CN110752612B - 一种可移动式的充储一体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可移动式的充储一体装置，该装置包括：交流断路器、双向变流器、充电单元、储能单元、逆变器监控单元、储能监控单元、充电监控单元、EMS监控单元和辅助电源系统；所述双向变流器通过交流断路器连接到交流电网上，双向变流器的另一侧与储能单元连接；所述储能单元与充电单元连接；所述双向变流器与逆变器监控单元连接；所述储能单元与储能监控单元连接；所述充电单元与充电监控单元连接；所述逆变器监控单元、储能监控单元和充电监控单元分别与EMS监控单元连接。本发明提供了一个完整的充储一体的设备解决方案，依据本装置可形成一种分布式的大型直流充电桩产品，解决了电力容量不足和大功率直流桩建设的矛盾点，应用前景广阔。

Description

一种可移动式的充储一体装置
技术领域
本发明涉及电力储能技术，尤其涉及一种可移动式的充储一体装置。
背景技术
近来，国家大力推动电动汽车充电设施的发展，各个城市及地区都出台了相关文件，支持电动汽车充电桩基础设施的建设。电动汽车充电桩分为交流充电桩和直流充电桩，交流充电桩俗称慢充桩，一般建设在小区的地下停车场，基本是晚上进行充电，充满需要8小时以上；直流充电桩俗称快充桩，一般建设成为公共充电桩，供公共的电动汽车充电，一般一小时以内能够充满普通家用电动汽车。
现有的充电桩技术方案都是采用ACDC模块化并联的方式，组成大功率直流充电桩，建设成为集中式的大型直流快充充电站。因为一般的大型直流充电站的充电功率都达到MW级别以上，该种普通的大功率直流充电桩对建设地点的要求较高，需要电力容量够，电力接入方便，严重影响了直流充电站的铺设进度。
随着电动汽车充电设施的大面积铺设，目前几个问题比较突出。
问题一：充电桩跟新能源汽车的保有量相比，建设还存在严重不足的问题；
问题二：快充充电桩的充电功率一般较大，各个充电台区的电力容量的问题，严重制约着快充充电桩的大面积发展；
问题三：大型公共直流快充站遇到了充电站建设成本高的问题，尤其是外线的电力接入成本极高，导致充电站的建设成本高。
因此，需要提供了一种可移动的充储一体设备的方案，能够把慢充桩改造为快充桩，解决电力容量不足的问题，可以大面积的进行分布式直流快充桩的铺设，同时能够对楼宇进行智能的虚电管理，减少楼宇的初始电力投入。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种可移动式的充储一体装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可移动式的充储一体装置，包括：
三相四线的交流断路器、双向变流器、充电单元、储能单元、逆变器监控单元、储能监控单元、充电监控单元、EMS(Environmental Management System)监控单元和辅助电源系统；
所述双向变流器通过三相四线的交流断路器连接到交流电网上，双向变流器的另一侧与储能单元连接；
所述储能单元与充电单元连接，所述充电单元与供电输出端连接；
所述双向变流器与逆变器监控单元连接；
所述储能单元与储能监控单元连接；
所述充电单元与充电监控单元连接；
所述逆变器监控单元、储能监控单元和充电监控单元分别与EMS监控单元连接；
所述辅助电源系统用于为逆变器监控单元、储能监控单元、充电监控单元和EMS监控单元供电。
按上述方案，所述双向变流器的直流侧与储能单元连接，双向变流器的交流侧通过三相四线的交流断路器连接到交流电网上。
按上述方案，所述双向变流器为双向AC/DC模块。
按上述方案，所述双向变流器包括AC/DC变换器模块和DC/DC变换器模块。
按上述方案，所述双向变流器的直流侧与储能单元之间设有滤波电路，所述双向变流器的交流侧与交流断路器之间设有滤波电路。
按上述方案，所述供电输出端为电动车充电插头组件。
按上述方案，所述可移动式的充储一体装置还包括云平台，所述云平台与EMS监控单元通过无线通信连接，所述云平台用于向EMS监控单元传输管理策略。
本发明装置的工作原理：
正常时，默认工作在模式一，储能时，从电网取能，通过交流断路器和双向变流器对储能单元进行储能；若需要充电时，如果交流侧电网有电，可以通过电网和储能单元同时给充电单元提供电能，即能够实现边充边放，若电网无电，则通过储能单元给充电单元提供电能。EMS监控单元起到中位机及系统总控制的作用，与逆变监控单元和充电单元监控进行通讯，控制双向变流器单元和充电单元的工作模式。
本发明装置可以工作在模式二，即虚电管理模式，EMS监控单元与云平台进行信息互通，根据云平台的虚电管理策略来控制双向变流器和储能单元的工作模式，以达到用电高峰期虚电管理或者削峰填谷的作用，节省楼宇大厦的每年用电的一般性支出，节能增效，绿色环保。
电网异常掉电时，双向变流器自动切换到旁路供电模式，此时可移动充储一体设备相当于一台发电机给重要负载提供电力支持，且切换时间小于10ms，保证了楼宇大厦的重要应急负载能够持续供电。
本发明产生的有益效果是：本发明提供了一个较为完整的充储一体设备的解决方案，依据本装置可形成了一种分布式的大型直流充电桩产品，解决了电力容量不足和大功率直流桩建设的矛盾点，同时具备削峰填谷和应急供电的功能，节能增效，具有很好的应用前景。
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是本发明实施例的结构示意图；
图中：1-交流断路器，2-双向变流器，3-充电单元，4-储能单元，5-逆变器监控单元，6-储能监控单元，7-充电监控单元，8-EMS监控单元，9-云平台管理单元。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，一种可移动式充储一体化装置，包括交流断路器1，双向变流器2，充电单元3，储能单元4，逆变器监控单元5，储能监控单元6，充电监控单元7，EMS(EnvironmentalManagement System)监控单元8，辅助电源系统，云平台管理单元9；
其中，双向变流器2通过三相四线的交流断路器1连接到交流电网上，双向变流器2的另一侧与储能单元4连接；
本实施例中，双向变流器2包括双向AC/DC模块，双向变流器2的低压侧与储能单元连接，双向变流器2的高压侧通过三相四线的交流断路器1连接到交流电网上。
储能单元4与充电单元3连接，充电单元3与供电输出端连接；双向变流器2与逆变器监控单元5连接；储能单元4与储能监控单元6连接；充电单元3与充电监控单元7连接；逆变器监控单元5、储能监控单元6和充电监控单元7分别与EMS监控单元8连接；
辅助电源系统为逆变器监控单元5、储能监控单元6和充电监控单元7和EMS监控单元8提供电力保障；
可移动式的充储一体装置还包括云平台9，云平台9与EMS监控单元8通过无线通信连接，云平台9用于向EMS监控单元8传输管理策略。
本发明产品有三种常规的工作模式。
模式一：夜间小功率给储能单元补能，通常是7KW～30KW功率进行补能，白天放电，通常是按照80KW～180KW功率给电动汽车提供大功率直流充电，利用夜间的电力谷价进行补能，在白天电力峰价和平价时，对电动汽车进行充电。这样既能够峰谷套利，又能够解决电力容量不够不能建设大功率直流充电的问题，从而更好的保证大电网条件下的有序充电。
模式一，夜间从电网取能，通过交流断路器1和双向变流器单元2对储能单元4进行储能；白天时，如果交流侧电网有电，可以通过电网和储能单元4同时给充电单元3提供电能，即能够实现边充边放。EMS监控8起到中位机及系统总控制的作用，与逆变监控单元5和充电单元监控7进行通讯，控制双向变流器单元2和充电单元3的工作模式。
模式二：本发明产品可以应用于商业大厦或商业超市等场合，对商业大厦的楼宇进行虚电管理，通过本产品的逆变单元根据楼宇的负载用电情况，进行峰值功率的补充和调剂。
模式二即虚电管理模式，EMS监控8与云平台9进行信息互通，根据云平台9的虚电管理策略来控制双向变流器2和储能单元4的工作模式，以达到用电高峰期虚电管理或者削峰填谷的作用。
模式三：本发明产品应用于商业大厦，同时具备了UPS功能，当商业楼宇停电时，电网异常掉电时，双向变流器2能够无缝切换到应急旁路供电，切换时间小于10ms，保证了应急负载能够正常工作，从而保证楼宇的关键负载能够正常运行。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种可移动式的充储一体装置，其特征在于，包括：
三相四线的交流断路器、双向变流器、充电单元、储能单元、逆变器监控单元、储能监控单元、充电监控单元、EMS监控单元和辅助电源系统；
所述双向变流器通过三相四线的交流断路器连接到交流电网上，双向变流器的另一侧与储能单元连接；
所述储能单元与充电单元连接，所述充电单元与供电输出端连接；
所述双向变流器与逆变器监控单元连接；
所述储能单元与储能监控单元连接；
所述充电单元与充电监控单元连接；
所述逆变器监控单元、储能监控单元和充电监控单元分别与EMS监控单元连接；
所述辅助电源系统用于为逆变器监控单元、储能监控单元、充电监控单元和EMS监控单元供电，所述逆变器监控单元、储能监控单元和充电监控单元与EMS监控单元之间分别设有独立的信号交互通道，所述双向变流器的直流侧与储能单元连接，双向变流器的交流侧通过三相四线的交流断路器连接到交流电网上，
所述可移动式的充储一体装置还包括云平台，所述云平台与EMS监控单元通过无线通信连接，所述云平台用于向EMS监控单元传输管理策略，
所述可移动式的充储一体装置按以下三种模式工作：
模式一：夜间小功率给储能单元补能，按照7KW～30KW功率进行补能，白天放电，按照80KW～180KW功率给电动汽车提供大功率直流充电，利用夜间的电力谷价进行补能，在白天电力峰价和平价时，对电动汽车进行充电，
EMS监控单元起到中位机及系统总控制的作用，与逆变器监控单元和充电监控单元进行通讯，控制双向变流器和充电单元的工作模式；
模式二：虚电管理模式，EMS监控单元与云平台进行信息互通，根据云平台的虚电管理策略来控制双向变流器和储能单元的工作模式，以达到用电高峰期虚电管理或者削峰填谷的作用；
模式三：应用于商业大厦，当商业楼宇停电，电网异常掉电时，双向变流器无缝切换到应急旁路供电，切换时间小于10ms。
2.根据权利要求1所述的可移动式的充储一体装置，其特征在于，所述双向变流器为双向AC/DC模块。
3.根据权利要求1所述的可移动式的充储一体装置，其特征在于，所述双向变流器包括AC/DC变换器模块和DC/DC变换器模块。
4.根据权利要求1所述的可移动式的充储一体装置，其特征在于，所述双向变流器的直流侧与储能单元之间设有滤波电路，所述双向变流器的交流侧与交流断路器之间设有滤波电路。
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