CN111934333A - 一种用户侧分布式储能装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用户侧分布式储能装置，包括移动装置、储能箱和消防系统，储能箱安装在移动装置上，消防系统安装在储能箱上；储能箱包括箱体、若干个电池模块、若干个电池支架、电池管理系统、第一双向逆变器、第二双向逆变器和监控系统；若干个电池支架分布安装在箱体内；电池模块安装在电池支架上，若干个电池模块与电池管理系统连接；箱体上安装有电网侧电源接口和用户侧电源接口；本发明通过储能箱，实现电网用电的及时调控，提升用户用电体验；通过设置加热装置和散热装置，使储能箱内的环境保持恒温状态，提高电池模块使用寿命；通过故障检测装置，对故障类型进行更加准确的检测，装置简单，检测范围广。

Description

一种用户侧分布式储能装置
技术领域
本发明涉及电池储能技术领域，尤其涉及一种用户侧分布式储能装置。
背景技术
分布式储能是一种主要安装于用户侧或分布式发电侧的储能，主要用于储存过剩的分布式发电电能，平抑分布式发电出力波动以减少对配电网的影响。
目前，电网逐渐采用风电和太阳能进行发电，在某些时刻产生的电量过多，而储能站存储的电量到达上限后无法进行存储，导致部分能量的流失，同时，在电网的用电调配方面，存在一些特殊时间段，用户均处于用电高峰，用电量急剧增加，造成供电不足的风险，同时，目前的分布式储能系统，其监控以及消防措施均比较匮乏，给电网造成大量的成本损失。
例如，一种在中国专利文献上公开的“一种分布式储能系统及控制方法”，其公告号：CN108767882A，其申请日：2018年06月13日，包括一条储能母线和N个分布式变流器，N≥2；所述分布式变流器包含一个电力电子变换单元和至少一个分离式储能单元，所述分离式储能单元包括储能单元、第一开关组与第二开关组，所述第一开关组串联在储能单元与电力电子变换单元的直流侧之间，通过分开第一开关组中的正极开关与负极开关，使储能单元与电力电子变换单元分离；所述第二开关组串联在储能单元与储能母线之间，通过分开第二开关组中的正极开关与负极开关，使储能单元与储能母线分离。该分布式储能系统在电路发生短路故障时，无法对储能系统进行故障处理，在一个设备出现故障时，容易导致其他设备也损坏，造成较大损失。
发明内容
本发明主要解决现有的技术中分布式储能装置无法及时发现故障以及无法做到故障及时处理的问题；提供一种用户侧分布式储能装置，实现对电网过多电量的存储以及电量不足时的补充，对分布式储能装置进行全面监控，对故障进行有效检测和及时解决，降低电网设备成本。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种用户侧分布式储能装置，包括移动装置、储能箱和消防系统，所述储能箱安装在移动装置上，所述消防系统安装在储能箱上；所述储能箱包括箱体、若干个电池模块、若干个电池支架、电池管理系统、第一双向逆变器、第二双向逆变器和监控系统；若干个所述电池支架分布安装在箱体内；所述电池模块安装在电池支架上，若干个所述电池模块与电池管理系统连接；所述箱体上安装有电网侧电源接口和用户侧电源接口，所述第一双向逆变器输入端与电网侧电源接口连接，所述第一双向逆变器的输出端与电池模块连接，所述第二双向逆变器的输出端与用户侧电源接口连接，所述第二逆变器的输入端与电池模块连接；所述监控系统用于监控储能箱是否发生故障，所述电池管理系统与监控系统连接。移动装置可以是移动小车，也可以是在储能箱下面安装四个移动轮，将储能箱通过叉车放置在移动小车上，将储能箱进行分布式安装，并对安装位置进行定位和编号，当电网的风能、太阳能等新能源发电量过多时，通过电网侧电源接口经第一双向逆变器将新能源产生的电量存储在电池模块内，在电网用户在某段时间内用电过多导致电网供电不足时或电网线路出现故障时，电池模块内的电量经第二双向逆变器和用户侧电源接口给用户供电，实现电网用电的及时调控，提升用户用电体验，设置消防系统和监控系统，对储能箱的工作状态和故障情况进行实时监测，在故障发生时能进行计时解决，防止其他设备受到损坏，降低电网设备成本，通过电池管理系统对电池模块进行有效管理，增加电池模块内电池的使用寿命。
作为优选，还包括信息发送模块，所述信息发送模块与监控系统连接，所述信息发送模块包括第一短信模块和第二短信模块，所述第一短信模块用于发送短信给电网运维人员，所述第二短信模块用于发送短信给电网用户。通过信息发送模块在储能发生故障时对电网运维人员发送信息，第一时间提醒运维人员进行故障维修，在储能箱能正常使用或发生故障时对用户进行通知，使用户了解储能箱使用状况，提升用户使用体验，使用户使用过程得到有效保障。
作为优选，所述的监控系统包括监控终端、无线通信模块、故障检测装置、温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器，所述温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器均安装在箱体内，所述温度传感器用于检测箱体内的温度信息，所述温度传感器经无线通信模块与监控终端连接，所述湿度传感器用于检测箱体内的湿度信息，所述湿度传感器经无线通信模块与监控终端连接，所述烟雾传感器用于检测箱体内的烟雾信息，所述烟雾传感器经无线通信模块与监控终端连接，所述故障检测装置用于检测电池模块输出线路是否发生故障，所述故障检测装置经无线通信模块与监控终端连接。
作为优选，还包括加热装置和散热装置，所述散热装置包括安装在箱体底部的冷水管，所述加热装置包括加热板和若干块硅板，若干个所述硅板分别安装箱体内壁上，所述加热板安装在硅板与箱体内壁之间，所述加热板与电池模块连接，所述温度传感器与硅板连接。通过设置加热装置和散热装置，使储能箱内的环境保持恒温状态，提高电池模块使用寿命。
作为优选，所述的无线通信模块包括蓝牙模块、WIFI模块或GPRS模块。
作为优选，所述的故障检测装置包括壳体、电流互感器、弹簧、滑块、压力传感器和MCU，所述壳体安装在第二双向逆变器与用户电源接口之间的线路上，所述电流互感器的输入端与第二双向逆变器与用户电源接口之间的线路连接，所述电流互感器的输出端与弹簧连接，所述弹簧的一端与壳体内壁连接，所述弹簧的另一端与滑块连接，所述壳体内设有滑槽，所述压力传感器和滑块均安装在滑槽内，所述压力传感器与滑块背向弹簧的一侧抵接，所述压力传感器用于检测滑块具有一定倾向时的压力信息，所述压力传感器的输出端与MCU连接，所述MCU经无线通信模块与监控终端连接。电流互感器采集第二双向逆变器与用户电源接口之间的线路的电流，当电池模块对用户进行放电时，电流互感器工作，安装弹簧时，先对弹簧进行预压缩，使压力传感器具有检测的预压力值，预压缩量与正常电流情况下电流互感器传递的电流使弹簧压缩的程度一致，设置压力传感器检测的最大阈值，当电流过大时，弹簧进行进一步压缩，当压力传感器无法检测到压力值时，则出现电流过大的故障，当电流过小时，弹簧进行伸张，当压力传感器检测的压力值超过最大阈值时，则出现电流过小的故障，实现对线路的故障类型的正确检测，检测装置简单，不会出现普通电流表在电流过大导致电流表超出量程或电流过小导致检测不准确的问题。
作为优选，所述的消防系统包括灭火管和石蜡，所述灭火管安装在储能箱内的上部位置，所述灭火管内填充有七氟丙烷气体，所述灭火管设有若干个气孔，所述石蜡将所述气孔密封。当储能箱出现线路短路着火时，箱体内的温度上升，会导致石蜡融化，储存在灭火管内的七氟丙烷气体喷出，进行灭火，实现消防的及时处理，防止其他设备受到损坏，降低损失。
作为优选，所述的监控系统还包括有照明装置，所述照明装置包括轨道、电机、滑轮、支杆、供电装置和LED灯，所述轨道安装在箱体内壁上，所述电机安装在轨道的一侧，所述电机的控制端经无线通信模块与监控终端连接，所述电机的输出端与滑轮连接，所述滑轮与轨道相匹配，所述支杆安装在滑轮上，所述供电装置安装在支杆的一侧，所述LED灯安装在支杆上，所述LED灯与供电装置连接。箱体内设置有监控摄像头，通过电机控制，使滑轮到达LED灯沿轨道在箱体内部进行移动，使电网工作人员通过监控摄像头观察箱体内的设备时，能更加清楚，防止运维人员无法及时发现设备老化以及设备损坏部位的问题。
本发明的有益效果是：（1）通过储能箱，实现电网用电的及时调控，提升用户用电体验；（2）通过设置加热装置和散热装置，使储能箱内的环境保持恒温状态，提高电池模块使用寿命；（3）通过故障检测装置，对故障类型进行更加准确的检测，装置简单，检测范围广。
附图说明
图1是实施例一的储能装置的结构示意图。
图2是实施例一的监控系统的结构框图。
图3是实施例一的故障检测装置的结构示意图。
图中1.移动装置，2.电池管理系统，3.监控系统，4. 箱体，5.电池支架，6.第二双向逆变器，7.用户侧电源接口，8.壳体，9.电流互感器，10.弹簧，11.滑槽，12.滑块，13.MCU，14.压力传感器，15.故障检测装置，16.温度传感器，17.湿度传感器，18.烟雾传感器，19.无线通信模块，20.监控终端，21.信息发送模块。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例一：一种用户侧分布式储能装置，如图1所示，包括移动装置1、储能箱、消防系统、信息发送模块21、加热装置和散热装置，储能箱安装在移动装置1上，消防系统安装在储能箱上；储能箱包括箱体4、若干个电池模块、若干个电池支架5、电池管理系统2、第一双向逆变器、第二双向逆变器6和监控系统3；若干个电池支架5分布安装在箱体4内；电池模块安装在电池支架5上，若干个电池模块与电池管理系统2连接；箱体4上安装有电网侧电源接口和用户侧电源接口7，第一双向逆变器输入端与电网侧电源接口连接，第一双向逆变器的输出端与电池模块连接，第二双向逆变器6的输出端与用户侧电源接口7连接，第二逆变器的输入端与电池模块连接；监控系统3用于监控储能箱是否发生故障，电池管理系统2与监控系统3连接，信息发送模块21与监控系统3连接，信息发送模块21包括第一短信模块和第二短信模块，第一短信模块用于发送短信给电网运维人员，第二短信模块用于发送短信给电网用户。
散热装置包括安装在箱体4底部的冷水管和水冷系统，水冷系统用于控制冷水管内水流的流动。
加热装置包括加热板和若干块硅板，若干个硅板分别安装箱体4内壁上，加热板安装在硅板与箱体4内壁之间，加热板与电池模块连接，温度传感器16与硅板连接。还可以设置控制器和电子开关，电子开关的控制端与控制器连接，电子开关的一端与加热板连接，电子开关的另一端与电池模块连接，控制器与监控系统3连接。
消防系统包括灭火管和石蜡，灭火管安装在储能箱内的上部位置，灭火管内填充有七氟丙烷气体，灭火管设有若干个气孔，石蜡将气孔密封。
如图2所示，监控系统3包括监控终端20、无线通信模块19、故障检测装置15、温度传感器16、湿度传感器17和烟雾传感器18，温度传感器16、湿度传感器17和烟雾传感器18均安装在箱体4内，温度传感器16用于检测箱体4内的温度信息，温度传感器16经无线通信模块19与监控终端20连接吗，湿度传感器17用于检测箱体4内的湿度信息，湿度传感器17经无线通信模块19与监控终端20连接，烟雾传感器18用于检测箱体4内的烟雾信息，烟雾传感器18经无线通信模块19与监控终端20连接，故障检测装置15用于检测电池模块输出线路是否发生故障，故障检测装置15经无线通信模块19与监控终端20连接，无线通信模块19包括蓝牙模块、WIFI模块或GPRS模块。
如图3所示，故障检测装置15包括壳体8、电流互感器9、弹簧10、滑块12、压力传感器14和MCU13，壳体8安装在第二双向逆变器6与用户电源接口之间的线路上，电流互感器9的输入端与第二双向逆变器6与用户电源接口之间的线路连接，电流互感器9的输出端与弹簧10连接，弹簧10的一端与壳体8内壁连接，弹簧10的另一端与滑块12连接，壳体8内设有滑槽11，压力传感器14和滑块12均安装在滑槽11内，压力传感器14与滑块12背向弹簧10的一侧抵接，压力传感器14用于检测滑块12具有一定倾向时的压力信息，压力传感器14的输出端与MCU13连接，MCU13经无线通信模块19与监控终端20连接。
实施例二，一种用户侧分布式储能装置，本实施例相比于实施例一，区别在于，监控系统3还包括照明装置和摄像头，摄像头和照明装置均通过无线通信模块19与监控终端20连接，照明装置包括轨道、电机、滑轮、支杆、供电装置和LED灯，轨道安装在箱体4内壁上，电机安装在轨道的一侧，电机的控制端经无线通信模块19与监控终端20连接，电机的输出端与滑轮连接，滑轮与轨道相匹配，支杆安装在滑轮上，供电装置安装在支杆的一侧，LED灯安装在支杆上，LED灯与供电装置连接。
在具体应用中，移动装置1为一个移动车，将储能箱放置并固定在车厢内，车厢的一侧可向下打开，方便储能箱的装卸，车厢制作材料为防火耐高温绝缘材料，移动移动车，将储能箱正确放置在设定位置上，对该位置进行编号，且和设备号对应，将电网线路接入箱体4上的电网侧电源接口，将用户侧线路接入箱体4上的用户侧电源接口7，实现存储箱的分布设置，当电网的风能、太阳能等新能源发电量过多时，通过电网侧电源接口经第一双向逆变器将新能源产生的电量存储在电池模块内，在电网用户在某段时间内用电过多导致电网供电不足时或电网线路出现故障时，电池模块内的电量经第二双向逆变器6和用户侧电源接口7给用户供电，实现电网用电的及时调控，提升用户用电体验。
当外界温度发生变化时，箱体4内的温度会随之变化，温度过高时可通过冷水管进行降温，在温度过低时，可通过加热板加热硅板，利用硅板良好的导热性导热，使热量快速传递到箱体4各处，保持箱体4整体温度的一致，温度传感器16检测温度时，也能更加准确的放映箱体4的整体温度，提升温度监控的准确性。
电流互感器9采集第二双向逆变器6与用户电源接口之间的线路的电流，当电池模块对用户进行放电时，电流互感器9工作，安装弹簧10时，先对弹簧10进行预压缩，使压力传感器14具有检测的预压力值，预压缩量与正常电流情况下电流互感器9传递的电流使弹簧10压缩的程度一致，设置压力传感器14检测的最大阈值，当电流过大时，弹簧10进行进一步压缩，当压力传感器14无法检测到压力值时，则出现电流过大的故障，当电流过小时，弹簧10进行伸张，当压力传感器14检测的压力值超过最大阈值时，则出现电流过小的故障，实现对线路的故障类型的正确检测，检测装置简单，不会出现普通电流表在电流过大导致电流表超出量程或电流过小导致检测不准确的问题，在故障发生后，通过信息发送模块21，迅速通知电网运维人员，电网运维人员可根据储能箱编号找到储能箱位置并根据故障类型进行维修，加快维修速度。
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)

1.一种用户侧分布式储能装置，其特征在于，包括
移动装置、储能箱和消防系统，所述储能箱安装在移动装置上，所述消防系统安装在储能箱上；
所述储能箱包括箱体、若干个电池模块、若干个电池支架、电池管理系统、第一双向逆变器、第二双向逆变器和监控系统；
若干个所述电池支架分布安装在箱体内；
所述电池模块安装在电池支架上，若干个所述电池模块与电池管理系统连接；
所述箱体上安装有电网侧电源接口和用户侧电源接口，所述第一双向逆变器输入端与电网侧电源接口连接，所述第一双向逆变器的输出端与电池模块连接，所述第二双向逆变器的输出端与用户侧电源接口连接，所述第二逆变器的输入端与电池模块连接；
所述监控系统用于监控储能箱是否发生故障，所述电池管理系统与监控系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种用户侧分布式储能装置，其特征在于，
还包括信息发送模块，所述信息发送模块与监控系统连接，所述信息发送模块包括第一短信模块和第二短信模块，所述第一短信模块用于发送短信给电网运维人员，所述第二短信模块用于发送短信给电网用户。
3.根据权利要求1或2所述的一种用户侧分布式储能装置，其特征在于，
所述监控系统包括监控终端、无线通信模块、故障检测装置、温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器，所述温度传感器、湿度传感器和烟雾传感器均安装在箱体内，所述温度传感器用于检测箱体内的温度信息，所述温度传感器经无线通信模块与监控终端连接，所述湿度传感器用于检测箱体内的湿度信息，所述湿度传感器经无线通信模块与监控终端连接，所述烟雾传感器用于检测箱体内的烟雾信息，所述烟雾传感器经无线通信模块与监控终端连接，所述故障检测装置用于检测电池模块输出线路是否发生故障，所述故障检测装置经无线通信模块与监控终端连接。
4.根据权利要求3所述的一种用户侧分布式储能装置，其特征在于，
还包括加热装置和散热装置，所述散热装置包括安装在箱体底部的冷水管，所述加热装置包括加热板和若干块硅板，若干个所述硅板分别安装箱体内壁上，所述加热板安装在硅板与箱体内壁之间，所述加热板与电池模块连接，所述温度传感器与硅板连接。
5.根据权利要求3所述的一种用户侧分布式储能装置，其特征在于，
所述无线通信模块包括蓝牙模块、WIFI模块或GPRS模块。
6.根据权利要求3所述的一种用户侧分布式储能装置，其特征在于，
所述故障检测装置包括壳体、电流互感器、弹簧、滑块、压力传感器和MCU，所述壳体安装在第二双向逆变器与用户电源接口之间的线路上，所述电流互感器的输入端与第二双向逆变器与用户电源接口之间的线路连接，所述电流互感器的输出端与弹簧连接，所述弹簧的一端与壳体内壁连接，所述弹簧的另一端与滑块连接，所述壳体内设有滑槽，所述压力传感器和滑块均安装在滑槽内，所述压力传感器与滑块背向弹簧的一侧抵接，所述压力传感器用于检测滑块具有一定倾向时的压力信息，所述压力传感器的输出端与MCU连接，所述MCU经无线通信模块与监控终端连接。
7.根据权利要求1所述的一种用户侧分布式储能装置，其特征在于，
所述消防系统包括灭火管和石蜡，所述灭火管安装在储能箱内的上部位置，所述灭火管内填充有七氟丙烷气体，所述灭火管设有若干个气孔，所述石蜡将所述气孔密封。
8.根据权利要求3所述的一种用户侧分布式储能装置，其特征在于，
所述监控系统还包括有照明装置，所述照明装置包括轨道、电机、滑轮、支杆、供电装置和LED灯，所述轨道安装在箱体内壁上，所述电机安装在轨道的一侧，所述电机的控制端经无线通信模块与监控终端连接，所述电机的输出端与滑轮连接，所述滑轮与轨道相匹配，所述支杆安装在滑轮上，所述供电装置安装在支杆的一侧，所述LED灯安装在支杆上，所述LED灯与供电装置连接。
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