CN112054592B - 一种容载比动态调整系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种容载比动态调整系统，包括有区域能源调度站、用户侧智能互联采集终端、并离网智能控制装置以及移动储能补给站；所述区域能源调度站用于接收用户侧的用电信息并充分调度移动能源进行补给和调控；所述用户侧互联采集终端包括有集控柜，安装在集控柜内的智能电表、负载计量装置、温湿度传感器以及无线收发终端，所述智能电表、负载计量装置和温湿度传感器通过无线收发终端将数据发送至区域能源调度站进行分析制定出调度策略；所述并离网智能控制装置包括有所述电池管理器、双向逆变器、隔离变压器以及并离网切换柜；该方案可以快速的调控储能系统的环境温度，提高储能系统的电源转换效率，保障储能系统安全、稳定、高效运行。

Description

一种容载比动态调整系统

技术领域

本发明涉及智慧电网供电技术领域，具体的，涉及一种容载比动态调整系统。

背景技术

电网技术发展至今面临四大问题：一是源荷关系方面，目前电网仍属于源随荷动的半刚性电网，虽然电网电源包括煤、水、核等 13 类电源，发电功率和发电量巨大，但市场配置、需求侧联动手段匮乏，使之成为沉睡的资源，源荷关系 亟需从单边被动转变为双向互动。二是冗余度方面，电网设备限额裕度无法释放制约效率提升；设备运行标准缺乏变化环境下的有效评估，依赖高冗余度保障电网安全， 亟需从提冗余保安全转变为降冗余促安全。三是平衡能力方面，能源双控形势下拥有调节能力的化石能源发展受限、占比降低，清洁能源装机占比逐渐扩大，急剧挤占自主调节能力，且基本不参与调峰，电网系统调节能力不足问题凸显， 亟需从电力平衡转变为电量平衡。四是安全效率方面，传统模式下，安全与效率存在天然矛盾，效率优化伴随安全裕度下降，安全稳定水平上升拉低运行效能，亟需从保安 全降效率转变为安全效率双提升。同时，源网荷储各环节协同高效运行面临多种制约，传统电网已难以解决上述矛盾。 电源侧，化石能源机组占比持续下降，新能源、外来电比例不断上升，压缩系统调节能力；电网侧，安全红线不断箍紧，刚性标准带来高冗余，阻碍调节能力释放； 负荷侧，市场机制未建立，互动积极性难调动，海量资源处于沉睡状态； 储能侧，电源储能配置少，用户储能难利用，电网储能无政策。电网运行受 源、网、荷、储四侧挤压，电网腾挪与调节的空间急剧缩小，亟需转变电网发展方式，从少量集中调节转变为海量分散响应，极大调动可调节的灵活性资源，构建有弹性的电网，实现安全与效率的双提升。

能源互联网形态下的多元融合高弹性电网是智能电网的再升级，是能源互联网的核心载体，是激活海量沉睡资源、源网荷储柔性互动、安全效率协同提升的电网，具有高承载、高互动、高自愈、高效能四大核心能力；通过调配中心采集负载侧和能源侧的数据，调集可移动储能系统对区域电网进行补给和卸荷，可以提高电网运行的稳定性；现实情况中，由于电网故障导致的突然停电事故，而用电端得不到电源补充，会造成大规模的停工停产情况，给人民的生产生活带来诸多不便；或者，在用电高峰期，负载端的总发电量和功率不足以提供负载端的用电设备正常工作，继而导致用电设备运转失常的现象；或者在用电谷峰时刻，为了卸下电网中多余的电能，可以调集移动储能装置对多余的电量进行储存，提高电力运行的经济效益；因此，电力公司会调度供电车去配电端给用电端持续供电，由于供电车中具有储能单元，储能单元主要由若干个并串联的电池簇组成，在电网端供电正常时，储能单元被充电，在电网端供电故障时，储能单元代替电网给用电端供电，而储能单元的充放电过程中，电池簇的温度对于充放电的效率有很大影响，其次，接线排子遇到高温会导致脱焊现象的发生，给充放电带来安全隐患，一般的供电车均会安装空调对储能单元的环境温度进行调控，但空调本身就会消耗大量的电能，其次，空调的制冷和制热效率不高，不能够快速调控储能单元的环境温度，由于储能装置的充放电时温度一般较高，设置常规的降温设备会导致设备的加速老化和线路损坏，因此隐患时有发生。

发明内容

本发明的目的是解决移动供电车内的储能系统充放电发生故障影响台区供电的问题，提出了一种容载比动态调整系统，该方案可以在需电池模组发生充放电故障时（主要是表现为接线端子的温度过高导致的焊盘脱落的问题），利用硅丝对敏感部位温度的感知和传导，进而通过金属形变产生的应变力驱动流量调节装置调节冷气流量的大小，对温度进行动态控制，同时可以节省液氮的成本，达到很好的温度调节作用。

为实现上述技术目的，本发明提供的一种技术方案是，一种容载比动态调整系统，包括有区域能源调度站、用户侧智能采集终端、并离网智能控制装置以及移动储能补给站；

所述区域能源调度站用于接收用户侧的用电信息并充分调度移动能源进行补给和调控；

所述用户侧智能采集终端包括有集控柜，安装在集控柜内的智能电表、负载计量装置、温湿度传感器以及无线收发终端，所述智能电表、负载计量装置和温湿度传感器通过无线收发终端将数据发送至区域能源调度站进行分析制定出调度策略；

所述并离网智能控制装置包括有所述电池管理器、双向逆变器、隔离变压器以及并离网切换柜；

所述双向逆变器作为移动储能补给站与电网进行能量双向转移的媒介，分别与电网端以及隔离变压器的输入端电连接；

所述隔离变压器，避免负载端的电压电流对电网端的影响，保障配电安全，与并离网切换柜电连接；

所述并离网切换柜，实现并离网的自动切换，为负载端提供所需电能，与负载端电连接；

所述电池管理器用于控制移动储能补给站的电能充放电速率；

所述移动储能补给站包括储能装置以及用于搭载储能装置的移动储能车，所述移动储能车根据区域能源调度站发出的调度指令将储能装置移动至用户侧能源补给端，通过并离网智能控制装置将储能装置的电能变送至用户侧。

本方案中，通过设置区域能源调度站内对负载端和电源端信息感知，可以随时调配移动储能补给站执行卸荷、补充电能等操作，极大的挽回了因为电路故障或者源荷供需不平衡带来的电力经济损失。

作为优选，所述储能装置包括有安装在移动储能车后托板上的储能箱，储能箱内部设置有多个储能隔间，所述储能隔间内设置有蓄电池模组，所述储能隔间的上端设置有排线端子，若干蓄电池模组的电源引线依次焊接在排线端子上组成电池包，所述储能箱的上部留置有降温区，所述降温区设置有自调节降温装置。

本方案中，自调节降温装置设置在降温区可以对储能箱内的温度进行调控，可以防止充放电导致的电路故障。

作为优选，所述自调节降温装置包括有热传导机构、流量调节机构以及冷气管道以及液氮罐，所述液氮罐安装在所述储能箱的上端，所述冷气管道布设在降温区，所述冷气管道通过每一个支气管道将冷气释放值蓄电池模组的冷却部位，所述液氮罐的开口于冷气管道连通，所述热传导机构将蓄电池模组的热量传导至流量调节机构，所述流量调节机构控制冷气管道的冷气流量大小。

本方案中，热传导机构将热能转变为流量调节机构的动能，流量调节机构进而调节冷气流量的大小，温度越高，冷气流量越大，可以根据需要快速准确的达到降温效果。

作为优选，所述热传导机构包括有硅丝，所述硅丝依次盘绕过排线端子并延伸至流量调节机构，所述硅丝与流量调节机构连接。

本方案中，由于纯硅具有绝缘性和良好的导热性，可以将排线端子的温度值无差别的传送至流量调节机构。

作为优选，所述流量调节机构包括有流量调节阀、传动机构以及热形变块，所述流量调节阀设置在支气管道上，所述传动机构安装在冷气管道的下端，所述传动机构的一端与流量调节阀连接，所述传动机构的另一端与热形变块连接，所述热形变块的下端固定在蓄电池模组的上端，所述硅丝紧密缠绕在热形变块的下部位，所述传动机构受到热形变块的形变力继而机械调节流量调节阀的开口尺寸。

本方案中，硅丝的热量传导至热形变块，温度越高，热形变块的形变量越大，导致流量调节阀的开口越大，此时，降温效果越明显；当温度降低时，热形变块的形变量变小，导致流量调节阀的开口变小，实现了机械化的自动调节动作。

作为优选，所述流量调节阀密封嵌套在支气管道的中部，流量调节阀的内壁为拱门型，内壁的侧边开设有滑槽，滑槽上设置有匹配拱门型的节流片，节流片的一端设置有推拉杆，所述推拉杆穿过流量调节阀的外壳与传动机构固定连接。

作为优选，所述传动机构包括有基板，转动齿轮、弹簧、气缸以及齿链，所述气缸包括有气缸筒、活塞以及活塞杆，所述气缸筒的两端敞口，所述气缸筒的一端与流量调节阀的外壳固定连接，所述推拉杆穿过流量调节阀的外壳向外延伸与活塞固定连接，弹簧的一端与活塞的一端连接，弹簧的另一端与流量调节阀的外壳固定连接，所述活塞杆的一端固定连接在活塞上，所述活塞杆的另一端与齿链固定连接，所述基板的一端固定在冷气管道的下端，所述齿轮安装在基板上，所述齿链与齿轮啮合并绕过齿轮与热形变块固定连接。

本方案中，弹簧具有限位和恢复的功能，由于热形变块的形变导致齿链收到拉力，拉动齿轮转动，进而带动活塞运动，连带着使得节流片移动，导致流量调节阀的开口实现大小调节。

作为优选，所述的热形变块为包括有形变层以及受热层，受热层位于形变层的下端，所述形变层包括有高膨胀层、低膨胀层以及中间层，高膨胀层、低膨胀层、受热层以及中间层一体成型，所述受热层的位于所述高膨胀层和低膨胀层均为楔形面，所述高膨胀层的体积大于两倍的低膨胀层的体积，且热形变块与齿链连接端的高膨胀层的宽度大于低膨胀层的宽度，所述受热层的下端固定在蓄电池模组的上端，所述硅丝在受热层上紧密缠绕。

本方案中，热形变块为了获得更好的热形变性能，对热形变块的形状和组成进行了设计，使得对温度的感应更加敏感。

作为优选，所述高膨胀层为Ni25Cr8和Ni20Mn6按二比一混合制成的高膨胀块，所述低膨胀层为Ni36Fe和Ni45Fe按一比一占比混合制成的低膨胀块，中间层为纯镍制成的金属片。

本发明的有益效果：本发明通过设置区域能源调度站内对负载端和电源端信息感知，可以随时调配移动电源执行卸荷、补充电能，极大的挽回了因为电路故障或者源荷供需不平衡带来的电力经济损失；克服了移动储能系统在充放电过程中产生的高温对充放电安全和效率的影响，用温度传控机械调节冷气流量的大小，避免了传统的温度调节设备能耗大以及设备高温老化的问题，利用硅丝对敏感部位温度的感知和传导，进而通过金属形变产生的应变力驱动流量调节装置调节冷气流量的大小，对温度进行动态控制，使得冷气快速的到达冷却部位，同时可以节省液氮的成本高效快速的达到降温目的。

附图说明

图1为本发明的一种容载比动态调整系统的结构示意图。

图2为本发明的一种容载比动态调整系统的储能装置结构图。

图3为本发明的一种容载比动态调整系统的自调节降温装置的局部结构图。

图4为本发明的一种容载比动态调整系统的流量调节阀结构示意图。

图5为本发明的一种容载比动态调整系统的热形变块结构图。

附图标记说明：A-移动储能补给站、a1-移动储能车、1-储能装置、2-液氮罐、3-热传导机构、4-自调节降温装置、6-用户侧智能采集终端、8-区域能源调度站、9-并离网智能控制装置、11-蓄电池模组、12-排线端子、21-支气管道、41-流量调节阀、42-节流片、43-弹簧、44-活塞、45-基板、46-齿轮、47-齿链、48-热形变块、481-高膨胀层、482-低膨胀层、483-中间层、61-智能电表、62-负载计量装置、62-温湿度传感器、64-无线收发装置、91-电池管理器、92-双向逆变器、93-隔离变压器、94-并离网切换柜。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案以及优点更加清楚明白，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅是本发明的一种最佳实施例，仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围，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，都属于本发明保护的范围。

实施例：如图1所示，一种容载比动态调整系统的结构示意图，由区域能源调度站8、用户侧智能采集终端6、并离网智能控制装置9以及移动储能补给站A组成；区域能源调度站8用于接收用户侧的用电信息并充分调度移动能源进行补给和调控；用户侧智能采集终端6包括有集控柜，安装在集控柜内的智能电表61、负载计量装置62、62以及无线收发终端64智能电表61、负载计量装置62和62通过无线收发终端64将数据发送至区域能源调度站8进行分析制定出调度策略；并离网智能控制装置9由电池管理器91、双向逆变器92、隔离变压器93以及并离网切换柜94组成；双向逆变器92作为移动储能补给站A与电网进行能量双向转移的媒介，分别与电网端以及隔离变压器93的输入端电连接；隔离变压器93，避免负载端的电压电流对电网端的影响，保障配电安全，与并离网切换柜94电连接；并离网切换柜94，实现并离网的自动切换，为负载端提供所需电能，与负载端电连接；电池管理器91用于控制移动储能补给站A的电能充放电速率；移动储能补给站A包括储能装置1以及用于搭载储能装置1的移动储能车a1，移动储能车a1根据区域能源调度站8发出的调度指令将储能装置1移动至用户侧能源补给端，通过并离网智能控制装置9将储能装置1的电能变送至用户侧。通过设置区域能源调度站8内对负载端和电源端信息感知，可以随时调配移动储能补给站A执行卸荷、补充电能等操作，极大的挽回了因为电路故障或者源荷供需不平衡带来的电力经济损失。

图2所示，储能装置1包括有安装在移动储能车a1后托板上的储能箱，储能箱内部设置有多个储能隔间，储能隔间内设置有蓄电池模组11，储能隔间的上端设置有排线端子12，若干蓄电池模组11的电源引线依次焊接在排线端子12上组成电池包，储能箱的上部留置有降温区，降温区设置有自调节降温装置4。自调节降温装置4设置在降温区可以对储能箱内的温度进行调控，可以防止充放电导致的电路故障。

如图3所示，自调节降温装置4由热传导机构3、流量调节机构、冷气管道以及液氮罐2组成，液氮罐2安装在储能箱的上端，冷气管道布设在降温区，冷气管道通过每一个支气管道21将冷气释放值蓄电池模组11的冷却部位，液氮罐2的开口于冷气管道连通，热传导机构3将蓄电池模组11的热量传导至流量调节机构，流量调节机构控制冷气管道的冷气流量大小。热传导机构3将热能转变为流量调节机构的动能，流量调节机构进而调节冷气流量的大小，温度越高，冷气流量越大，可以根据需要快速准确的达到降温效果。

热传导机构3为硅丝，硅丝依次盘绕过排线端子12并延伸至流量调节机构，硅丝与流量调节机构连接。由于纯硅具有绝缘性和良好的导热性，可以将排线端子12的温度值无差别的传送至流量调节机构。

流量调节机构由流量调节阀41、传动机构以及热形变块48组成，流量调节阀41设置在支气管道21上，传动机构安装在冷气管道的下端，传动机构的一端与流量调节阀41连接，传动机构的另一端与热形变块48连接，热形变块48的下端固定在蓄电池模组11的上端，硅丝紧密缠绕在热形变块48的下部位，传动机构受到热形变块48的形变力继而机械调节流量调节阀41的开口尺寸。硅丝的热量传导至热形变块48，温度越高，热形变块48的形变量越大，导致流量调节阀41的开口越大，此时，降温效果越明显；当温度降低时，热形变块48的形变量变小，导致流量调节阀41的开口变小，实现了机械化的自动调节动作。

图4所示，流量调节阀41密封嵌套在支气管道21的中部，流量调节阀41的内壁为拱门型，内壁的侧边开设有滑槽，滑槽上设置有匹配拱门型的节流片42，节流片42的一端设置有推拉杆，推拉杆穿过流量调节阀41的外壳与传动机构固定连接。

传动机构由基板45，转动齿轮46、弹簧43、气缸以及齿链47组成，气缸包括有气缸筒、活塞44以及活塞44杆，气缸筒的两端敞口，气缸筒的一端与流量调节阀41的外壳固定连接，推拉杆穿过流量调节阀41的外壳向外延伸与活塞44固定连接，弹簧43的一端与活塞44的一端连接，弹簧43的另一端与流量调节阀41的外壳固定连接，活塞44杆的一端固定连接在活塞44上，活塞44杆的另一端与齿链47固定连接，基板45的一端固定在冷气管道的下端，齿轮46安装在基板45上，齿链47与齿轮46啮合并绕过齿轮46与热形变块48固定连接。弹簧43具有限位和恢复的功能，由于热形变块48的形变导致齿链47收到拉力，拉动齿轮46转动，进而带动活塞44运动，连带着使得节流片42移动，导致流量调节阀41的开口实现大小调节。

如图5所示，热形变块48为包括有形变层以及受热层，受热层位于形变层的下端，形变层包括有高膨胀层481、低膨胀层482以及中间层483，高膨胀层481、低膨胀层482、受热层以及中间层483一体成型，受热层的位于高膨胀层481和低膨胀层482均为楔形面，高膨胀层481的体积大于两倍的低膨胀层482的体积，且热形变块48与齿链47连接端的高膨胀层481的宽度大于低膨胀层482的宽度，受热层的下端固定在蓄电池模组11的上端，硅丝在受热层上紧密缠绕；高膨胀层481为Ni25Cr8和Ni20Mn6按二比一混合制成的高膨胀块，低膨胀层482为Ni36Fe和Ni45Fe按一比一占比混合制成的低膨胀块，中间层483为纯镍制成的金属片。下端固定在蓄电池模组11的上端，硅丝在受热层上紧密缠绕；本方案中，热形变块48为了获得更好的热形变性能，对热形变块48的形状和组成进行了设计，使得对温度的感应更加敏感。

以上之具体实施方式为本发明一种容载比动态调整系统的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明之形状、结构所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种容载比动态调整系统，其特征在于：包括有区域能源调度站、用户侧智能采集终端、并离网智能控制装置以及移动储能补给站；

所述区域能源调度站用于接收用户侧的用电信息并充分调度移动能源进行补给和调控；

所述用户侧智能采集终端包括有集控柜，安装在集控柜内的智能电表、负载计量装置、温湿度传感器以及无线收发终端，所述智能电表、负载计量装置和温湿度传感器通过无线收发终端将数据发送至区域能源调度站进行分析制定出调度策略；

所述并离网智能控制装置包括有电池管理器、双向逆变器、隔离变压器以及并离网切换柜；

所述双向逆变器作为移动储能补给站与电网进行能量双向转移的媒介，分别与电网端以及隔离变压器的输入端电连接；

所述隔离变压器，避免负载端的电压电流对电网端的影响，保障配电安全，与并离网切换柜电连接；

所述并离网切换柜，实现并离网的自动切换，为负载端提供所需电能，与负载端电连接；

所述电池管理器用于控制移动储能补给站的电能充放电速率；

所述移动储能补给站包括储能装置以及用于搭载储能装置的移动储能车，所述储能装置的电源输出端口与电池管理器电连接，所述移动储能车根据区域能源调度站发出的调度指令将储能装置移动至用户侧能源补给端，通过并离网智能控制装置将储能装置的电能变送至用户侧；

所述储能装置包括有安装在移动储能车后托板上的储能箱，储能箱内部设置有多个储能隔间，所述储能隔间内设置有蓄电池模组，所述储能隔间的上端设置有排线端子，若干蓄电池模组的电源引线依次焊接在排线端子上组成电池包，所述储能箱的上部留置有降温区，所述降温区设置有自调节降温装置；

所述的自调节降温装置包括有热传导机构、流量调节机构以及冷气管道以及液氮罐，所述液氮罐安装在所述储能箱的上端，所述冷气管道布设在降温区，所述冷气管道通过每一个支气管道将冷气释放值蓄电池模组的排线端子部位，每一个支气管道的下端面均设置有若干出气孔，所述液氮罐的开口与冷气管道连通，所述热传导机构将蓄电池模组的热量传导至流量调节机构，所述流量调节机构控制冷气管道的冷气流量大小；

所述热传导机构包括有硅丝，所述硅丝依次盘绕过排线端子并延伸至流量调节机构，所述硅丝与流量调节机构连接；

所述流量调节机构包括有流量调节阀、传动机构以及热形变块，所述流量调节阀设置在支气管道上，所述传动机构安装在冷气管道的下端，所述传动机构的一端与流量调节阀连接，所述传动机构的另一端与热形变块连接，所述热形变块的下端固定在蓄电池模组的上端，所述硅丝紧密缠绕在热形变块的下部位，所述传动机构受到热形变块的形变力继而机械调节流量调节阀的开口尺寸；

所述流量调节阀密封嵌套在支气管道的中部，流量调节阀的内壁为拱门型，内壁的侧边开设有滑槽，滑槽上设置有匹配拱门型的节流片，节流片的一端设置有推拉杆，所述推拉杆穿过流量调节阀的外壳与传动机构固定连接；

所述传动机构包括有基板、转动齿轮、弹簧、气缸以及齿链，所述气缸包括有气缸筒、活塞以及活塞杆，所述气缸筒的两端敞口，所述气缸筒的一端与流量调节阀的外壳固定连接，所述推拉杆穿过流量调节阀的外壳向外延伸与活塞固定连接，弹簧的一端与活塞的一端连接，弹簧的另一端与流量调节阀的外壳固定连接，所述活塞杆的一端固定连接在活塞上，所述活塞杆的另一端与齿链固定连接，所述基板的一端固定在冷气管道的下端，所述齿轮安装在基板上，所述齿链与齿轮啮合并绕过齿轮与热形变块固定连接；

所述的热形变块为包括有形变层以及受热层，受热层位于形变层的下端，所述形变层包括有高膨胀层、低膨胀层以及中间层，高膨胀层、低膨胀层、受热层以及中间层一体成型，所述受热层的位于所述高膨胀层和低膨胀层均为楔形面，所述高膨胀层的体积大于两倍的低膨胀层的体积，且热形变块与齿链连接端的高膨胀层的宽度大于低膨胀层的宽度，所述受热层的下端固定在蓄电池模组的上端，所述硅丝在受热层上紧密缠绕。

2.根据权利要求1所述的一种容载比动态调整系统，其特征在于：所述高膨胀层为Ni25Cr8和Ni20Mn6按二比一混合制成的高膨胀块，所述低膨胀层为Ni36Fe和Ni45Fe按一比一占比混合制成的低膨胀块，中间层为纯镍制成的金属片。

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