CN110931674B - 一种低压储能装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种低压储能装置及其控制方法，包括储能器和接线头，储能器通过接线头与配电母线连接，储能器包括箱体、层板、蓄电池BT、PCS单元、电感L、电压计、通信模块、存储器和控制单元，蓄电池BT固定设置在层板上，蓄电池BT与PCS单元连接，PCS单元的输出端一端通过电感L相互连接，PCS单元的输出端另一端相互连接，电压计分别监测一个蓄电池BT两端的电压，PCS单元、电压计、通信模块以及存储器均与控制单元连接。本发明的实质性效果是：通过PCS单元直接进行AC/DC双向转换，提高能量转换效率，通过采用具有多孔隔板的蓄电池，方便储能器的运输，减少储能器的维护工作。

Description

一种低压储能装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种低压储能装置及其控制方法。

背景技术

随着新农村的建设和农村经济的发展，农村用户的用电量和对供电质量和稳定性的需求也不断增长。在农村用户的供电中，在一年中通常会存在若干个用电高峰期，该用电高峰期与农业生产相关。由于农业生产活动十分相似，用户每天的用电高峰期集中在几小时范围内，造成这几个小时内部分台区超负荷运转。由于农业生产活动具有阶段性，该生产活动结束后，农村用户的用电水平即会下降到较低水平。如安吉县每年的炒茶季节，台区经常超载20％以上运行，但每次超载运行通常不超过2个小时。这种情况下，对台区扩容投资成本相对收益而言过高，因而需要采取在台区内建设投运移动式储能设备，保证其炒茶季节的台区安全稳定运行。但目前的储能设备需要将交流转换为直流存储，而后在逆变成交流电输出，存在能量转换效率低的技术问题。

如中国专利CN102185328A，公开日2011年9月14日，一种新型大规模电力储能装置，属于电化学储能技术；该装置主要由电解水制氢系统、储氢系统、储氧系统、储水系统、碱性燃料电池发电系统、AC/DC变换系统、DC/AC变换系统及相应控制系统组成；通过将电能直接转化为化学能，分别储存于储氢和储氧系统中，在电网负荷峰高峰期将存储的氢气和氧气通过碱性燃料电池发电系统，将化学能直接转化为电能，进行电力供应；整个装置在电解过程消耗的水可通过燃料电池发电过程生成的水进行循环利用；该大规模电力储能装置具有大容量、长寿命、低成本及环境友好等优势。但其不能解决能量转换效率低的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前的部分台区存在短期超负荷运行的技术问题。提出了一种阶段性的投入储能装置使台区负荷降低的低压储能装置及其控制方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种低压储能装置，包括储能器和接线头，储能器通过接线头与配电母线连接，所述储能器包括箱体、若干个层板、若干个蓄电池BT、若干个PCS单元、若干个电感L、若干个电压计、通信模块、存储器和控制单元，若干个层板将箱体内部空间沿垂直方向分隔为若干层，若干个所述蓄电池BT固定设置在层板上，蓄电池BT与PCS单元连接，若干个PCS单元的输出端一端通过电感L相互连接，若干个PCS单元的输出端另一端相互连接，若干个PCS单元的两个相互连接端分别与配电母线L线以及N线连接，若干个电压计分别监测一个蓄电池BT两端的电压，PCS单元、电压计、通信模块以及存储器均与控制单元连接。通过PCS单元直接进行AC/DC双向转换，提高能量转换效率。

作为优选，所述蓄电池BT包括盒体、盒盖、正极接线柱、若干个正极板、正极连接线、负极接线柱、若干个负极板、负极连接线、安全阀、若干个多孔隔板、酸液和若干个硅隔板，所述盒体顶面开口，若干个所述硅隔板将盒体分隔成若干个单格，单格内安装有若干个正极板、若干个多孔隔板以及若干个负极板，所述正极板和负极板相间排列，所述正极板和负极板之间放置所述多孔隔板，所述酸液浸满所述多孔隔板，若干个所述正极板均通过正极连接线与正极接线柱连接，若干个所述负极板均通过负极连接线与负极接线柱连接，盒盖可拆卸安装在盒体顶部，正极接线柱以及负极接线柱均穿透并固定在盒盖上，所述硅隔板穿透盒盖并与盒盖密封连接，所述安全阀安装在所述盒盖上。通过采用具有多孔隔板的蓄电池，方便储能器的运输，减少储能器的维护工作。

作为优选，所述蓄电池BT还包括若干个散热硅板，所述散热硅板紧贴在硅隔板上并与硅隔板固定连接，散热硅板具有栅状枝。硅具有良好的导热性、绝缘性和化学稳定性，硅隔板能够将酸液的热量及时导出，并通过散热硅板散热，提高蓄电池BT工作的稳定性和安全性。

作为优选，所述储能器还包括温度传感器，所述蓄电池BT还包括硅条，若干个所述硅隔板通过硅条相互连接，温度传感器与所述硅条抵接，温度传感器检测硅条温度，温度传感器与控制单元连接。通过温度检测能够及时发现过热的蓄电池并及时更换，延长储能器的寿命和工作可靠性。

作为优选，所述储能器还包括被动气体灭火器，被动气体灭火器安装在箱体内，所述被动气体灭火器包括罐体、充气阀、金属塞、若干个卡爪和石蜡块，充气阀安装在罐体底部，罐体内填充高压灭火气体，金属塞塞入罐体的开口，金属塞与罐体之间涂有气密填充剂，金属塞一端伸出罐体，金属塞位于罐体内的一端加工有若干个沟槽，若干个所述卡爪一端与沟槽底部固定连接，卡爪侧面与沟槽侧面抵接，卡爪另一端与罐体抵接，卡爪靠近沟槽的部分具有弹性，所述石蜡块填充所述沟槽。通过被动气体灭火器能够在储能器发生火情时，延缓或扑灭火情，提高储能器的安全性和工作稳定性，降低事故损失。高压灭火气体可以为高压二氧化碳或高压氮气。

作为优选，所述被动气体灭火器的金属塞露出罐体的部分安装有若干个散热鳍片，若干个所述散热鳍片沿金属塞圆周均匀分布。散热鳍片能够加快将空气中的热量传导到石蜡块，加快石蜡块变软，使被动气体灭火器更早的被触发，及时进行灭火。

作为优选，所述被动气体灭火器还包括压板，所述压板上分布有筛孔，所述压板固定安装在金属塞伸入罐体的一端，所述压板压覆在石蜡块上，弹性卡爪靠近石蜡的一侧延伸有凸起，所述凸起延伸入压板下方。筛孔阻挡了变软的石蜡块的流动，通过筛孔大小可以调节石蜡块变软流动的时机，通过调整筛孔大小可以调整常温下石蜡块能够承受的压力，和石蜡块变软退让的难易程度。

作为优选，所述箱体侧面开有若干个通风孔。通风孔能够加快蓄电池BT的散热。

一种低压储能装置的控制方法，适用于如前述的一种低压储能装置，包括以下步骤：A)将储能器移动到负荷中心或台区配电变压器附近，通过接线头将储能器与配电母线连接；B)当台区配电变压器负荷超过容量的80％时，控制单元通过控制PCS单元将蓄电池BT内的电能输入到配网中，降低台区配电变压器的负荷；C)当台区配电变压器负荷低于容量的30％时，控制单元通过控制PCS单元由配网母线为蓄电池BT充电；D)当台区内存在光伏电厂的光伏功率未被消纳时，控制单元通过控制PCS单元由配网母线为蓄电池BT充电。

作为优选，步骤C)中，蓄电池BT充电时的充电功率与负荷功率之和不超过台区配电变压器容量的70％。保证台区供电的稳定性。

本发明的实质性效果是：通过PCS单元直接进行AC/DC双向转换，提高能量转换效率，通过采用具有多孔隔板的蓄电池，方便储能器的运输，减少储能器的维护工作，通过温度检测能够及时发现过热的蓄电池并及时更换，延长储能器的寿命和工作可靠性，通过被动气体灭火器能够在储能器发生火情时，延缓或扑灭火情，提高储能器的安全性和工作稳定性，降低事故损失。

附图说明

图1为实施例一低压储能装置结构示意图。

图2为实施例一储能器电路原理图。

图3为实施例一储能器结构示意图。

图4为实施例一蓄电池BT结构示意图。

图5为实施例一蓄电池BT端面结构示意图。

图6为实施例二被动气体灭火器结构示意图。

图7为实施例二被动气体灭火器剖视结构示意图。

其中：1、密封铅酸蓄电池，2、层板，3、箱体，4、通风孔，5、盒盖，6、正极接线柱，7、正极连接线，8、正极板，9、盒体，10、温度传感器，11、硅条，12、硅隔板，13、安全阀，14、散热硅板，15、负极接线柱，16、负极连接线，17、负极板，18、多孔隔板，100、储能器，101、控制单元，102、PCS单元，200、接线头，300、移动载具，400、被动气体灭火器，401、充气阀，402、罐体，403、散热鳍片，404、金属塞，405、卡爪，406、压板，407、凸起，408、石蜡块。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种低压储能装置，如图1所示，本实施例包括储能器100和接线头200，储能器100通过接线头200与配电母线连接，储能器100放置在移动载具300上，移动载具300为车辆或拖车，储能器100包括箱体3、若干个层板2、若干个蓄电池BT、若干个PCS单元102、若干个电感L、若干个电压计、通信模块、存储器和控制单元101，如图3所示，若干个层板2将箱体3内部空间沿垂直方向分隔为若干层，若干个蓄电池BT固定设置在层板2上，如图2所示，蓄电池BT与PCS单元102连接，若干个PCS单元102的输出端一端通过电感L相互连接，若干个PCS单元102的输出端另一端相互连接，若干个PCS单元102的两个相互连接端分别与配电母线L线以及N线连接，若干个电压计分别监测一个蓄电池BT两端的电压，PCS单元102、电压计、通信模块以及存储器均与控制单元101连接。通过PCS单元102直接进行AC/DC双向转换，提高能量转换效率。

如图4、图5所示，蓄电池BT为密封铅酸蓄电池1，密封铅酸蓄电池1包括盒体9、盒盖5、正极接线柱6、若干个正极板8、正极连接线7、负极接线柱15、若干个负极板17、负极连接线16、安全阀13、若干个多孔隔板18、酸液和若干个硅隔板12，盒体9顶面开口，若干个硅隔板12将盒体9分隔成若干个单格，单格内安装有若干个正极板8、若干个多孔隔板18以及若干个负极板17，正极板8和负极板17相间排列，正极板8和负极板17之间放置多孔隔板18，酸液浸满多孔隔板18，若干个正极板8均通过正极连接线7与正极接线柱6连接，若干个负极板17均通过负极连接线16与负极接线柱15连接，盒盖5可拆卸安装在盒体9顶部，正极接线柱6以及负极接线柱15均穿透并固定在盒盖5上，硅隔板12穿透盒盖5并与盒盖5密封连接，安全阀13安装在盒盖5上。通过采用具有多孔隔板18的蓄电池，方便储能器100的运输，减少储能器100的维护工作。

蓄电池BT还包括若干个散热硅板14，散热硅板14紧贴在硅隔板12上并与硅隔板12固定连接，散热硅板14具有栅状枝。硅具有良好的导热性、绝缘性和化学稳定性，硅隔板12能够将酸液的热量及时导出，并通过散热硅板14散热，提高蓄电池BT工作的稳定性和安全性。

储能器100还包括温度传感器10，蓄电池BT还包括硅条11，若干个硅隔板12通过硅条11相互连接，温度传感器10与硅条11抵接，温度传感器10检测硅条11温度，温度传感器10与控制单元101连接。通过温度检测能够及时发现过热的蓄电池并及时更换，延长储能器100的寿命和工作可靠性。

箱体3侧面开有若干个通风孔4。通风孔4能够加快蓄电池BT的散热。

一种低压储能装置的控制方法，适用于如前述的一种低压储能装置，包括以下步骤：A)将储能器100移动到负荷中心或台区配电变压器附近，通过接线头200将储能器100与配电母线连接；B)当台区配电变压器负荷超过容量的80％时，控制单元101通过控制PCS单元102将蓄电池BT内的电能输入到配网中，降低台区配电变压器的负荷；C)当台区配电变压器负荷低于容量的30％时，控制单元101通过控制PCS单元102由配网母线为蓄电池BT充电；D)当台区内存在光伏电厂的光伏功率未被消纳时，控制单元101通过控制PCS单元102由配网母线为蓄电池BT充电。

步骤C)中，蓄电池BT充电时的充电功率与负荷功率之和不超过台区配电变压器容量的70％。保证台区供电的稳定性。

实施例二：

本实施例在实施例一的基础上，对储能器100的安全性进行了进一步的改机和提高，本实施例中，储能器100还包括被动气体灭火器400，被动气体灭火器400安装在箱体3内，如图6、图7所示，被动气体灭火器400包括罐体402、充气阀401、金属塞404、若干个卡爪405和石蜡块408，充气阀401安装在罐体402底部，罐体402内填充高压灭火气体，金属塞404塞入罐体402的开口，金属塞404与罐体402之间涂有气密填充剂，金属塞404一端伸出罐体402，金属塞404位于罐体402内的一端加工有若干个沟槽，若干个卡爪405一端与沟槽底部固定连接，卡爪405侧面与沟槽侧面抵接，卡爪405另一端与罐体402抵接，卡爪405靠近沟槽的部分具有弹性，石蜡块408填充沟槽。

被动气体灭火器400还包括压板406，压板406上分布有筛孔，压板406固定安装在金属塞404伸入罐体402的一端，压板406压覆在石蜡块408上，弹性卡爪405靠近石蜡的一侧延伸有凸起407，凸起407延伸入压板406下方。被动气体灭火器400的金属塞404露出罐体402的部分安装有若干个散热鳍片403，若干个散热鳍片403沿金属塞404圆周均匀分布。高压灭火气体可以为高压二氧化碳或高压氮气。其余结构同实施例一。

相对于实施例一，本实施例具有以下有益效果：通过被动气体灭火器400能够在储能器100发生火情时，延缓或扑灭火情，提高储能器100的安全性和工作稳定性，降低事故损失。散热鳍片403能够加快将空气中的热量传导到石蜡块408，加快石蜡块408变软，使被动气体灭火器400更早的被触发，及时进行灭火。筛孔阻挡了变软的石蜡块408的流动，通过筛孔大小可以调节石蜡块408变软流动的时机，通过调整筛孔大小可以调整常温下石蜡块408能够承受的压力，和石蜡块408变软退让的难易程度。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (8)

1.一种低压储能装置，其特征在于，

包括储能器和接线头，储能器通过接线头与配电母线连接，

所述储能器包括箱体、若干个层板、若干个蓄电池BT、若干个PCS单元、若干个电感L、若干个电压计、通信模块、存储器和控制单元，若干个层板将箱体内部空间沿垂直方向分隔为若干层，若干个所述蓄电池BT固定设置在层板上，蓄电池BT与PCS单元连接，若干个PCS单元的输出端一端通过电感L相互连接，若干个PCS单元的输出端另一端相互连接，若干个PCS单元的两个相互连接端分别与配电母线L线以及N线连接，若干个电压计分别监测一个蓄电池BT两端的电压，PCS单元、电压计、通信模块以及存储器均与控制单元连接，所述储能器包括被动气体灭火器，被动气体灭火器安装在箱体内，所述被动气体灭火器包括罐体、充气阀、金属塞、若干个卡爪和石蜡块，充气阀安装在罐体底部，罐体内填充高压灭火气体，金属塞塞入罐体的开口，金属塞与罐体之间涂有气密填充剂，金属塞一端伸出罐体，金属塞位于罐体内的一端加工有若干个沟槽，若干个所述卡爪一端与沟槽底部固定连接，卡爪侧面与沟槽侧面抵接，卡爪另一端与罐体抵接，卡爪靠近沟槽的部分具有弹性，所述石蜡块填充所述沟槽，所述被动气体灭火器还包括压板，所述压板上分布有筛孔，所述压板固定安装在金属塞伸入罐体的一端，所述压板压覆在石蜡块上，弹性卡爪靠近石蜡的一侧延伸有凸起，所述凸起延伸入压板下方。

2.根据权利要求1所述的一种低压储能装置，其特征在于，

所述蓄电池BT包括盒体、盒盖、正极接线柱、若干个正极板、正极连接线、负极接线柱、若干个负极板、负极连接线、安全阀、若干个多孔隔板、酸液和若干个硅隔板，所述盒体顶面开口，若干个所述硅隔板将盒体分隔成若干个单格，单格内安装有若干个正极板、若干个多孔隔板以及若干个负极板，所述正极板和负极板相间排列，所述正极板和负极板之间放置所述多孔隔板，所述酸液浸满所述多孔隔板，若干个所述正极板均通过正极连接线与正极接线柱连接，若干个所述负极板均通过负极连接线与负极接线柱连接，盒盖可拆卸安装在盒体顶部，正极接线柱以及负极接线柱均穿透并固定在盒盖上，所述硅隔板穿透盒盖并与盒盖密封连接，所述安全阀安装在所述盒盖上。

3.根据权利要求2所述的一种低压储能装置，其特征在于，

所述蓄电池BT还包括若干个散热硅板，所述散热硅板紧贴在硅隔板上并与硅隔板固定连接，散热硅板具有栅状枝。

4.根据权利要求2或3所述的一种低压储能装置，其特征在于，

所述储能器还包括温度传感器，所述蓄电池BT还包括硅条，若干个所述硅隔板通过硅条相互连接，温度传感器与所述硅条抵接，温度传感器检测硅条温度，温度传感器与控制单元连接。

5.根据权利要求1所述的一种低压储能装置，其特征在于，

所述被动气体灭火器的金属塞露出罐体的部分安装有若干个散热鳍片，若干个所述散热鳍片沿金属塞圆周均匀分布。

6.根据权利要求1或2所述的一种低压储能装置，其特征在于，

所述箱体侧面开有若干个通风孔。

7.一种低压储能装置的控制方法，适用于如权利要求1至6任一项所述的一种低压储能装置，其特征在于，

包括以下步骤：

A)将储能器移动到负荷中心或台区配电变压器附近，通过接线头将储能器与配电母线连接；

B)当台区配电变压器负荷超过容量的80％时，控制单元通过控制PCS单元将蓄电池BT内的电能输入到配网中，降低台区配电变压器的负荷；

C)当台区配电变压器负荷低于容量的30％时，控制单元通过控制PCS单元由配网母线为蓄电池BT充电；

D)当台区内存在光伏电厂的光伏功率未被消纳时，控制单元通过控制PCS单元由配网母线为蓄电池BT充电。

8.根据权利要求7所述的一种低压储能装置的控制方法，其特征在于，

步骤C)中，蓄电池BT充电时的充电功率与负荷功率之和不超过台区配电变压器容量的70％。

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