CN109347132A - 一种电力调峰用工业储能系统及其充放电策略 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种电力调峰用工业储能系统,包括电池组、电池管理系统、双向变流器、能量管理器、表计。在具有调峰需求的地区,该工业储能系统通过能量管理器的调度功能,能够满足在所设需量计费的调峰阈值P0以上时进行放电,在所设需量计费的调峰阈值P0以下时进行充电,在储能放完电和充完电的情况下处于待机状态。这样将基本电费计费方式从以变压器容量计费更改为按需量计费,可以大量节约企业用电开支。本发明还提供一种所述电力调峰用工业储能系统的充放电策略。
Description
技术领域
本发明涉及工业储能系统领域,特别涉及一种电力调峰用工业储能系统及其充放电策略。
背景技术
我国规定,大工业用电及非居民用电均采用两部制电价(基本电费+电度电费)。基本电费分为按容量计费和按需量计费,按容量计费的含义是以变压器额定容量计收电费,按需量计费则是由电业部门安装最大负荷需求量表记录最大需求量的客户,其需量电费按最大需量进行计算。
一般工业用电的工厂大多采取按照变压器额定容量计费的方法缴纳基本电费。有关机构在对大量工厂进行用电功率监测时发现,工厂大体上仅在一天中的某几个较短时间段,用电功率接近变压器额定容量,而其余时间,用电功率均处于比较低下的状态,导致所申报的变压器功率使用效率较为低下。
基于上述背景,可将这些工厂的基本电费计费方式从以变压器容量计费更改为按需量计费,将高于申报需量的负载功率需求时间段通过加装储能配合电网放电进行消纳,将低于申报需量的负载功率需求时间段对储能进行充电的方式,使得变压器使用功率一直维持在较为稳定且不超申报需量的状态。从而通过上述的容改需计费方式,来降低基本电费,取得经济收益。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种电力调峰用工业储能系统,使其能够满足在所设需量计费的调峰阈值P0以上时进行放电,在所设需量计费的调峰阈值P0以下时进行充电,在储能放完电和充完电的情况下处于待机状态。该储能系统可在能量管理器的调度下按照负载侧的功率需求实时调整充放电功率以满足使用。
为达到上述目的,本发明提供一种电力调峰用工业储能系统,包括电池组、电池管理系统、双向变流器、能量管理器、表计;所述电池组负责储存并释放电能,所述电池管理系统包括电池监测系统(BMU)和电子控制单元(ECU),电池监测系统负责监测电池信息,并将数据上报给电子控制单元,电子控制单元负责将数据上报给能量管理器;电池组至少具有1个pack(电池单体),每个pack均对应一个电池监测系统;所述双向变流器能将直流电转变成交流电并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并监控整个系统运行状态和处理报警信息;所述表计用于计量整个储能系统的电能使用情况。
所述电力调峰用工业储能系统的充放电策略为:
设调峰阈值(临界值)为P0,负载侧功率需求为P1,变压器装机容量为P2;为保证用电安全,P2>P0;
S1:当负载侧功率需求P1≥P0*0.95时,储能系统配合电网向负载侧放电,放电功率为P放=P1-0.95P0,当放电状态且电池SOC≤5%,储能系统停止放电并处于待机状态;
S2:当负载侧功率需求P1≤P0*0.90时,且SOC小于90%时,储能系统开始充电,充电功率为P充=1.05P0-P1,充电至SOC=100%时储能系统停止充电并处于待机状态;
S3:当负载需求功率P1在0.9P0~0.95P0区间时,储能处于待机状态,负载侧的功率需求全由电网侧提供。
电池组主要负责储存并释放电能,SOC即为电池组的剩余电量。
电子控制单元可识别电池管理系统上传的电池组异常状态信息,并主动断开与电池组的电路,使电池组退出运行,保障电池安全使用。
所述双向变流器能将直流电转变成交流电,以便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。
所述能量管理器对整个储能系统进行充放电策略控制并监控整个系统运行状态和处理报警信息。
所述电池组由任意类型的可充电电池单体组成。
所述电池管理系统会对电池组中电池单体电压、总电压、总电流、单体温度等指标进行监测,并实时判断电池的运行状态。所述电池管理系统可向能量管理器发送电池组状态信息及报警信息。并具有通过切断电池组回路来对系统进行保护的功能。
所述电池管理系统还具有被动均衡功能,能够保证电池组的一致性,提高电池寿命。
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。所述双向变流器还可实现上位机调度,满足并网充放电需求。双向变流器还具备与多种电池组的电池管理系统通讯功能。
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、电力调频工作的能量管理和监控。
所述能量管理器具备多种通信规约的能力,其控制策略为调峰模式。
所述表计用于计量整个储能系统的电能使用情况。
附图说明
图1为一种电力调峰用工业储能系统的安装示意图
图2为一种电力调峰用工业储能系统的连接示意图
图3为一种电力调峰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,一种电力调峰用工业储能系统,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、表计5。
所述电池组1负责储存并释放电能。
所述电池管理系统2包括电池监测系统BMU和电子控制单元ECU,电池监测系统负责监测电池信息,并将数据上报给电子控制单元,电子控制单元负责将数据上报给能量管理器,并能识别电池管理系统上传的电池组1异常状态信息,主动断开电池组1电路,使电池组1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。
所述能量管理器4对整个储能系统进行充放电策略控制并监控整个系统运行状态和处理报警信息。
所述表计5用于计量整个储能系统的电能使用情况。
如图2为所述储能系统连接示意图,EMS即为能量管理器4,AC/DC即为双向变流器3,ECU即为电子控制单元ECU。至少1个pack组成电池组1,每个pack均与对应的BMU(电池监测系统)建立通讯通道。所述表计5分为表计A和表计B,表计A设置在负载侧以计量负载的电能使用情况,表计B设置在电池组1侧以计量电池组1的电能使用情况。
如图3所示,所述能量管理器4的具体充放电策略为:
设调峰阈值(临界值)为P0,负载侧功率需求为P1。
S1:当负载侧功率需求P1≥P0*0.95时,能量管理器4将放电命令下发给双向变流器3,双向变流器3接收能量管理器4的放电调度命令,将电池组的直流电转换成交流电,电池组进行放电,放电功率为P放=P1-0.95P0,当放电状态且电池SOC≤5%,储能系统停止放电并处于待机状态;
S2:当负载侧功率需求P1≤P0*0.90时,且SOC小于90%时,能量管理器4将充电命令下发给双向变流器3,双向变流器3接收能量管理器4的充电调度命令,将电网侧交流电转换成直流电,电池组进行充电,充电功率为P充=1.05P0-P1,充电至SOC=100%时储能系统停止充电并处于待机状态;
S3:当负载需求功率P1在0.9P0~0.95P0区间时,储能处于待机状态,负载侧的功率需求全由电网侧提供。
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,该储能系统还可具有电器柜体,将电池组1、电池管理系统2、双向变流器3、能量管理器4、表计5分区放置,将电池管理系统2放置在下部,电池组1放置在中部,双向变流器3放置在上部;目的在于保证各模块的散热和安全运行,也便于整个储能系统各个部分的拆卸与安装。该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。
通过将基本电费计费方式从以变压器容量计费更改为按需量计费,将高于申报需量的负载功率需求时间段通过加装储能配合电网放电进行消纳,将低于申报需量的负载功率需求时间段对储能进行充电的方式,使得变压器使用功率一直维持在较为稳定的状态,可以大量节约企业用电开支。模块化设计缩短产品的研发与制造周期,也方便该储能系统的升级与维护,以及后期的拆卸、回收。
本实施例仅是优选的和解释性的例子,不对本发明的保护范围有任何的限制作用。
Claims (10)
1.一种电力调峰用工业储能系统,包括电池组、电池管理系统、双向变流器、能量管理器、表计;其特征在于所述电池组负责储存并释放电能,所述电池管理系统包括电池监测系统和电子控制单元,电池监测系统负责监测电池信息,并将数据上报给电子控制单元,电子控制单元负责将数据上报给能量管理器;所述电池组至少具有1个pack,每个所述pack均对应一个电池监测系统;所述双向变流器能将直流电转变成交流电并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并监控整个系统运行状态和处理报警信息;所述表计用于计量整个储能系统的电能使用情况。
2.根据权利要求1所述的电力调峰用工业储能系统,其特征在于所述电力调峰用工业储能系统的充放电策略为:
设调峰阈值(临界值)为P0,负载侧功率需求为P1,变压器装机容量为P2;为保证用电安全,P2>P0;
S1:当负载侧功率需求P1≥P0*0.95时,储能系统配合电网向负载侧放电,放电功率为P放=P1-0.95P0,当放电状态且电池SOC≤5%,储能系统停止放电并处于待机状态;
S2:当负载侧功率需求P1≤P0*0.90时,且SOC小于90%时,储能系统开始充电,充电功率为P充=1.05P0-P1,充电至SOC=100%时储能系统停止充电并处于待机状态;
S3:当负载需求功率P1在0.9P0~0.95P0区间时,储能处于待机状态,负载侧的功率需求全由电网侧提供。
3.根据权利要求1所述的电力调峰用工业储能系统,其特征在于所述电子控制单元可识别电池管理系统上传的电池组异常状态信息,并主动断开与电池组的电路,使电池组退出运行。
4.根据权利要求1所述的电力调峰用工业储能系统,其特征在于所述电池管理系统具有被动均衡功能。
5.根据权利要求1所述的电力调峰用工业储能系统,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所述的电力调峰用工业储能系统,其特征在于所述双向变流器能实现上位机调度,满足并网充放电需求;所述双向变流器还具备与多种电池组的电池管理系统通讯功能。
7.根据权利要求1所述的电力调峰用工业储能系统,其特征在于所述能量管理器控制策略为调峰模式。
8.根据权利要求1所述的电力调峰用工业储能系统,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、电力调频工作的能量管理和监控。
9.根据权利要求1所述的电力调峰用工业储能系统,其特征在于所述表计分为表计A和表计B,表计A设置在负载侧以计量负载的电能使用情况,表计B设置在电池组侧以计量电池组的电能使用情况。
10.根据权利要求1所述的电力调峰用工业储能系统,其特征在于该储能系统还具有电器柜体,将电池组、电池管理系统、双向变流器、能量管理器、表计分区放置,将电池管理系统放置在下部,电池组放置在中部,双向变流器放置在上部。
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