CN110061512A - 一种储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种储能系统，该储能系统的能效管理模块能够控制切换开关模块将市电电网的电力分配系统与能量存储模块和负载连接或断开，以及能效管理模块能够控制切换开关模块将能量存储模块与负载连接或断开。本发明实施例能够在谷电时，将市电电网的电力分配系统分配的电能存储于能量存储模块中，同时采用市电电网的电力分配系统分配的电能为负载供电；在峰电时，采用能量存储模块存储的电能为负载供电，而断开市电电网的电力分配系统与负载和能量存储模块的连接，从而能够降低峰电时市电电网的负荷，并增加谷电时市电电网的用电量，以降低资源的浪费，提高用电的安全性和稳定性。

Description

一种储能系统

技术领域

本发明实施例涉及能量存储技术领域，尤其涉及一种储能系统。

背景技术

随着经济的发展，电能的使用越来越广泛，尤其是众多能源站，例如供暖站、供冷站等的一些设备的用电量大。为保证电能应用高峰期各用电设备的正常运转，则需要发电设备产生更多的电能。

当前，白天用电量通常较多，电能的需求大，发电设备高负荷运行才能满足用户的用电需求；而晚上用电量较少，电能需求小，一些发电设备产生的电量就没有被利用起来，造成资源的浪费和发电设备的闲置。因此，如何降低用电量较多的峰电时期的电能使用量，增加用电量较少的谷电时期的电能使用量成为当前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述存在问题，本发明实施例提供一种储能系统，能够解决现有技术中电能应用不平衡，造成用电高峰时期电网负荷大，用电低谷时期用电量少，致使资源危机与浪费的技术问题。

本发明实施例提供了一种储能系统，包括：能效管理模块、切换开关模块、能量存储模块；

所述能量存储模块的输入端通过所述切换开关模块与市电电网的电力分配系统的输出端连接；所述能量存储模块的输出端通过所述切换开关模块与负载连接；

所述能效管理模块的控制端与所述切换开关模块的控制端连接；

在谷电时，所述能效管理模块用于控制所述切换开关模块连接所述市电电网的电力分配系统的输出端和所述能量存储模块的输入端，以使所述市电电网的电力分配系统分配的电能存储于所述能量存储模块；以及，所述能效管理模块用于控制所述切换开关模块连接所述市电电网的电力分配系统的输出端和所述负载，以使所述市电电网的电力分配系统分配的电能为所述负载供电；

在峰电时，所述能效管理模块用于控制所述切换开关模块断开所述市电电网的电力分配系统的输出端与所述能量存储模块和所述负载的连接；以及，所述能效管理模块用于控制所述切换开关模块连接所述能量存储模块和所述负载，以使所述能量存储单元中存储的电能为所述负载供电。

可选的，所述储能系统还包括：光伏电池组；

所述光伏电池组的输出端通过所述切换开关模块分别与所述能量存储模块和所述负载连接；

所述能效管理模块还用于控制所述切换开关模块连接所述光伏电池组的输出端与所述能量存储模块和/或所述负载，以使所述光伏电池组转换的电能存储于所述能量存储模块和/或为所述负载供电。

可选的，所述储能系统还包括：并网箱；

所述并网箱的第一端通过所述切换开关模块与所述光伏电池组的输出端连接；所述并网箱的第二端与所述市电电网的电力分配系统的输入端连接；

所述并网箱用于在所述能效管理模块控制所述切换开关模块连接所述并网箱的第一端和所述光伏电池组的输出端时，控制所述光伏电池组转换的电能输入所述市电电网的电力分配系统中。

可选的，所述储能系统还包括：逆变器；

所述光伏电池组的输出端依次通过所述逆变器和所述切换开关模块分别与所述能量存储模块、所述负载以及所述并网箱连接。

可选的，所述储能系统还包括：换流器；

所述能量存储模块的输入端依次通过所述换流器和所述切换开关模块与所述市电电网的电力分配系统连接；所述能量存储模块的输出端依次通过所述换流器和切换开关模块与所述负载连接。

可选的，所述能量存储模块包括储能蓄电池。

可选的，所述储能蓄电池包括铅酸电池、钠硫电池中的任意一种。

可选的，所述能量存储模块还包括热储能单元；

所述热储能单元包括储能介质，所述热储能单元用于将所述市电电网的电力分配系统分配的电能存储于所述储能介质中。

可选的，所述负载包括热泵和水泵。

可选的，所述切换开关模块包括总线开关。

本发明实施例提供了一种储能系统，该储能系统的能效管理模块能够控制切换开关模块将市电电网的电力分配系统与能量存储模块和负载连接或断开，以及能效管理模块能够控制切换开关模块将能量存储模块与负载连接或断开。本发明实施例能够在谷电时，将市电电网的电力分配系统分配的电能存储于能量存储模块中，同时采用市电电网的电力分配系统分配的电能为负载供电；在峰电时，采用能量存储模块存储的电能为负载供电，而断开市电电网的电力分配系统与负载和能量存储模块的连接，从而能够降低峰电时市电电网的负荷，并增加谷电时市电电网的用电量，以降低资源的浪费，提高用电的安全性和稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种储能系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的又一种储能系统的结构框图；

图3是本发明实施例提供的又一种储能系统的结构框图；

图4是本发明实施例提供的又一种储能系统的结构框图；

图5是本发明实施例提供的一种储能系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供一种储能系统，该储能系统能够用于存储和释放市电电网的电力分配系统分配的电能。图1是本发明实施例提供的一种储能系统的结构框图。如图1所示，本发明实施例体用的储能系统包括能效管理模块10、切换开关模块20、能量存储模块30；能量存储模块30的输入端I30通过切换开关模块20与市电电网的电力分配系统40的输出端O40连接；能量存储模块30 的输出端O30通过切换开关模块20与负载50连接；能效管理模块10的控制端Q10与切换开关模块20的控制端Q20连接。

其中，在谷电时，能效管理模块10用于控制切换开关模块20连接市电电网的电力分配系统40的输出端O40和能量存储模块30的输入端I30，以使市电电网的电力分配系统40分配的电能存储于能量存储模块30；以及，能效管理模块10用于控制切换开关模块20连接市电电网的电力分配系统40的输出端 O40和负载50，以使市电电网的电力分配系统40分配的电能为负载50供电。

在峰电时，能效管理模块10用于控制切换开关模块20断开市电电网的电力分配系统40的输出端O40与能量存储模块30的输入端I30和负载50的连接；以及，能效管理模块10用于控制切换开关模块20连接能量存储模块30的输出端O30和负载50，以使能量存储单元30中存储的电能为负载50供电。

具体的，市电电网能够对发电站中发电设备产生的电能进行电能转换、传输以及分配，以使发电站中发电设备产生的电能为用电设备提供电能，满足生活和生产的需要。通常白天时运行的用电设备较多，用电量较多，因而需要发电设备高负荷运行才能满足用户的用电需求；而晚上时运行的用电设备较少，用电量较少，如此会使部分发电设备闲置或发电设备产生的电能浪费。受用电设备的运行时间的限制，造成发电设备产生的电能使用不平衡，国家电网对市电电网传输和分配的电能进行了峰电和谷电的划分。在用电高峰期所使用的电能为峰电，其单价较高；在用电低谷期所使用的电能为谷电，其单价较低。

如此，谷电时市电利用率低且市电的单价低，可通过能效管理模块10控制切换开关模块20令市电电网的电力分配系统40分别与能量存储模块30和负载 50连接，从而使市电电网的电力分配系统40分配的电能存储于能量存储模块 30中，同时市电电网的电力分配系统40分配的电能还用于为负载50提供电能，进而提高谷电时市电的利用率；而峰电时市电利用率高且市电的价格高，可通过能效管理模块10控制切换开关模块20令市电电网的电力分配系统40分别与能量存储模块30和负载50断开，同时能效管理模块10控制切换开关模块20 令能量存储模块30与负载50连接，从而能够在峰电时，使能量存储模块30中存储的电能释放，以为负载50提供电能，一方面能够降低峰电时对市电电网的冲击，提高用电安全性和稳定性，另一方面能够降低负载的运行成本。其中，能效管理模块10例如可以为控制芯片或控制器等；负载50例如可以为供暖或供冷站中的热泵和/或水泵。

本发明实施例能够在谷电时，将市电电网的电力分配系统分配的电能存储于能量存储模块中，同时采用市电电网的电力分配系统分配的电能为负载供电；在峰电时，采用能量存储模块存储的电能为负载供电，而断开市电电网的电力分配系统与负载和能量存储模块的连接，从而能够降低峰电时市电电网的负荷，并增加谷电时市电电网的用电量，以降低资源的浪费，提高用电的安全性和稳定性。

可选的，图2是本发明实施例提供的又一种储能系统的结构框图。如图2 所示，储能系统还包括光伏电池组60；该光伏电池组60的输出端O60通过切换开关模块20分别与能量存储模块30和负载50连接；能效管理模块10还用于控制切换开关模块20连接光伏电池组60的输出端O60与能量存储模块30 和/或负载50，以使光伏电池组60转换的电能存储于能量存储模块30和/或为负载50供电。

具体的，太阳能发电一种新兴的可再生能源，光伏电池组60能够利用光生伏特效应将太阳能转换为电能。该光伏电池组60产生的电能可以直接存储于能量存储模块30中，以在需要时由能量存储模块30释放。该光伏电池组60产生的电能还可以直接为负载50供电，以使负载50正常运转。当光伏电池组60产生的电能需要存储于能量存储模块30中时，能效管理模块10能够控制切换开关模块20令光伏电池组60与能量存储模块30连接；而当光伏电池组60产生的电能直接为负载50供电时，能效管理模块10能够控制切换开关模块20令光伏电池组60与负载50连接。

如此，在原有谷电时存储市电电网的电力分配系统40分配的电能，峰电时释放所存储的电能的基础上，增加光伏电池组60，以能够将可再生能源太阳能转换为电能，以供存储和/或应用，从而进一步降低市电的使用成本，提高资源的利用率。

可选的，图3是本发明实施例提供的又一种储能系统的结构框图。如图3 所示，储能系统中还包括并网箱70；并网箱70的第一端I70通过切换开关模块 20与光伏电池组60的输出端O60连接；并网箱70的第二端O70与市电电网的电力分配系统40的输入端I40连接；并网箱70用于在能效管理模块10控制切换开关模块20连接并网箱70的第一端I70和光伏电池组60的输出端时，控制光伏电池组60转换的电能输入市电电网的电力分配系统40中。

具体的，光伏电池组60利用光生伏特效应将太阳能转换为电能。由于太阳能是取之不尽、用之不竭的理想能源，光伏电池组60可在其寿命期内源源不断地将太阳能的转换为电能。而在负载50用电量较低或非用电时期，光伏电池组 60光电转换的电能无法被合理的利用，通过在储能系统中设置并网箱70，以使光伏电池组60所产生的剩余电量通过并网箱70输入至市电电网的电力分配系统40中进行再分配。一方面，将光伏电池组60产生的电能通过并网箱70输入至市电电网的电力分配系统40后，能够使光伏电池组60转换的电能产生经济效益，另一方面，光伏电池组60产生的电能通过并网箱70输入至市电电网的电力分配系统40后，能够进一步降低用电高峰期对市电电网的冲击。

可选的，图4是本发明实施例提供的又一种储能系统的结构框图。如图4 所示，储能系统还包括逆变器80；光伏电池组60的输出端O60依次通过逆变器80和切换开关模块20分别与能量存储模块30、负载50以及并网箱70连接。

具体的，光伏电池组60利用光生伏特效应转换的电能通常为直流电，而市电电网的电力分配系统40所分配的电能通常为交流电，负载50所使用的电能也可能为交流电。如此，通过逆变器80将光伏电池组60利用光生伏特效应产生的电能转换为交流电，可直接通过并网箱并入市电电网的电力分配系统40中，或直接供负载50使用。

可选的，继续参考图4，储能系统还包括换流器90；能量存储模块30的输入端I30依次通过换流器90和切换开关模块20与市电电网的电力分配系统40 连接；能量存储模块30的输出端O30依次通过换流器90和切换开关模块20 与负载50连接。

具体的，能量存储模块30例如可以包括蓄电池31，能量存储模块30能够存储直流电，而市电电网的电力分配系统40分配的电能为交流电。在谷电时，市电电网的电力分配系统40分配的电能需要存储于能量存储模块30中，换流器90能够将市电电网的电力分配系统40分配的交流电转换为直流电存储于能量存储模块30中。在峰电时，能量存储模块30中存储的电能释放，以为负载 50供电，此时换流器90能够将能量存储模块30中释放的直流电转换为交流电，以供负载50正常运行。

当能量存储模块30为储能蓄电池时，该储能蓄电池例如可以为铅酸电池、钠硫电池中的任意一种。其中，铅酸电池具有电压稳定、价格便宜的优点，而被广泛用作储能电池。

可选的，继续参考图4，能量存储模块30还可以包括热储能单元32；热储能单元32包括储能介质，热储能单元32用于将市电电网的电力分配系统40分配的电能存储于储能介质中。

具体的，能量存储模块30包括蓄电池31和热储能单元32，在谷电时市电电网的电力分配系统40分配的电能可以电能的形式存储与蓄电池31中，也可以热能的形式存储与热储能单元32的储能介质中；并在峰电时，蓄电池31中存储的电能释放以为负载50供电，热储能单元32的储能介质存储的热能也可释放出来，以提供相应的热能。其中，热储能单元32的储能介质可选为LT-2 储能介质。

可选的，图5是本发明实施例提供的一种储能系统的结构示意图。如图5，负载50可以包括热泵51和水泵52。

具体的，负载50中的热泵51和水泵52可在供暖或供冷季节使用。例如在供暖季节，水泵52可为管路中传输的水介质提供动力，并传输至热泵51处进行加热，实现水介质的循环供暖。储能系统的能量存储模块30的蓄电池31或提供的电能或市电电网的电力分配系统40分配的电能能够为热泵51和水泵52 供电，以使热泵51和水泵52运行，而能量存储模块30的热储能单元32中存储的热能可直接为管路中的循环水介质进行加热。如此，一方面，在谷电时能够将市电电网的电力分配系统40分配的电能分别以电能或热能的形式存储，提高资源的利用率；另一方面，在峰电时蓄电池31和热能存储单元32能够分别释放电能和热能，以在保证负载50运行的前提下，实现管路介质的直接加热，进一步降低功耗，减少成本。

可选的，继续参考图5，切换开关模块20可以为总线开关。如此，切换开关模块20采用总线开关无需复杂的布线，使得储能系统具有简单的结构，并且切换开关模块20的总线开关能够实现不同模块之间的单独连接或断开。

本发明实施例的储能系统，能够在谷电时，将市电电网的电力分配系统分配的电能存储于能量存储模块中，同时采用市电电网的电力分配系统分配的电能为负载供电；在峰电时，采用能量存储模块存储的电能为负载供电，而断开市电电网的电力分配系统与负载和能量存储模块的连接，从而能够降低峰电时市电电网的负荷，并增加谷电时市电电网的用电量，以降低资源的浪费，提高用电的安全性和稳定性。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种储能系统，其特征在于，包括：能效管理模块、切换开关模块、能量存储模块；

所述能量存储模块的输入端通过所述切换开关模块与市电电网的电力分配系统的输出端连接；所述能量存储模块的输出端通过所述切换开关模块与负载连接；

所述能效管理模块的控制端与所述切换开关模块的控制端连接；

在谷电时，所述能效管理模块用于控制所述切换开关模块连接所述市电电网的电力分配系统的输出端和所述能量存储模块的输入端，以使所述市电电网的电力分配系统分配的电能存储于所述能量存储模块；以及，所述能效管理模块用于控制所述切换开关模块连接所述市电电网的电力分配系统的输出端和所述负载，以使所述市电电网的电力分配系统分配的电能为所述负载供电；

在峰电时，所述能效管理模块用于控制所述切换开关模块断开所述市电电网的电力分配系统的输出端与所述能量存储模块的输入端和所述负载的连接；以及，所述能效管理模块用于控制所述切换开关模块连接所述能量存储模块的输出端和所述负载，以使所述能量存储单元中存储的电能为所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，还包括：光伏电池组；

所述光伏电池组的输出端通过所述切换开关模块分别与所述能量存储模块和所述负载连接；

所述能效管理模块还用于控制所述切换开关模块连接所述光伏电池组的输出端与所述能量存储模块和/或所述负载，以使所述光伏电池组转换的电能存储于所述能量存储模块和/或为所述负载供电。

3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，还包括：并网箱；

所述并网箱的第一端通过所述切换开关模块与所述光伏电池组的输出端连接；所述并网箱的第二端与所述市电电网的电力分配系统的输入端连接；

所述并网箱用于在所述能效管理模块控制所述切换开关模块连接所述并网箱的第一端和所述光伏电池组的输出端时，控制所述光伏电池组转换的电能输入所述市电电网的电力分配系统中。

4.根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于，还包括：逆变器；

所述光伏电池组的输出端依次通过所述逆变器和所述切换开关模块分别与所述能量存储模块、所述负载以及所述并网箱连接。

5.根据权利要求1～4任一项所述的储能系统，其特征在于，还包括：换流器；

所述能量存储模块的输入端依次通过所述换流器和所述切换开关模块与所述市电电网的电力分配系统连接；所述能量存储模块的输出端依次通过所述换流器和切换开关模块与所述负载连接。

6.根据权利要求1～4任一项所述的储能系统，其特征在于，所述能量存储模块包括储能蓄电池。

7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述储能蓄电池包括铅酸电池、钠硫电池中的任意一种。

8.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述能量存储模块还包括热储能单元；

所述热储能单元包括储能介质，所述热储能单元用于将所述市电电网的电力分配系统分配的电能存储于所述储能介质中。

9.根据权利要求8所述的储能系统，其特征在于，所述负载包括热泵和水泵。

10.根据权利要求1～4任一项所述的储能系统，其特征在于，所述切换开关模块包括总线开关。