CN110661279A - 一种储能系统 - Google Patents

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周宇峰
罗宇浩
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Abstract

本申请公开了一种储能系统,包括主控器,锂电池、充电器,逆变器以及电流传感器;所述电流传感器,用于检测电力参数;所述充电器,用于将交流电转化为直流电充入所述锂电池;所述逆变器,用于将所述锂电池释放的直流电转化为交流电并输出所述交流电;所述主控器,用于分析光伏系统发电与负载用电情况,当光伏系统的发电量多余时,启动所述充电器将多余电量充入所述锂电池,当所述光伏系统的发电量不足时,启动所述锂电池释放所述锂电池中存储的电量供负载使用,以及根据所述电力参数调整充放电功率。该储能系统能够独立于光伏系统并可实现光伏系统发电量的高效利用。

Description

一种储能系统
技术领域
本申请涉及电力技术领域,特别涉及一种储能系统。
背景技术
目前,光伏储能系统中多个光伏组件串联后通过储能系统连接电网,储能系统包括逆变充电一体机与电池。该储能系统需要与光伏组件同时安装,对于已经存在的光伏系统则无法安装此储能系统。另外,现有的光伏系统通常为并网系统,其产生的多余电量输送至电网,而多数地区不允许送电回电网,部分地区即使允许送电回电网,也由于费用较高而对送电回电网造成限制,导致电量的浪费。
有鉴于此,如何解决上述技术缺陷已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种储能系统,能够独立于光伏系统并可实现光伏系统发电量的高效利用。
为解决上述技术问题,本申请提供了一种储能系统,包括:
主控器,锂电池、充电器,逆变器以及电流传感器;
所述电流传感器,用于检测电力参数;
所述充电器,用于将交流电转化为直流电充入所述锂电池;
所述逆变器,用于将所述锂电池释放的直流电转化为交流电并输出所述交流电;
所述主控器,用于分析光伏系统发电与负载用电情况,当光伏系统的发电量多余时,启动所述充电器将多余电量充入所述锂电池,当所述光伏系统的发电量不足时,启动所述锂电池释放所述锂电池中存储的电量供负载使用,以及根据所述电力参数调整充放电功率。
可选的,所述主控器还用于在用电低谷时段启动所述充电器对所述锂电池充电并在用电高峰时段启动所述锂电池放电。
可选的,所述主控器还用于在所述用电高峰时段启动所述充电器将所述光伏系统产生的多余电量充入所述锂电池并在所述光伏系统不发电时启动所述锂电池释放存储的电量;和/或,在所述用电低谷时段启动所述充电器将来自电网的电量充入所述锂电池并在所述用电高峰时段且所述光伏系统的发电量不足时启动所述锂电池释放存储的电量。
可选的,所述主控器还用于在离网模式下断开连接电网的空气开关,启动所述逆变器与所述锂电池以利用所述逆变器将所述锂电池输出的直流电转换为交流电供负载使用。
可选的,所述主控器还用于接收用户的控制指令并根据所述控制指令控制所述锂电池、所述充电器以及所述逆变器执行相应的动作。
可选的,所述主控器还用于通过网络将所述储能系统的系统信息发送至远程监控平台。
可选的,所述锂电池输出的直流电的电压范围为24~72V。
可选的,还包括:
显示器,用于显示储能系统的系统信息以及通过所述显示器对所述储能系统进行控制。
可选的,所述显示器具体为触摸式显示器。
可选的,所述电流传感器的个数为1个或2个。
本申请所提供的储能系统,包括主控器,锂电池、充电器,逆变器以及电流传感器;所述电流传感器,用于检测电力参数;所述充电器,用于将交流电转化为直流电充入所述锂电池;所述逆变器,用于将所述锂电池释放的直流电转化为交流电并输出所述交流电;所述主控器,用于分析光伏系统发电与负载用电情况,当光伏系统的发电量多余时,启动所述充电器将多余电量充入所述锂电池,当所述光伏系统的发电量不足时,启动所述锂电池释放所述锂电池中存储的电量供负载使用,以及根据所述电力参数调整充放电功率。
可见,本申请所提供的储能系统,可利用主控器对锂电池、充电器以及逆变器实施控制,当光伏系统的发电量多余时,可通过启动充电器将多余的电量充入锂电池,从而避免电量浪费,克服电量不能送回到电网或者电量送回到电网费用较高的问题。并且当光伏系统的发电量不足时,能够通过启动锂电池释放存储的电量,以供负载使用,从而较好的满足负载的用电需求。另外,本申请所提供的储能系统独立于光伏系统,对于已经安装的光伏系统的情况也可加装该储能系统。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种储能系统的示意图;
图2为本申请实施例所提供的一种储能系统的应用示意图;
图3为本申请实施例所提供的另一种储能系统的应用示意图;
图4为本申请实施例所提供的一种储能系统工作模式示意图;
图5为本申请实施例所提供的一种储能系统充放电示意图;
图6为本申请实施例所提供的另一种储能系统充放电示意图;
图7为本申请实施例所提供的又一种储能系统充放电示意图。
具体实施方式
本申请的核心是提供一种储能系统,能够独立于光伏系统并可实现光伏系统发电量的高效利用。
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
请参考图1,图1为本申请实施例所提供的一种储能系统的示意图;参考图1所示,该储能系统包括:
主控器,锂电池、充电器,逆变器以及电流传感器(图1中未标示);电流传感器,用于检测电力参数;充电器,用于将交流电转化为直流电充入锂电池;逆变器,用于将锂电池释放的直流电转化为交流电并输出交流电;主控器,用于分析光伏系统发电与负载用电情况,当光伏系统的发电量多余时,启动充电器将多余电量充入锂电池,当光伏系统的发电量不足时,启动锂电池释放锂电池中存储的电量供负载使用,以及根据电力参数调整充放电功率。
具体的,逆变器可通过UART接口与主控器相连,实现逆变器与主控器之间的数据与命令的通信,其主要负责将锂电池输出的直流电转换为交流电并输出交流电给负载,供负载使用。充电器可通过PMBus与主控器相连,实现充电器与主控器之间的数据与命令的通信,充电器主要用于将交流电转换为直流电充入锂电池备用。
锂电池可通过CAN总线或RS485总线与主控器相连,实现锂电池与主控器之间的数据与命令的通信。此外,锂电池还连接逆变器的输入端与充电器的输出端,负责存储电能并可输出直流电至逆变器,以使逆变器将直流电转换为交流电后输出。其中,锂电池可扩展,即可根据实际需要增加锂电池的数量,至于其具体数量根据实际需要进行相适应的设置即可。
其中,在一种具体的实施方式中,锂电池的输出的直流电的电压范围为24~72V。
具体的,较之存在高压直流的传统储能系统,本实施例所提供的储能系统中,锂电池输出的直流电的电压范围为24~72V,从而能够有效规避直流高压的危险,提高储能系统的安全性。
电流传感器负责检测功率、电量等电力参数,以供主控器进行充放电控制决策,实现充放电功率调整等。其中,参考图2所示,在一种具体的实施方式中,电流传感器(即图2中所示CT)的数量可以为一个,该电流传感器安装于电网侧,可检测流入电网的功率与电量或者从电网获取的功率与电量。另外,参考图3所示,在另一种具体的实施方式中,电流传感器的数量也可以为两个(即图3中所示CT1与CT2),其中一个安装于光伏系统侧,用于检测光伏系统的发电量,另一个安装于负载侧,用于检测负载消耗的电量,进而使主控器可以根据光伏系统的发电量以及负载消耗的电量得到流入电网或者从电网获取的电量。
此外,储能系统还设置有电表,且电表通过电力线通信PLC或者无线通信例如Zigbee、WIFI、Bluetooth等的方式与主控器相连,实现电表与控制器之间进行数据与命令通信。
主控器作为储能系统的核心,其通过控制充电器以及逆变器实现储能系统的充电或放电控制。具体而言,主控器获取光伏系统的发电信息与负载的用电信息,分析光伏系统发电与负载用电情况,当光伏系统的发电量大于负载的用电量,即当光伏系统的发电量多余时,主控器启动充电器将光伏系统所发电量中的多余电量充入锂电池,当光伏系统不发电或者光伏系统所发电量无法满足负载的用电需求,即当光伏系统的发电量不足时,主控器控制锂电池释放电量,并经逆变器将锂电池输出的直流电转化为交流电后输出给负载以满足负载的用电需求。此外,主控器还可根据电流传感器检测的电量、功率等电力参数调整充放电功率。
参考图4与图5所示,在自发自用模式下,储能系统初始化并检测锂电池的电池参数与电表参数,主控器基于上述参数判断光伏系统的发电量是否大于负载的用电量以及锂电池的电池电压是否小于或等于充电阈值,若光伏系统的发电量大于负载的用电量且锂电池的电池电压小于或等于充电阈值,则闭合第一开关K1,断开第二开关K2与第三开关K3,启动充电器对锂电池进行充电,以将光伏系统所发电量中的多余电量充入锂电池,并在锂电池的电池电压大于上限阈值后结束充电,断开第一开关K1。其中,第一开关K1的两端分别连接充电器与交流输出,第二开关K2的两端分别连接逆变器与交流输出,第三开关K3的两端分别连接逆变器与锂电池。第一开关K1、第二开关K2以及第三开关K3均由主控器控制导通或关断。
相反,若光伏系统的发电量大于负载的用电量与锂电池的电池电压小于或等于充电阈值不能同时满足,则进一步判断光伏系统的发电量是否小于负载的用电量以及锂电池的电池电压是否大于或等于放电阈值,若光伏系统的发电量小于负载的用电量以及锂电池的电池电压大于或等于放电阈值,则断开第一开关K1,闭合第二开关K2与第三开关K3,启动逆变器将锂电池输出的直流电转换为交流电并输出供给负载使用,并在锂电池的电池电压小于下限阈值后结束放电,断开第二开关K2与第三开关K3。
进一步,在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,主控器还用于在用电低谷时段启动充电器对锂电池充电,在用电高峰时段启动锂电池放电。
具体的,参考图4与图6所示,在峰谷模式下,储能系统初始化并检测锂电池的电池参数与电表参数后,主控器判断定时充电功能是否开启以及锂电池的电池电压是否小于或等于充电阈值,若定时充电功能开启且锂电池的电池电压小于或等于充电阈值,则闭合第一开关K1,断开第二开关K2与第三开关K3,并启动充电器对锂电池进行充电。其中,定时充电时段即为用电低谷时段,通常为晚上,该时段位于电价相对较低的时段,从而在此时段启动充电器对锂电池进行充电,将电价较低的来自电网的电量充入锂电池,并当锂电池的电池电压高于上限阈值后,断开第一开关K1,结束充电。进一步,若定时充电功能开启且锂电池的电池电压小于或等于充电阈值不能同时满足,则判断定时放电功能是否开启以及锂电池的电池电压是否大于或等于放电阈值,若定时放电功能开启以及锂电池的电池电压大于或等于放电阈值,则断开第一开关K1,闭合第二开关K2与第三开关K3,并控制锂电池进行放电。其中,定时放电时段即为用电高峰时段,通常为白天,该时段的电价相对较高,通过在此时段控制锂电池进行放电,并经逆变器转化后供负载使用,可有效实现降低用电成本的目的。当锂电池的电池电压低于下限阈值后,断开第二开关K2与第三开关K3,结束放电。
进一步,在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,主控器还用于在用电高峰时段启动充电器将光伏系统产生的多余电量充入锂电池并在光伏系统不发电时启动锂电池释放存储的电量;和/或在用电低谷时段启动充电器将来自电网的电量充入锂电池并在用电高峰时段且光伏系统的发电量不足时启动锂电池释放存储的电量。
具体的,用户安装光伏系统且电网用电存在峰谷的情况下,储能系统还可启动混合模式,在此混合模式下,主控器可通过对锂电池进行充放电控制,提高电能的利用率以及降低用电成本。具体而言,可在电价相对较高的时段即用电高峰时段,利用光伏系统所发电量对负载供电的同时,将光伏系统多余的发电量充入锂电池备用,并在光伏系统不发电时利用锂电池放电为负载供电。和/或在电价相对较低的时段即用电低谷时段,将来自电网的电量充入锂电池,并在用电高峰时段且光伏系统的发电量不足时由锂电池放电供负载使用。
进一步,在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,主控器还用于在离网模式下断开连接电网的空气开关,启动逆变器与锂电池以利用逆变器将锂电池输出的直流电转换为交流电供负载使用。
具体的,参考图4与图7所示,本实施例中在电网断电的情况下,储能系统可提供应急用电。具体而言,储能系统开启离网模式后,主控器控制连接电网的空气开关断开,逆变器工作于离网模式,此时主控器断开第一开关K1,闭合第二开关K2与第三开关K3,并控制锂电池放电,锂电池释放的直流电经逆变器转换为交流电后可供负载使用。具体负载可与储能系统的交流插座连接后使用储能系统输出的交流电,或者储能系统还可连接配电柜为各路负载供电。
进一步,在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,主控器还用于接收用户的控制指令并根据控制指令控制锂电池、充电器以及逆变器的运行状态。
具体的,本实施例中,储能系统的充放电可由用户控制,用户可根据实际充放电需要,向储能系统的主控器发送相应的控制指令,进而主控器接收用户的控制指令后根据该控制指令通过控制锂电池、充电器以及逆变器的运行状态而实现对应的充电或放电操作。
进一步,在上述实施例的基础上,作为一种优选的实施方式,储能系统还包括显示器,用于显示储能系统的系统信息以及通过显示器对储能系统进行控制。
具体的,为便于用户查看储能系统系统信息以及对储能系统进行控制,本实施例中,储能系统还设置有显示器,该显示器连接主控器,负责显示储能系统的系统信息,以及用户可通过此显示器向主控器发送控制指令对储能系统进行控制。其中,可选的,显示器具体为触摸式显示器,从而,通过触摸显示器即可实现相关操作。
进一步,在上述实施例的基础上,作为一种具体的实施方式,主控器还用于通过网络将储能系统的系统信息发送至远程监控平台。
具体的,本实施例中,主控器通过网络连接远程监控平台,该远程监控平台可以为网站界面也可以为手机APP,主控器通过网络将储能系统的系统信息发送至远程监控平台,可极大的方便运程监控平台侧用户及时有效了解储能系统的运行情况。
综上所述,本申请所提供的储能系统,可利用主控器对锂电池、充电器以及逆变器实施控制,当光伏系统的发电量多余时,可通过启动充电器将多余的电量充入锂电池,从而避免电量浪费,克服电量不能送回到电网或者电量送回到电网费用较高的问题。并且当光伏系统的发电量不足时,能够通过启动锂电池释放存储的电量,以供负载使用,从而较好的满足负载的用电需求。另外,本申请所提供的储能系统独立于光伏系统,对于已经安装的光伏系统的情况也可加装该储能系统。
因为情况复杂,无法一一列举进行阐述,本领域技术人员应能意识到,在本申请提供的实施例的基本原理下结合实际情况可以存在多个例子,在不付出足够的创造性劳动下,应均在本申请的范围内。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本申请所提供的储能系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请原理的前提下,还可以对本申请进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围。
还需要说明的是,在本说明书中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其它变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其它要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (10)

1.一种储能系统,其特征在于,包括:
主控器,锂电池、充电器,逆变器以及电流传感器;
所述电流传感器,用于检测电力参数;
所述充电器,用于将交流电转化为直流电充入所述锂电池;
所述逆变器,用于将所述锂电池释放的直流电转化为交流电并输出所述交流电;
所述主控器,用于分析光伏系统发电与负载用电情况,当光伏系统的发电量多余时,启动所述充电器将多余电量充入所述锂电池,当所述光伏系统的发电量不足时,启动所述锂电池释放所述锂电池中存储的电量供负载使用,以及根据所述电力参数调整充放电功率。
2.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述主控器还用于在用电低谷时段启动所述充电器对所述锂电池充电并在用电高峰时段启动所述锂电池放电。
3.根据权利要求2所述的储能系统,其特征在于,所述主控器还用于在所述用电高峰时段启动所述充电器将所述光伏系统产生的多余电量充入所述锂电池并在所述光伏系统不发电时启动所述锂电池释放存储的电量;和/或,在所述用电低谷时段启动所述充电器将来自电网的电量充入所述锂电池并在所述用电高峰时段且所述光伏系统的发电量不足时启动所述锂电池释放存储的电量。
4.根据权利要求3所述的储能系统,其特征在于,所述主控器还用于在离网模式下断开连接电网的空气开关,启动所述逆变器与所述锂电池以利用所述逆变器将所述锂电池输出的直流电转换为交流电供负载使用。
5.根据权利要求4所述的储能系统,其特征在于,所述主控器还用于接收用户的控制指令并根据所述控制指令控制所述锂电池、所述充电器以及所述逆变器执行相应的动作。
6.根据权利要求5所述的储能系统,其特征在于,所述主控器还用于通过网络将所述储能系统的系统信息发送至远程监控平台。
7.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述锂电池输出的直流电的电压范围为24~72V。
8.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,还包括:
显示器,用于显示储能系统的系统信息以及通过所述显示器对所述储能系统进行控制。
9.根据权利要求8所述的储能系统,其特征在于,所述显示器具体为触摸式显示器。
10.根据权利要求1所述的储能系统,其特征在于,所述电流传感器的个数为1个或2个。
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