CN110198043A - 一种配电台区储能柜及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电台区储能柜及其控制方法，所述配电台区储能柜包括柜体，所述柜体的内部设置有锂电子电池、电池管理系统、储能双向变流器、监控系统以及配电箱等，从而可以实时采集电池管理系统、储能双向变流器和负荷等运行信息，以使得所述储能双向变流器可以控制所述配电台区储能柜充电运行或放电运行，提高了配电台区供电的可靠性及电能质量。

Description

一种配电台区储能柜及其控制方法

技术领域

本发明涉及配电台区，更具体地说，涉及一种配电台区储能柜及其控制方法。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速发展，居民用电水平持续增长，对配电网的供电能力和供电质量提出了越来越高的要求。目前，造成配电台区电能质量问题的主要原因是负荷快速增长带来的配变重载或过载、单相负荷分布不均衡导致台区三相不平衡等。而且，配电台区配变重载伴随着三相极度不平衡，造成中性线电流较大，进而导致中性点电压偏移，三相电压不对称，严重影响配电台区的供电电能质量。

针对低压配电台区电能质量问题，通常采用装设无功补偿装置、调压装置或平衡装置等方式解决低压配电区电能质量问题，但是，上述几种方式只能解决单一的电能质量问题。而针对低压配电台区供电可靠性保障方面，通常采用台区扩容或新建台区增加供电容量，但该方式实施周期长，在台区高峰时段较短时使用易造成电力资产利用率低、电网投资效益低等问题。

为解决上述问题，中国专利CN201811623970.1公开了一种低压配电台区储能装置及控制方法，其包括储能电池、BMS、第一DC/DC变换器、第二DC/DC变换器、DC/AC变换器和本地智能监控系统，其考虑了配电台区低电压、无功补偿和三相不平衡治理等多种功能以及光伏发电接入，但是其控制系统复杂且成本较高。

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控制系统复杂的缺陷，提供一种配电台区储能柜及其控制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种配电台区储能柜，包括柜体，所述柜体的内部设置有锂电子电池、电池管理系统、储能双向变流器、监控系统以及配电箱，所述锂电子电池与所述储能双向变流器的直流侧电连接，所述电池管理系统设置在所述锂电子电池的前面板侧，所述配电箱与所述储能双向变流器的交流侧电连接，所述电池管理系统和所述储能双向变流器通信连接所述监控系统，并且所述监控系统通信连接监控中心。

进一步地，所述锂电子电池是由单体单芯通过串联和/或并联的方式形成的电池组，并且所述电池组电压的数值范围是500V～800V。

进一步地，所述配电台区储能柜还包括设置在所述柜体底部的消防装置，并且所述消防装置的出口端通过消防网管延伸至所述柜体内部。

进一步地，所述配电台区储能柜还包括设置在所述柜体后侧壁的冷却组件，所述冷却组件用于对所述柜体的内部温度进行调节。

进一步地，所述冷却组件为设置在所述柜体后侧壁的电动百叶窗。

更进一步地，所述冷却组件为设置在所述柜体后侧壁的冷却装置。

进一步地，所述配电台区储能柜还包括设置在所述柜体顶部的顶棚，并且所述顶棚为三棱柱结构。

进一步地，所述配电箱内设置有断路器和计量系统。

本发明还公开了一种配电台区储能柜的控制方法，包括如下步骤，

步骤1：获取电网的三相电压、三相电流以及锂电子电池的荷电状态SOC，并利用三相电压和三相电流计算负载功率；

步骤2：储能双向变流器根据负载功率、锂电子电池的荷电状态SOC与放电启动阈值、放电停止阈值、充电启动阈值、充电停止阈值的大小确定运行状态。

进一步地，步骤2具体为：

当荷载功率和锂电子电池的荷电状态SOC均大于放电启动阈值时，则储能双向变流器控制配电台区储能柜放电运行；直到负载功率小于放电停止阈值、且锂电子电池的荷电状态SOC大于放电启动阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜待机运行；

当荷载功率大于放电启动阈值、且锂电子电池的荷电状态SOC小于放电启动阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜待机运行；

当荷载功率小于放电启动阈值、且锂电子电池的荷电状态SOC大于充电启动阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜待机运行；

当荷载功率小于放电启动阈值、且锂电子电池的荷电状态SOC小于充电启动阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜充电运行；直到锂电子电池的荷电状态SOC大于充电停止阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜待机运行。

实施本发明的配电台区储能柜及其控制方法，具有以下有益效果：

本发明公开了一种配电台区储能柜及其控制方法，所述配电台区储能柜包括柜体，所述柜体的内部设置有锂电子电池、电池管理系统、储能双向变流器、监控系统以及配电箱等，从而可以实时采集电池管理系统、储能双向变流器和负荷等运行信息，以使得所述储能双向变流器可以控制所述配电台区储能柜充电运行或放电运行，提高了配电台区供电的可靠性及电能质量。

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是本发明所述的配电台区储能柜的结构示意图；

图2是本发明所述配电台区储能柜的电气原理图；

图3是本发明所述配电台区储能柜的控制方法的流程图；

其中，图1-图3中的附图标记为：

1、锂电子电池；2、储能双向变流器；3、监控系统；4、配电箱；5、消防装置；6、冷却装置；7、百叶窗；8、顶棚；9、滚轮；10、柜体。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1和图2所示，本发明公开了一种配电台区储能柜，其包括柜体10，所述柜体10的内部设置有锂电子电池1、电池管理系统、储能双向变流器2、监控系统3以及配电箱4，所述锂电子电池1与所述储能双向变流器2的直流侧电连接，所述电池管理系统设置在所述锂电子电池1的前面板侧，所述配电箱4与所述储能双向变流器2的交流侧电连接，所述电池管理系统和所述储能双向变流器2通信连接所述监控系统3，并且所述监控系统3通信连接监控中心。

具体连接时，所述锂电子电池1通过所述柜体10底部走线电连接所述储能双向变流器2的直流侧；所述配电箱4通过交流电缆连接所述储能双向变流器2的交流侧；所述电池管理系统设置在所述锂电子电池1的前面板侧，从而通过所述电池管理系统可以对所述锂电子电池1的电压、总电流、温度等运行参数实时监测，从而根据监测的数据计算所述锂电子电池1的电池荷电容量SOC；所述电池管理系统和所述储能双向变流器2通过串口或以太网接口等方式通信连接所述监控系统3，从而使得所述监控系统3可以及时获取所述锂电子电池1、所述储能双向变流器2以及负荷运行信息，从而可以使得所述储能双向变流器2可以根据实际情况对所述配电台区储能柜进行充电或放电运行；所述监控系统3通过4G无线网卡与监控中心通信连接，从而可以及时将所述配电台区储能柜的运行信息及时发送至所述监控中心，以方便维护人员能够及时了解所述配电台区储能柜的运行状态，还可以方便维护人员对所述配电台区储能柜的远程调度控制。

在本发明中，所述锂电子电池1是由单体单芯通过串联和/或并联的方式形成的电池组，并且所述电池组电压的数值范围是500V～800V，这是由于所述储能双向变流器2的交流侧的额定电压为400V、且直流侧为DC800V，使得所述电池组的电压越低，则同等功率下其电流越大；而且，通过改变单体单芯的数量及连接方式就可以改变所述锂电子电池1的电压的数值范围；另外，所述电池管理系统对所述电池组的总电压、单体单芯的电压、总电流以及温度等运行参数进行实时监控。

为了提高所述配电台区储能柜运行的安全性，所述配电台区储能柜还包括设置在所述柜体10底部的消防装置5，并且所述消防装置5的出口端通过消防网管延伸至所述柜体10内部，从而当检测到所述配电台区储能柜内部出现烟雾时，通过启动所述消防装置5可以避免所述配电台区储能柜发生起火爆炸危险。

所述配电台区储能柜还包括设置在所述柜体10后侧壁的冷却组件，所述冷却组件用于对所述柜体10的内部温度进行调节，工作时，所述冷却组件根据所述柜体10的实际内部温度启动或停止，从而通过所述冷却组件根据所述柜体10的内部降低所述柜体10内部的温度，以使得所述柜体10内部的温度在最佳的温度条件下运行，而且所述冷却组件的启动和停止的温度阈值根据所述锂电子电池1的电池特性进行设定。

具体地，所述冷却组件为设置在所述柜体10后侧壁的百叶窗7，当所述柜体10的外部温度低于所述柜体10的内部温度时，启动所述百叶窗7，启动风机即可以所述柜体10的内部温度，以降低系统能耗。

或者，在其他的一些实施例中，所述冷却组件为设置在所述柜体10后侧壁的冷却装置6，当所述柜体10的外部温度高于所述柜体10的内部温度时，关闭所述百叶窗7，启动所述冷却装置6，从而通过所述冷却装置6对所述柜体10的内部温度进行降温，以确保所述配电台区储能柜在最佳的温度条件下进行工作。

为了提高所述配电台区储能柜的IP防护等级，所述配电台区储能柜还包括设置在所述柜体10顶部的顶棚8，并且所述顶棚8为三棱柱结构。

为了便于所述配电台区储能柜的移动和固定，所述柜体10底部的四个拐角分别连接有一个可伸缩的滚轮9，从而通过所述滚轮9就可以实现所述配电台区储能柜的移动及固定。

所述配电箱4内设置有断路器和计量系统，从而通过所述断路器可以实现所述配电台区储能柜与外部电气设备的分合以及故障保护，通过所述计量系统可以对所述配电台区储能柜的充电量及放电量进行精确计算。

如图3所示，本发明还公开了一种配电台区储能柜的控制方法，包括如下步骤，

步骤1：获取电网的三相电压、三相电流以及锂电子电池1的荷电状态SOC，并利用三相电压和三相电流计算负载功率；

步骤2：储能双向变流器2根据负载功率、锂电子电池1的荷电状态SOC与放电启动阈值、放电停止阈值、充电启动阈值、充电停止阈值的大小确定运行状态。

进一步地，步骤2具体为：

当荷载功率和锂电子电池1的荷电状态SOC均大于放电启动阈值时，则储能双向变流器2控制配电台区储能柜放电运行；直到负载功率小于放电停止阈值、且锂电子电池1的荷电状态SOC大于放电启动阈值时，储能双向变流器2控制配电台区储能柜待机运行；

当荷载功率大于放电启动阈值、且锂电子电池1的荷电状态SOC小于放电启动阈值时，储能双向变流器2控制配电台区储能柜待机运行；

当荷载功率小于放电启动阈值、且锂电子电池1的荷电状态SOC大于充电启动阈值时，储能双向变流器2控制配电台区储能柜待机运行；

当荷载功率小于放电启动阈值、且锂电子电池1的荷电状态SOC小于充电启动阈值时，储能双向变流器2控制配电台区储能柜充电运行；直到锂电子电池1的荷电状态SOC大于充电停止阈值时，储能双向变流器2控制配电台区储能柜待机运行。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种配电台区储能柜，其特征在于：包括柜体，所述柜体的内部设置有锂电子电池、电池管理系统、储能双向变流器、监控系统以及配电箱，所述锂电子电池与所述储能双向变流器的直流侧电连接，所述电池管理系统设置在所述锂电子电池的前面板侧，所述配电箱与所述储能双向变流器的交流侧电连接，所述电池管理系统和所述储能双向变流器通信连接所述监控系统，并且所述监控系统通信连接监控中心。

2.根据权利要求1所述的配电台区储能柜，其特征在于：所述锂电子电池是由单体单芯通过串联和/或并联的方式形成的电池组，并且所述电池组电压的数值范围是500V～800V。

3.根据权利要求1所述的配电台区储能柜，其特征在于：所述配电台区储能柜还包括设置在所述柜体底部的消防装置，并且所述消防装置的出口端通过消防网管延伸至所述柜体内部。

4.根据权利要求1所述的配电台区储能柜，其特征在于：所述配电台区储能柜还包括设置在所述柜体后侧壁的冷却组件，所述冷却组件用于对所述柜体的内部温度进行调节。

5.根据权利要求4所述的配电台区储能柜，其特征在于：所述冷却组件为设置在所述柜体后侧壁的电动百叶窗。

6.根据权利要求4所述的配电台区储能柜，其特征在于：所述冷却组件为设置在所述柜体后侧壁的冷却装置。

7.根据权利要求1所述的配电台区储能柜，其特征在于：所述配电台区储能柜还包括设置在所述柜体顶部的顶棚，并且所述顶棚为三棱柱结构。

8.根据权利要求1所述的配电台区储能柜，其特征在于：所述配电箱内设置有断路器和计量系统。

9.一种根据权利要求1-8任何一项所述的配电台区储能柜的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤1：获取电网的三相电压、三相电流以及锂电子电池的荷电状态SOC，并利用三相电压和三相电流计算负载功率；

步骤2：储能双向变流器根据负载功率、锂电子电池的荷电状态SOC与放电启动阈值、放电停止阈值、充电启动阈值、充电停止阈值的大小确定运行状态。

10.根据权利要求9所述的配电台区储能柜的控制方法，其特征在于：步骤2具体为：

当荷载功率和锂电子电池的荷电状态SOC均大于放电启动阈值时，则储能双向变流器控制配电台区储能柜放电运行；直到负载功率小于放电停止阈值、且锂电子电池的荷电状态SOC大于放电启动阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜待机运行；

当荷载功率大于放电启动阈值、且锂电子电池的荷电状态SOC小于放电启动阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜待机运行；

当荷载功率小于放电启动阈值、且锂电子电池的荷电状态SOC大于充电启动阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜待机运行；

当荷载功率小于放电启动阈值、且锂电子电池的荷电状态SOC小于充电启动阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜充电运行；直到锂电子电池的荷电状态SOC大于充电停止阈值时，储能双向变流器控制配电台区储能柜待机运行。