池管理系统与能量管理器通讯，能量管理器还分别和电表和双向变流器3通讯。所述电表5分别设置在负载侧、电网侧以及电池组1侧。高压箱6可与电池管理系统通讯。
如图3所述能量管理器4的策略控制方案为：
S1：当在用电成本较低的时间段即谷段或平段，若负载侧的功率需求为QC，电网侧的最大供给功率为QA，储能系统在能量管理器4的调度下以QB＝QA*0.95-QC的功率充电，至储能系统充满即SOC＝100％后进入待机状态；
S2：当在用电成本较高的时间段即尖段或峰段，且储能系统电池组最大输出功率QD≥QC时，储能系统在能量管理器4的调度下以QC的功率放电至电池容量SOC的5％时停止放电并进入待机状态；
S3：当在用电成本较高的时间段即尖段或峰段，且储能系统电池组最大输出功率QD＜QC时，则储能系统在能量管理器4的调度下以QD的功率放电至电池容量SOC的5％时停止放电并进入待机状态,功率不足部分由电网补充功率QF(QF＝QC-QD)来满足负载侧的功率需求。
电池组最大输出功率QD的数值按用电单位一年时间内在尖段和(或)峰段QC负载侧的功率的平均值来设定。这样能够达成设备硬件投入和节省电费收入的平衡，提高用电单位的综合收益。
由于环境条件较为苛刻，不仅要保证储能系统的防水，防尘，防雷，防震动，防鼠，散热性能良好的特性，更重要的是需降低环境温度对储能系统的影响，该储能系统还具有集装箱，将电池组1、电池管理系统2、高压箱6和双向变流器3、能量管理器4、电表5分置在两个不同的区域，目的在于对整个储能系统各个部分的不同防护及环境要求等级区别对待，以便使该储能系统发挥出响应迅速，充放电效率高，散热性好，使用寿命长，安全性能好的优点。
该分时电价储能系统采用模块化设计，可以同时满足产品的功能属性和环境属性，缩短产品的研发与制造周期，便于整个储能系统各个部分的拆卸与安装，也方便该储能系统的升级与维护，以及后期的拆卸、回收；
该分时电价用工业储能系统的优点在于：由于我国大陆范围的大工业用电均采用分时电价的收费策略，特别是一些地区的峰段用电成本是谷段用电成本的数倍，所以该储能系统通过谷时段或平时段充电，峰时段或尖时段放电，可以大量节约企业用电开支。本实施例仅是优选的和解释性的例子，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

Claims (10)

1.一种分时电价用工业储能系统，包括电池组、电池管理系统、双向变流器、能量管理器、电表、高压箱；其特征在于所述电池组在峰时段或尖时段时由能量管理器控制电池组放电，在谷时段或平时段时由能量管理器控制电池组充电；所述电池管理系统包括电池监测系统和电池管理系统，电池监测系统负责监测电池信息，并将数据上报给电池管理系统，电池管理系统负责将数据上报给能量管理器；所述双向变流器能将直流电转变成交流电，所述双向变流器又能将交流电转变成直流电；所述能量管理器对整个储能系统进行充放电策略控制，所述能量管理器在电池组状态发生异常时断开电路，使电池组退出运行；所述电表用于计量整个储能系统的电能使用情况；所述高压箱实现电池组的变压转换。
2.根据权利要求1所述的分时电价用工业储能系统，其特征在于所述分时电价用工业储能系统的充放电策略为：
S1：当在用电成本较低的时间段即谷段或平段，若负载侧的功率需求为QC，电网侧的最大供给功率为QA，储能系统在能量管理器的调度下以QB＝QA*0.95-QC的功率充电，至储能系统充满后进入待机状态；
S2：当在用电成本较高的时间段即尖段或峰段，且储能系统电池组最大输出功率QD≥QC时，储能系统在能量管理器的调度下以QC的功率放电至电池容量SOC的5％时停止放电并进入待机状态；
S3：当在用电成本较高的时间段即尖段或峰段，且储能系统电池组最大输出功率QD＜QC时，则储能系统在能量管理器的调度下以QD的功率放电至电池容量SOC的5％时停止放电并进入待机状态,功率不足部分由电网补充功率QF(QF＝QC-QD)来满足负载侧的功率需求。
3.根据权利要求2所述的分时电价用工业储能系统的充放电策略，其特征在于所述电池组最大输出功率QD的数值按用电单位一个时间段内尖段和(或)峰段QC负载侧的功率的平均值来设定。
4.根据权利要求1所述的分时电价用工业储能系统，其特征在于所述高压箱与电池组相邻设置。
5.根据权利要求1所述的分时电价用工业储能系统，其特征在于所述双向变流器具备可自由切换的并网恒流、恒功率、3段式三种充电模式。
6.根据权利要求1所述的分时电价用工业储能系统，其特征在于所述能量管理器具有电网调度接口及能量管理的功能，实现对能量搬移、微电网、电力调频应用场合的能量管理和监控。
7.根据权利要求1所述的分时电价用工业储能系统，其特征在于所述电池组具有电池单元和pack，至少由1个所述电池单元并联组成电池组，至少由1个所述pack串联组成电池单元。
8.根据权利要求7所述的分时电价用工业储能系统，其特征在于每个所述的pack均与电池检测系统通讯。
9.根据权利要求1所述的分时电价用工业储能系统，其特征在于所述电表分别设置在负载侧、电网侧以及电池组侧。
10.根据权利要求1所述的分时电价用工业储能系统，其特征在于该储能系统还具有集装箱，将电池组、电池管理系统、高压箱和双向变流器、能量管理器、电表分置在两个不同的区域。
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