CN112054544A - 一种家庭式调峰响应及应急储能设备及其调峰方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种家庭式调峰响应及应急储能设备，包括：插片，与相位检测器连接，同时与逆变器连接，用于家用电输入以及储能模块输出；相位检测器，用于检测家用电的相位和频率，与控制模块电连接；控制模块，用于控制充电电路和放电开关的通断；充电电路，用于对储能模块进行充电；储能模块，包括若干串联的储能单元，用于储能和放电；放电开关，用于控制储能模块放电；逆变器，用于将储能模块的直流电转化为交流电；机架，用于安装所述的所有元件。本发明即插即用，在用电高峰时，利用储能设备放电，对有功功率进行补偿，在有功功率充足时对储能设备进行充电，无需拉闸限电或错峰用电，能够满足企业生产和普通用户的日常用电需求。

Description

一种家庭式调峰响应及应急储能设备及其调峰方法

技术领域

本发明涉及用电调峰技术领域，尤其是涉及一种家庭式调峰响应及应急储能设备及其调峰方法。

背景技术

电力储能调峰的主要目的是解决用电高峰时的供电紧张、有功无功储备不足、输配电容量利用率不高和输电效率低等问题。目前，电力储能调峰的主要手段是在电源侧建设抽水蓄能电站；在用电侧拉闸限电、错峰用电。这种拉闸限电方式是非常原始、粗暴的调峰方式，严重影响企业生产和普通用户的用电需求。

发明内容

本发明解决了在用电侧拉闸限电、错峰用电，严重影响企业生产和普通用户的用电需求的问题，提出一种家庭式调峰响应及应急储能设备及其调峰方法，即插即用，在用电高峰时，利用储能设备放电，对有功功率进行补偿，在有功功率充足时对储能设备进行充电，无需拉闸限电或错峰用电，能够满足企业生产和普通用户的日常用电需求。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

一种家庭式调峰响应及应急储能设备，包括：插片，与相位检测器连接，同时与逆变器连接，用于家用电输入以及储能模块输出；相位检测器，用于检测家用电的相位和频率，与控制模块电连接；控制模块，用于控制充电电路和放电开关的通断；充电电路，用于对储能模块进行充电；储能模块，包括若干串联的储能单元，用于储能和放电；放电开关，用于控制储能模块放电；逆变器，用于将储能模块的直流电转化为交流电；机架，用于安装所述的所有元件。

插片直接插入家用插座即可使用，相位检测器实时检测家用交流电的频率，家用交流电的额定频率为50HZ，上下浮动不超过1%，设定充电阈值和放电阈值，当频率大于充电阈值，控制模块控制充电电路对储能模块进行充电，当频率小于放电阈值，控制模块打开放电开关对储能模块进行放电，并通过逆变器将电流转化为交流电，对电网的有功功率进行补偿。本装置即插即用，便于部署，同时无需拉闸限电或错峰用电，能够满足企业生产和普通用户的日常用电需求。

作为优选，还设有被动应急灭火器，所述被动应急灭火器包括钢瓶，所述钢瓶内设有二氧化碳气体，所述钢瓶设有细口，所述细口设有内螺纹，所述细口螺纹连接有堵塞块，所述螺纹连接的螺纹升角大于螺纹副的当量摩擦角，所述堵塞块和细口之间充满蜡块。

常温下蜡块为固体，可以用于对堵塞块的固定，并且防止二氧化碳气体泄漏，当温度上升时，钢瓶内二氧化碳气体膨胀，瓶内压强增大，蜡块融化为液体状，由于螺纹连接的螺纹升角大于螺纹副的当量摩擦角，堵塞块从细口滑落，二氧化碳气体从细口喷出，有效对火星进行灭火，避免由于本装置过热导致的火灾发生。

作为优选，所述控制模块电连接有指示灯和温度传感器，所述指示灯为变色灯，其灯色为绿色、红色和黄色，所述温度传感器用于检测本装置内的温度，并将温度信息实时传输到控制模块。当指示灯为绿色，指示储能模块正在充电，当指示灯为黄色，指示储能模块正在放电，当指示灯为红色，指示储能模块温度过高。设置3色指示灯的作用是，便于用户直观获得储能模块的工作状态，提高用户体验。

作为优选，所述控制模块电连接有蓝牙模块，通过所述蓝牙模块与用户手机进行交互，将储能模块的电量以及装置温度传输道用户手机。利用蓝牙模块将本装置与用户手机进行交互，实现人机交互，方便用户实时查看本装置中储能模块的电量和温度。

作为优选，所述机架（16）设有控制仓（17）和若干电池仓，所述电池仓依次用铜片串联，所述储能单元设置在电池仓内并与铜片接触通电，所述控制仓（17）用于安装相位检测器（2）、控制模块（3）、充电电路（4）、放电开关（6）和逆变器（7），所述控制仓（17）引出导线（19）将插片（1）和相位检测器（2）连接。

储能单元为10个串联的电芯，若干储能单元串联的作用是便于维护，当某一个储能单元老化或者损坏，可直接抽出该储能单元，并将新的储能单元放置在电池仓内，即可实现维修。

作为优选，所述机架（16）底部设有万向轮（20），所述机架（16）一侧设有手柄（21）。设置万向轮和手柄的作用是便于对本装置进行移动。

作为优选，所述充电电路包括整流滤波电路和稳压电路。

一种家庭式调峰响应及应急储能设备的调峰方法，采用上述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备，包括以下步骤：

S1，实时检测家用电频率n；

S2，判断频率n是否大于50.5HZ，若是开启充电模式，控制模块控制充电电路对储能模块进行充电，若否进行步骤S3；

S3，判断频率n是否小于49.5HZ，若是启动放电模式，控制模块控制放电开关对储能模块进行放电，若否返回步骤S1。

作为优选，所述步骤S2具体包括：

S201，控制模块控制充电电路对储能模块进行充电；

S202，判断频率n是否小于50.3HZ，若是停止充电返回步骤S1，若否进行步骤S203；

S203，判断储能模块储能量是否大于总容量的80%，若是停止充电返回步骤S1，若否返回步骤S201；

当频率n小于50.3HZ时停止充电，目的是避免因对储能模块充电而降低电网的有功功率，避免影响其他用电器的正常运行。当储能模块储能量大于总容量的80%时停止充电，目的是避免储能模块充电过度，导致温度上升过高，避免发生火灾。

作为优选，所述步骤S3具体包括：

S301, 控制模块控制放电开关对储能模块进行放电；

S302，判断频率n是否大于49.7HZ，若是停止放电返回步骤S1，若否进行步骤S303；

S303，判断储能模块储能量是否小于总容量的30%，若是停止充电返回步骤S1，若否返回步骤S301。

当频率n49.7HZ时停止放电，目的是保证储能模块剩有足够电量持续补偿电网的有功功率，避免影响其他用电器的正常运行。当储能模块储能量小于总容量的30%时停止放电，目的是保证储能模块剩有足够电量，避免储能模块放电过度，延长储能模块的使用寿命。

本发明有以下有益效果：设置插片即插即用，便于部署，同时无需拉闸限电或错峰用电，能够满足企业生产和普通用户的日常用电需求；设置3色指示灯的作用是，便于用户直观获得储能模块的工作状态，提高用户体验；利用蓝牙模块将本装置与用户手机进行交互，实现人机交互，方便用户实时查看本装置中储能模块的电量和温度。

附图说明

图1是本实施例的机架结构简图；

图2是本实施例的结构示意图；

图3是本实施例的被动应急灭火器的局部剖视图；

图4是本实施例的方法流程图；

其中： 1、插片 2、相位检测器 3、控制模块 4、充电电路 5、储能模块 6、放电开关 7、逆变器 8、温度传感器 9、指示灯 10、蓝牙模块 11、钢瓶 12、细口 13、内螺纹 14、堵塞块15、蜡块 16、机架 17、控制仓 18、储能单元 19、导线 20、万向轮 21、手柄。

具体实施方式

实施例：

本实施例提出一种家庭式调峰响应及应急储能设备，参考图1和图2包括：插片1，与相位检测器2连接，同时与逆变器7连接，用于家用电输入以及储能模块5输出；相位检测器2，用于检测家用电的相位和频率，与控制模块3电连接；控制模块3，用于控制充电电路4和放电开关6的通断；充电电路4，用于对储能模块5进行充电；储能模块5，包括若干串联的储能单元18，用于储能和放电；放电开关6，用于控制储能模块5放电；逆变器7，用于将储能模块5的直流电转化为交流电。机架16，用于安装上的所有元件。

参考图3，本装置还设有被动应急灭火器，被动应急灭火器包括钢瓶11，钢瓶11内设有二氧化碳气体，钢瓶11设有细口12，细口12设有内螺纹13，细口12螺纹连接有堵塞块14，螺纹连接的螺纹升角大于螺纹副的当量摩擦角，堵塞块14和细口12之间充满蜡块15。控制模块3电连接有指示灯9和温度传感器8，指示灯9为变色灯，其灯色为绿色、红色和黄色，温度传感器8用于检测本装置内的温度，并将温度信息实时传输到控制模块3。控制模块3电连接有蓝牙模块10，通过蓝牙模块10与用户手机进行交互，将储能模块5的电量以及装置温度传输道用户手机。充电电路4包括整流滤波电路和稳压电路。机架16设有控制仓17和若干电池仓，电池仓依次用铜片串联，储能单元设置在电池仓内并与铜片接触通电，控制仓17用于安装相位检测器2、控制模块3、充电电路4、放电开关6和逆变器7，控制仓17引出导线19将插片1和相位检测器2连接。机架16底部设有万向轮20，机架16一侧设有手柄21。设置万向轮和手柄的作用是便于对本装置进行移动。

储能单元为10个串联的电芯，若干储能单元串联的作用是便于维护，当某一个储能单元老化或者损坏，可直接抽出该储能单元，并将新的储能单元放置在电池仓内，即可实现维修。

插片直接插入家用插座即可使用，相位检测器实时检测家用交流电的频率，家用交流电的额定频率为50HZ，上下浮动不超过1%，设定充电阈值和放电阈值，当频率大于充电阈值，控制模块控制充电电路对储能模块进行充电，当频率小于放电阈值，控制模块打开放电开关对储能模块进行放电，并通过逆变器将电流转化为交流电，对电网的有功功率进行补偿。本装置即插即用，便于部署，同时无需拉闸限电或错峰用电，能够满足企业生产和普通用户的日常用电需求。

常温下蜡块为固体，可以用于对堵塞块的固定，并且防止二氧化碳气体泄漏，当温度上升时，钢瓶内二氧化碳气体膨胀，瓶内压强增大，蜡块融化为液体状，由于螺纹连接的螺纹升角大于螺纹副的当量摩擦角，堵塞块从细口滑落，二氧化碳气体从细口喷出，有效对火星进行灭火，避免由于本装置过热导致的火灾发生。

当指示灯为绿色，指示储能模块正在充电，当指示灯为黄色，指示储能模块正在放电，当指示灯为红色，指示储能模块温度过高。设置3色指示灯的作用是，便于用户直观获得储能模块的工作状态，提高用户体验。

利用蓝牙模块将本装置与用户手机进行交互，实现人机交互，方便用户实时查看本装置中储能模块的电量和温度。

本实施例还提出一种家庭式调峰响应及应急储能设备的调峰方法，采用上述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备，参考图4，包括以下步骤：

S1，实时检测家用电频率n；

S2，判断频率n是否大于50.5HZ，若是开启充电模式，控制模块控制充电电路对储能模块进行充电，若否进行步骤S3；步骤S2具体包括：

S201，控制模块控制充电电路对储能模块进行充电；

S202，判断频率n是否小于50.3HZ，若是停止充电返回步骤S1，若否进行步骤S203；

S203，判断储能模块储能量是否大于总容量的80%，若是停止充电返回步骤S1，若否返回步骤S201；

S3，判断频率n是否小于49.5HZ，若是启动放电模式，控制模块控制放电开关对储能模块进行放电，若否返回步骤S1。步骤S3具体包括：

S301, 控制模块控制放电开关对储能模块进行放电；

S302，判断频率n是否大于49.7HZ，若是停止放电返回步骤S1，若否进行步骤S303；

S303，判断储能模块储能量是否小于总容量的30%，若是停止充电返回步骤S1，若否返回步骤S301。

当频率n小于50.3HZ时停止充电，目的是避免因对储能模块充电而降低电网的有功功率，避免影响其他用电器的正常运行。当储能模块储能量大于总容量的80%时停止充电，目的是避免储能模块充电过度，导致温度上升过高，避免发生火灾。

当频率n49.7HZ时停止放电，目的是保证储能模块剩有足够电量持续补偿电网的有功功率，避免影响其他用电器的正常运行。当储能模块储能量小于总容量的30%时停止放电，目的是保证储能模块剩有足够电量，避免储能模块放电过度，延长储能模块的使用寿命。

本发明有以下有益效果：设置插片即插即用，便于部署，同时无需拉闸限电或错峰用电，能够满足企业生产和普通用户的日常用电需求；设置3色指示灯的作用是，便于用户直观获得储能模块的工作状态，提高用户体验；利用蓝牙模块将本装置与用户手机进行交互，实现人机交互，方便用户实时查看本装置中储能模块的电量和温度。

Claims (10)

1.一种家庭式调峰响应及应急储能设备，其特征是，包括

插片（1），与相位检测器（2）连接，同时与逆变器（7）连接，用于家用电输入以及储能模块（5）输出；

相位检测器（2），用于检测家用电的相位和频率，与控制模块（3）电连接；

控制模块（3），用于控制充电电路（4）和放电开关（6）的通断；

充电电路（4），用于对储能模块（5）进行充电；

储能模块（5），包括若干串联的储能单元（18），用于储能和放电；

放电开关（6），用于控制储能模块（5）放电；

逆变器（7），用于将储能模块（5）的直流电转化为交流电；

机架（16），用于安装所述的所有元件。

2.根据权利要求1所述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备，其特征是，还设有被动应急灭火器，所述被动应急灭火器包括钢瓶（11），所述钢瓶（11）内设有二氧化碳气体，所述钢瓶（11）设有细口（12），所述细口（12）设有内螺纹（13），所述细口（12）螺纹连接有堵塞块（14），所述螺纹连接的螺纹升角大于螺纹副的当量摩擦角，所述堵塞块（14）和细口（12）之间充满蜡块（15）。

3.根据权利要求1所述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备，其特征是，所述控制模块（3）电连接有指示灯（9）和温度传感器（8），所述指示灯（9）为变色灯，其灯色为绿色、红色和黄色，所述温度传感器（8）用于检测本装置内的温度，并将温度信息实时传输到控制模块（3）。

4.根据权利要求1所述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备，其特征是，所述控制模块（3）电连接有蓝牙模块（10），通过所述蓝牙模块（10）与用户手机进行交互，将储能模块（5）的电量以及装置温度传输道用户手机。

5.根据权利要求1所述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备，其特征是，所述充电电路（4）包括整流滤波电路和稳压电路。

6.根据权利要求1所述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备，其特征是，所述机架（16）设有控制仓（17）和若干电池仓，所述电池仓依次用铜片串联，所述储能单元设置在电池仓内并与铜片接触通电，所述控制仓（17）用于安装相位检测器（2）、控制模块（3）、充电电路（4）、放电开关（6）和逆变器（7），所述控制仓（17）引出导线（19）将插片（1）和相位检测器（2）连接。

7.根据权利要求1所述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备，其特征是，所述机架（16）底部设有万向轮（20），所述机架（16）一侧设有手柄（21）。

8.一种家庭式调峰响应及应急储能设备的调峰方法，采用权利要求1所述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备，其特征是，包括以下步骤：

S1，实时检测家用电频率n；

S2，判断频率n是否大于50.5HZ，若是开启充电模式，控制模块控制充电电路对储能模块进行充电，若否进行步骤S3；

S3，判断频率n是否小于49.5HZ，若是启动放电模式，控制模块控制放电开关对储能模块进行放电，若否返回步骤S1。

9.根据权利要求8所述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备的调峰方法，其特征是，所述步骤S2具体包括：

S201，控制模块控制充电电路对储能模块进行充电；

S202，判断频率n是否小于50.3HZ，若是停止充电返回步骤S1，若否进行步骤S203；

S203，判断储能模块储能量是否大于总容量的80%，若是停止充电返回步骤S1，若否返回步骤S201。

10.根据权利要求8所述的一种家庭式调峰响应及应急储能设备的调峰方法，其特征是，所述步骤S3具体包括：

S301, 控制模块控制放电开关对储能模块进行放电；

S302，判断频率n是否大于49.7HZ，若是停止放电返回步骤S1，若否进行步骤S303；

S303，判断储能模块储能量是否小于总容量的30%，若是停止充电返回步骤S1，若否返回步骤S301。

Images