CN111600317A - 一种储能计量系统以及储能单元 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种储能计量系统以及储能单元。其中储能计量系统包括一个或多个用于储存用电量的储能单元以及，分别与各个储能单元对应的监控管理系统，储能单元与工作母线连接，其中储能单元包括多个用于储存用电量的直流电池组，以及分别与各个直流电池组对应连接的用于接收监控管理系统的功率调节信号并控制直流电池组的功率大小的储能变流器，其中储能单元还包括直流计量装置，直流计量装置分别与对应的直流电池组连接，用于监测直流电池组在工作时的功率、效率及回路用电状况监控。

Description

一种储能计量系统以及储能单元
技术领域
本申请涉及储能技术领域，特别是涉及一种储能计量系统以及储能单元。
背景技术
储能系统特指通过机械、电磁、电化学等方法，将电量暂时存储起来，在需要配合机组使用的时候，通过相应的方法转换为电能，为用电设备快速提供电能。储能系统的接入对电厂机组能够快速响应电网调度指令起着非常重要的作用，现有的储能系统结构仅能监测到整个储能计量系统在充电或者放电后的功率和其他相关参数，不能对储能系统中的各个直流电池组进行实时监测，从而使得储能系统的调频作用不佳。
本申请实施例中提供了一种储能计量系统，能够对储能系统中的电池组分别进行功率、效率及回路用电状况监控，从而提高储能计量系统的调频能力。
申请内容
本公开提供了一种储能计量系统以及储能单元，能够对储能系统中的电池组分别进行功率、效率及回路用电状况监控，从而提高储能计量系统的调频能力。
为解决上述技术问题，本申请实施例是这样实现的：
第一方面，本公开实施例提供一种储能计量系统，包括一个或多个用于储存用电量的储能单元以及，分别与各个储能单元对应的监控管理系统，储能单元与工作母线连接，其中储能单元包括多个用于储存用电量的直流电池组，以及分别与各个直流电池组对应连接的用于接收监控管理系统的功率调节信号并控制直流电池组的功率大小的储能变流器，其特征在于：储能单元还包括直流计量装置，其中直流计量装置分别与对应的直流电池组连接，用于监测直流电池组在工作时的功率、效率及回路用电状况监控；储能单元还包括交流计量装置，其中交流计量装置与储能单元连接，且与监控管理系统通信连接，用于监测储能单元在工作时的功率；以及监控管理系统分别与储能变流器和直流计量装置通信连接，用于控制储能单元的功率大小。
可选地，直流电池组包含对应连接的电池管理系统，用于监测对应直流电池组的预设性能参数。
可选地，储能单元还包括用于对经过储能变流器转变后的电流进行升压或降压的变压器，其中变压器一端与储能变流器连接，另一端与工作母线连接。
可选地，直流电池组为电化学电池组和/或飞轮装置。
可选地，直流计量装置包括：直流电能表，配置用于智能采集直流电流数据；电力仪表，配置用于远程遥控测量电量参数；
开关量，配置用于连续采集电流信号并进行输出；模拟量采集模块，配合用于将分散的模拟数据经过数字转换器处理后发送至远程设备；以及智能断路器，配置用于智能连接线路。
可选地，直流计量装置还包括，传输接口，配置用于与外设的设备进行信号传输。
第二方面，本公开实施例提供了一种储能单元，储能单元包括多个用于储存用电量的直流电池组，以及分别与各个直流电池组对应连接的用于接收监控管理系统的功率调节信号并控制直流电池组的功率大小的储能变流器，其特征在于，储能单元还包括直流计量装置，其中直流计量装置分别与对应的直流电池组连接，用于监测直流电池组在工作时的功率、效率及回路用电状况监控；储能单元还包括交流计量装置，其中交流计量装置与储能单元连接，且与监控管理系统通信连接，用于监测储能单元在工作时的功率；以及监控管理系统分别与储能变流器和直流计量装置通信连接，用于控制储能单元的功率大小。
本申请实施例中，储能计量系统包括一个或多个用于储存用电量的储能单元以及，分别与各个储能单元对应的监控管理系统，储能单元与工作母线连接，其中储能单元包括多个用于储存用电量的直流电池组，以及分别与各个直流电池组对应连接的用于接收监控管理系统的功率调节信号并控制直流电池组的功率大小的储能变流器，其中储能单元还包括直流计量装置，直流计量装置分别与对应的直流电池组连接，用于监测直流电池组在工作时的功率，监控管理系统分别与储能变流器和直流计量装置通信连接，用于控制储能单元的功率大小。本实施例中通过直流计量装置分别监测对应直流电池组在工作时的功率，通过监控管理系统根据监控的功率向储能变流器发送功率调节信号，使得各个直流电池组的功率重新得到合理分配，从而提高储能系统的调频能力。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：
图1为本申请一实施例提供的一种储能计量系统结构示意图；
图2为本申请另一实施例提供的一种储能计量系统结构示意图；
图3为本申请再一实施例提供的一种储能计量系统结构示意图；
图4为本申请一实施例提供的一种直流计量装置104的结构示意图。
附图标记：储能单元100，监控管理系统200，工作母线300，直流电池组101，储能变流器102，电池管理系统103，直流计量装置104，变压器105，交流计量装置106，电化学电池组110，飞轮装置120，直流电能表1041、电力仪表1042、开关量1043、模拟量采集模块1044、智能断路器1045以及传输接口1046。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。
为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，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，都应当属于本公开保护的范围。
需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
图1为本申请实施例第一个方面提供的一种储能计量系统结构示意图。如图所示，该储能计量系统包括储能单元100和储能单元100对应的监控管理系统200，储能单元100与工作母线300连接，其中储能单元100包括两个直流电池组101以及分别与各个直流电池组101对应连接的储能变流器102，直流电池组101上包括与各个直流电池组101对应连接的电池管理系统103，其中电池管理系统103安装于直流电池组101内，对直流电池组101的预设性参数比如电压、温度、容量等各项参数的数据采集。储能单元100还包括直流计量装置104，其中直流计量装置104分别与对应的直流电池组101连接，直流计量装置104用于监测直流电池组101在工作时的功率。监控管理系统200分别与储能变流器102和直流计量装置104通信连接，用于接收直流计量装置104监测的功率，并且向对应的储能变流器102下发功率调节信号。
此外，现有的电化学和机械储能装置输出的都是直流电压，因此选择在储能系统中接入直流计量装置104。
本申请实施例中，通过直流计量装置104分别监测对应直流电池组101的功率、效率以及回路用电状况的监控，由监控管理系统200通过直流计量装置104监测的各个直流电池组101的功率进行计算分析，将计算分析结果转换为控制指令，进而对响应的储能变流器102下发功率调节信号。储能变流器102根据功率调节信号控制对应的直流电池组101进行充电或放电，最终使各个直流电池组101之间的功率差减小至预设功率阈值，达到了合理分配直流电池组101使用的目的，从而提高了储能计量系统的调频能力；另外，直流计量装置104还可以监测直流电池组101的电流、电压、温度等参数，由监控管理系统200采集各个直流电池组101的功率、电流、电压、温度等参数，能够对直流电池组101进行实时监控，根据监控数据进行故障排查，从而提高了储能计量系统排查故障的工作效率。
此外，直流计量装置104的计量原理是通过采集电池的电压电流，将采集的高电压大电流转换为规定的传输信号后输入到直流计量装置104中。
其中，监控管理系统200还用于执行以下操作：
(a1)，接收由直流计量装置104监测的对应的直流电池组101在工作时的功率；
(a2)，计算各个直流电池组101之间的功率差值；
(a3)，若功率差值大于等于预设功率阈值时，向各个储能变流器102下发功率调节信号使得功率差值小于预设功率阈值。
上述动作(a1)至(a3)中，通过直流计量装置104检测各个对应的直流电池组101的功率值，利用监控管理系统200去实时控制调整功率值偏高的直流电池组101的放电和充电，合理分配了多个储能单元100的利用，从而提高储能计量系统的调频能力。
进一步地，储能计量系统还包括变压器105和交流计量装置106，如图1所示，变压器105一端与储能变流器102连接，另一端与工作母线300连接。交流计量装置106与储能单元100连接，且与监控管理系统200通信连接，用于监测储能单元100在放电或充电时的功率。在储能计量系统中，通过储能变流器102将直流电转变为交流电，再通过变压器105经过升压输出交流电，通过接入的交流计量装置106测量输出的交流电放电或者充电时的功率以及电压、电流、温度等其他参数。
监控管理系统200可以实时监测直流计量装置104和交流计量装置106监测到的各项参数，根据监测到的数据自动生成报表便于用户查看。
进一步地，本申请的储能计量系统中的直流电池组101为电化学电池组110和/或飞轮装置120。
本申请实施例中，储能计量系统可以为包含多个由电化学电池组110构成的储能单元100以及与储能单元100对应的监控管理系统200，也可以为包含多个由飞轮装置120构成的储能单元100以及储能单元100对应的监控管理系统200，还可以为包括由多个电化学电池组110组成的储能单元100与由多个飞轮装置120组成的储能单元100的两种储能单元100的组合，以及包括分别与各个储能单元100对应监控管理系统200，这里的具体储能单元100的数量不做限定。
图2为本申请另一实施例提供的一种储能计量系统结构示意图，如图2所示，该储能计量系统包括两个储能单元100，各个储能单元100均对应设置监控管理系统200。其中一个储能单元100包括两个电化学电池组110以及分别与各个电化学电池组110对应连接的储能变流器102，电化学电池组110包括与各个电化学电池组110对应连接的电池管理系统103。另外一个储能单元100包括两个飞轮装置120，以及分别与各个飞轮装置120对应连接的储能变流器102，飞轮装置120包括与各个飞轮装置120对应连接的电池管理系统103，储能单元100还包括直流计量装置104、变压器105和交流计装置。其中直流计量装置104分别与对应的电池组连接，变压器105一端与储能变流器102连接，另一端与工作母线300连接，交流计量装置106与储能单元100连接，监控管理系统200分别与储能变流器102、直流计量装置104以及交流计量装置106通信连接。
图3为本申请再一实施例提供的一种储能计量系统结构示意图，如图3所示，该储能计量系统包括两个储能单元100，各个储能单元100均对应设置监控管理系统200，其中每个储能单元100包括两个飞轮装置120，以及分别与各个飞轮装置120对应连接的储能变流器102，飞轮装置120包括与各个飞轮装置120对应连接的电池管理系统103。储能单元100还包括直流计量装置104、变压器105和交流计装置，其中直流计量装置104分别与对应的电池组连接，变压器105一端与储能变流器102连接，另一端与工作母线300连接，交流计量装置106与储能单元100连接，监控管理系统200分别与储能变流器102、直流计量装置104以及交流计量装置106通信连接。
可选地，直流计量装置104包括：直流电能表1041，配置用于智能采集直流电流数据；电力仪表1042，配置用于远程遥控测量电量参数；开关量1043，配置用于连续采集电流信号并进行输出；模拟量采集模块1044，配合用于将分散的模拟数据经过数字转换器处理后发送至远程设备；以及智能断路器1045，配置用于智能连接线路。
具体地，参考图4所示，其中直流电能表1041例如可以但不限于是直流智能电能表，其中直流智能电能表直接取代常规测量仪表。作为一种先进的智能化、数字化的前端采集元件，该电力仪表已广泛应用于各种控制系统、SCADA系统和能源管理系统中。其次电力仪表1042，配置用于远程遥控测量电量参数。其中电量参数包括电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数以及频率及电能等，通常设计的产品具备可编程设定电流比以及电压比，具备RS485通讯功能。并且电力仪表例如可以是但不限于网络电力仪表，其中网络电力仪表是基于多功能电力仪表的基础上增加了测控功能。具备远程遥信，遥调，遥控功能。也就是通常所说的开关量输入输出控制。另外还可以在多功能电力仪表的基础上增加模拟量变送输出，与DCS通讯。开关量1043，配置用于连续采集电流信号并进行输出。模拟量采集模块1044，配合用于将分散的模拟数据经过数字转换器处理后发送至远程设备。智能断路器1045，配置用于智能连接线路，例如智能合闸和断开线路。从而通过以上设备完成直流计算装置104的监测功能。
可选地，直流计量装置104还包括，传输接口1046，配置用于与外设的设备进行信号传输。
具体地，参考图4所示传输接口1046例如可以但不限于是网络传输接口，用于将采集的数据传输至外部设备。从而在外部设备上实现数据的分析整理。
此外，直流计量装置104可以通过网络传输接口串口服务器或者计算机等外部设备连接，从而将采集的数据传输至串口服务器或者计算机。然后通过外部设备可以实现对采集的数据进行分析和处理，从而可以实时显示储能系统内各配电回路的运行状态。并且可以对智能断路器1045的分合闸以及电池的负载超越限制进行报警，例如可以在外部设备上弹出报警对话框或者语音报警等。并且可以在外部设备上通过接收的数据生成各种电能报表、分析曲线以及图像等，从而偏于电能的远程抄表以及分析和研究。进而实现对储能系统的实时监控以及吃点能管理，而且还能显示储能系统的回路用电状况。
此外，直流计量装置104通过传输接口1046可以实现与外部设备的交互，并且可以存储历史数据、实时数据以及处理后生成的报表等数据。
进一步地，本公开实施例提供了一种储能单元100，如图1所示的储能单元100，包括工作母线300、多个直流电池组101以及分别与各个直流电池组101对应连接的储能变流器102，储能单元100与工作母线300连接，储能单元100还包括直流计量装置104，直流计量装置104分别与对应的直流电池组101连接，用于监测对应的直流电池组101在工作时的功率。直流电池组101上包括与各个直流电池组101对应连接的电池管理系统103，用于监测对应直流电池组101的预设性能参数。
具体地，直流电池组101为电化学电池组110和/或飞轮装置120。
综上，本申请实施例中提供了一种储能计量系统，包括一个或多个用于储存用电量的储能单元以及，分别与各个储能单元对应的监控管理系统，储能单元与工作母线连接，其中储能单元包括多个用于储存用电量的直流电池组，以及分别与各个直流电池组对应连接的用于接收监控管理系统的功率调节信号并控制直流电池组的功率大小的储能变流器，其中储能单元还包括直流计量装置，直流计量装置分别与对应的直流电池组连接，用于监测直流电池组在工作时的功率，监控管理系统分别与储能变流器和直流计量装置通信连接，用于控制储能单元的功率大小。本实施例中通过直流计量装置分别监测对应直流电池组在工作时的功率，通过监控管理系统根据监控的功率向储能变流器发送功率调节信号，使得各个直流电池组的功率重新得到合理分配，从而提高储能系统的调频能力。
此外，根据本实施例的第二个方面提供了一种储能单元100，与本实施例第一个方面所述的储能单元100相同，这里就不再一一赘述。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种储能计量系统，包括一个或多个用于储存用电量的储能单元(100)以及，分别与各个所述储能单元(100)对应的监控管理系统(200)，所述储能单元(100)与工作母线(300)连接，其中所述储能单元(100)包括多个用于储存用电量的直流电池组(101)，以及分别与各个所述直流电池组(101)对应连接的用于接收所述监控管理系统(200)的功率调节信号并控制所述直流电池组(101)的功率大小的储能变流器(102)，其特征在于：
所述储能单元(100)还包括直流计量装置(104)，其中所述直流计量装置(104)分别与对应的所述直流电池组(101)连接，用于监测所述直流电池组(101)在工作时的功率、效率及回路用电状况监控；
所述储能单元(100)还包括交流计量装置(106)，其中所述交流计量装置(106)与所述储能单元(100)连接，且与所述监控管理系统(200)通信连接，用于监测所述储能单元(100)在工作时的功率；以及
所述监控管理系统(200)分别与所述储能变流器(102)和所述直流计量装置(104)通信连接，用于控制所述储能单元(100)的功率大小。
2.根据权利要求1所述的储能计量系统，其特征在于，所述直流电池组(101)包含对应连接的电池管理系统(103)，用于监测对应所述直流电池组(101)的预设性能参数。
3.根据权利要求1所述的储能计量系统，其特征在于：所述储能单元(100)还包括用于对经过所述储能变流器(102)转变后的电流进行升压或降压的变压器(105)，其中
所述变压器(105)一端与所述储能变流器(102)连接，另一端与所述工作母线(300)连接。
4.根据权利要求1所述的储能计量系统，其特征在于，所述直流电池组(101)为电化学电池组(110)和/或飞轮装置(120)。
5.根据权利要求1所述的储能计量系统，其特征在于，所述直流计量装置(104)包括：
直流电能表(1041)，配置用于智能采集直流电流数据；
电力仪表(1042)，配置用于远程遥控测量电量参数；
开关量(1043)，配置用于连续采集电流信号并进行输出；
模拟量采集模块(1044)，配合用于将分散的模拟数据经过数字转换器处理后发送至远程设备；以及
智能断路器(1045)，配置用于智能连接线路。
6.根据权利要求5所述的储能计量系统，其特征在于，所述直流计量装置(104)还包括，传输接口(1046)，配置用于与外设的设备进行信号传输。
7.一种储能单元(100)，包括多个用于储存用电量的直流电池组(101)，以及分别与各个所述直流电池组(101)对应连接的用于接收监控管理系统(200)的功率调节信号并控制所述直流电池组(101)的功率大小的储能变流器(102)，其特征在于，
所述储能单元(100)还包括直流计量装置(104)，其中所述直流计量装置(104)分别与对应的所述直流电池组(101)连接，用于监测所述直流电池组(101)在工作时的功率、效率及回路用电状况监控；
所述储能单元(100)还包括交流计量装置(106)，其中所述交流计量装置(106)与所述储能单元(100)连接，且与所述监控管理系统(200)通信连接，用于监测所述储能单元(100)在工作时的功率；以及
所述监控管理系统(200)分别与所述储能变流器(102)和所述直流计量装置(104)通信连接，用于控制所述储能单元(100)的功率大小。
8.根据权利要求7所述的储能单元(100)，其特征在于，所述直流电池组(101)上包括与各个所述直流电池组(101)对应连接的电池管理系统(103)，用于监测对应所述直流电池组(101)的预设性能参数。
9.根据权利要求7所述的储能单元(100)，其特征在于，所述直流电池组(101)为电化学电池组(110)和/或飞轮装置(120)。
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