CN112510741A - 电网侧储能设备 - Google Patents

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Abstract

本发明采用的技术方案是：一种电网侧储能设备，其特征在于：包括监控系统、监控中心、能量转换系统、电池管理系统、储能介质设备；其中监控系统用于获取负载输入端的电压信息和电流信息并将上述信息反馈至监控中心；监控中心根据负载输入端的电压信息和电流信息判断负载的运行状态。本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种电网侧储能设备，解决台区配变过载、线路过载及变电站变压器过载问题。

Description

电网侧储能设备
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，具体涉及一种电网侧储能设备。
背景技术
因负荷增长、设备老旧、负荷季节性变化等因素导致的尖峰负荷、变压器、线路设备过载等问题日益凸出，严重影响当地供电可靠性、供电质量及客户服务水平。随着电气化的发展，尤其在度夏、度冬、节假日期间，线路过载导致开关跳闸、台区低电压及负荷三相不平衡等日趋严重，造成用户投诉增多，线损增加，影响了供电可靠性以及电力公司的考核指标。采用技改大修、新建措施往往周期长、投资大，针对季节性(外地务工返乡从事农业生产)负荷，设备利用率低，投资回报率极地。受制于工程拆迁补偿、成本增加等诸多因素，电网系统改造增容越来越困难。传统迁改线方法，针对农网线路过载问题需要大量换线、立杆、换柱上开关等设备，工程施工范围大，周期长，解决片区支线过载经济性较差。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种电网侧储能设备，解决台区配变过载、线路过载及变电站变压器过载问题。
本发明采用的技术方案是：一种电网侧储能设备，其特征在于：包括监控系统、监控中心、能量转换系统、电池管理系统、储能介质设备；其中监控系统用于获取负载输入端的电压信息和电流信息并将上述信息反馈至监控中心；监控中心根据负载输入端的电压信息和电流信息判断负载的运行状态；
当监控中心判定负载处于低谷状态时，发送充电指令至监控系统；监控系统分别发送驱动指令至电池管理系统和能量转换系统，使电池管理系统和能量转换系统切换为充电模式；电池管理系统控制储能介质设备切换为充电状态；能量转换系统的输入端与负载输入端的输电线路电连接，用于获取电能；能量转换系统的输出端与储能介质设备电连接，用于将电能输送至储能介质设备以存储；
当监控中心判定负载处于高峰状态时，发送放电指令至监控系统；监控系统分别发送驱动指令至电池管理系统和能量转换系统，使电池管理系统和能量转换系统切换为放电模式；电池管理系统控制储能介质设备切换为放电状态；能量转换系统的输入端与储能介质设备电连接，用于获取储能介质设备输出的电能；能量转换系统的输出端与负载输入端的输电线路电连接，用于输出电能至负载。
上述技术方案中，所述电网侧储能设备应用于电网35kV-110kV变电站变压器，其中能量转换系统的输入端和输出端经变压器和开关柜与35kV-110kV变电站变压器的10kv出线侧母线电连接；其中能量转换系统与监控系统通信连接；能量转换系统接收来自监控系统的驱动指令切换成充电模式或放电模式。因负荷增长、设备老旧、负荷季节性变化等因素导致的尖峰负荷，变压器过载等问题日益凸出，严重影响当地供电可靠性、供电质量及客户服务水平。采用技改大修、新建措施往往周期长、投资大，针对季节性(外地务工返乡从事农业生产)负荷，设备利用率低，投资回报率极地。本发明的措施能很好地解决上述问题。
上述技术方案中，所述电网侧储能设备应用于电网的10kv线路，其中能量转换系统的输入端和输出端经变压器和开关柜与10kv线路电连接；其中能量转换系统与监控系统通信连接；能量转换系统接收来自监控系统的驱动指令切换成充电模式或放电模式。随着电气化的发展，尤其在度夏、度冬、节假日期间，线路过载导致开关跳闸负荷三相不平衡等日趋严重，造成用户投诉增多，线损增加，影响了供电可靠性以及电力公司的考核指标。传统迁改线方法，针对农网线路过载问题需要大量换线、立杆、换柱上开关等设备，工程施工范围大，周期长，解决片区支线过载经济性较差。本发明的措施能很好地解决上述问题。
上述技术方案中，所述电网侧储能设备应用于10kV配电台区，其中能量转换系统的输入端和输出端经配电箱与配变低压侧线路电连接。因负荷增长、设备老旧、负荷季节性变化等因素导致台区(尤其是农网台区)过载等问题日益凸出，严重影响当地供电可靠性。采用技改大修、新建措施往往周期长，针对季节性(外地务工返乡从事农业生产)负荷，设备利用率低。本发明的措施能很好地解决上述问题。
上述技术方案中，所述储能介质设备采用电化学储能介质，所述电化学储能介质为锂电或铅酸或液流或铅碳。
上述技术方案中，储能介质设备的容量配置满足以下标准：
储能介质设备的容量＝(变压器最大持续负载*1.1-0.85*变压器容量)*2小时。
上述技术方案中，储能介质设备的容量配置满足以下标准：
储能介质设备的容量＝(线路最大负载率-0.85)*线路满载容量*2小时。
上述技术方案中，储能介质设备的容量配置满足以下标准：
储能介质设备的容量＝(变压器最大持续负载*1.1-0.85*变压器容量)*2小时。
上述技术方案中，储能介质设备一天中满充满放2个循环，每次充电、放电时间均为2小时。
上述技术方案中，监控系统和监控中心之间采用4G/5G通信；监控系统、电池管理系统和能量转换系统之间采用RS485进行通信
本发明的有益效果是：采用末端电力储能增容，解决农网台区配变过载、线路过载及变电站变压器过载问题。本发明通用性、复用性较好，可以反复利用，安装运输方便。本发明提及的储能介质设备的容量配置公式能有效保证不同场景下的应用需求。
附图说明
图l为本发明的变电站变压器场景电气接线示意图；
图2为本发明的10kV线路场景电气接线示意图；
图3为本发明的配网台区场景电气接线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
如图1-3所示，本发明提供了一种电网侧储能设备，其特征在于：包括监控系统、监控中心、能量转换系统(PCS)、电池管理系统、储能介质设备；其中监控系统用于获取负载输入端的电压信息和电流信息并将上述信息反馈至监控中心；监控中心根据负载输入端的电压信息和电流信息判断负载的运行状态；监控系统和监控中心之间采用4G通信；监控系统、电池管理系统和能量转换系统之间采用RS485进行通信。
当监控中心判定负载处于低谷状态时，发送充电指令至监控系统；监控系统分别发送驱动指令至电池管理系统和能量转换系统，使电池管理系统和能量转换系统切换为充电模式；电池管理系统控制储能介质设备切换为充电状态；能量转换系统的输入端与负载输入端的输电线路电连接，用于获取电能；能量转换系统的输出端与储能介质设备电连接，用于将电能输送至储能介质设备以存储；
当监控中心判定负载处于高峰状态时，发送放电指令至监控中心；监控系统分别发送驱动指令至电池管理系统和能量转换系统，使电池管理系统和能量转换系统切换为放电模式；电池管理系统控制储能介质设备切换为放电状态；能量转换系统的输入端与储能介质设备电连接，用于获取储能介质设备输出的电能；能量转换系统的输出端与负载输入端的输电线路电连接，用于输出电能至负载。
如图1所示，所述电网侧储能设备应用于电网35kV-110kV变电站变压器，其中能量转换系统的输入端和输出端经10kV升压变压器和开关柜与35kV-110kV变电站变压器的10kv出线侧母线电连接；其中能量转换系统与监控系统通信连接；能量转换系统接收来自监控系统的驱动指令切换成充电模式或放电模式。针对变电站变压器场景，电网侧储能设备安装在变压器10kV出线侧与10kV开关间隔并柜，主要用于降低变压器重过载。
如图2所示，所述电网侧储能设备应用于电网的10kv线路，其中能量转换系统的输入端和输出端经10kV升压变压器和开关柜与10kV柱上断路器电连接；10kV柱上断路器再与10kV线路相连其中变压器与监控系统通信连接；能量转换系统接收来自监控系统的驱动指令切换成充电模式或放电模式。针对10kV线路应用场景，电网侧储能设备安装在线路上，通过柱上断路器并线，主要用于降低线路重过载。针对10kV配电台区应用场景电化学储能设施安装在配变低压侧，主要用于解决台区末端低电压及台变重过载。
上述技术方案中，所述电网侧储能设备应用于10kV配电台区，其中能量转换系统的输入端和输出端经配电箱与配变低压侧线路电连接。针对10kV配电台区应用场景，网侧储能设备安装在配变低压侧，主要用于解决台区末端低电压及台变重过载。
针对变电站变压器场景，储能介质设备的容量配置按照(变压器最大持续负载(2个小时及以上)*1.1-0.85*变压器容量)*2小时来确定；安装选址原则为：(1)变压器重过载问题突出；(2)变压器近2年无增容及改造计划；(3)负荷较为集中且稳定；(4)安装运输较方便。
针对10kV线路场景，储能介质设备的容量配置按照(线路最大负载率-0.85)*线路满载容量*2小时来确定；安装选址原则为：(1)负荷集中处；(2)线路长度较短，离主线较近处；(3)支线较多区段；(4)安装运输较方便处。
针对10kV配电台区场景，储能介质设备的容量配置按照(变压器最大持续负载(2个小时及以上)*1.1-0.85*变压器容量)*2小时来确定；安装选址原则为：(1)变压器重过载问题突出；(2)负荷周期性波动较大；(3)安装运输较方便。
储能介质设备的工作方式为：(1)一天满充满放2个循环，每次充电、放电时间均为2小时；(2)在负载低谷时储能设施开启充电模式，在负载高峰时储能设施开启放电模式。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种电网侧储能设备，其特征在于：包括监控系统、监控中心、能量转换系统、电池管理系统、储能介质设备；其中监控系统用于获取负载输入端的电压信息和电流信息并将上述信息反馈至监控中心；监控中心根据负载输入端的电压信息和电流信息判断负载的运行状态；
当监控中心判定负载处于低谷状态时，发送充电指令至监控系统；监控系统分别发送驱动指令至电池管理系统和能量转换系统，使电池管理系统和能量转换系统切换为充电模式；电池管理系统控制储能介质设备切换为充电状态；能量转换系统的输入端与负载输入端的输电线路电连接，用于获取电能；能量转换系统的输出端与储能介质设备电连接，用于将电能输送至储能介质设备以存储；
当监控中心判定负载处于高峰状态时，发送放电指令至监控系统；监控系统分别发送驱动指令至电池管理系统和能量转换系统，使电池管理系统和能量转换系统切换为放电模式；电池管理系统控制储能介质设备切换为放电状态；能量转换系统的输入端与储能介质设备电连接，用于获取储能介质设备输出的电能；能量转换系统的输出端与负载输入端的输电线路电连接，用于输出电能至负载。
2.根据权利要求1所述的一种电网侧储能设备，其特征在于：所述电网侧储能设备应用于电网35kV-110kV变电站变压器，其中能量转换系统的输入端和输出端经变压器和开关柜与35kV-110kV变电站变压器的10kv出线侧母线电连接；其中能量转换系统采用RS485串口与监控系统通信连接；能量转换系统接收来自监控系统的驱动指令切换成充电模式或放电模式。
3.根据权利要求1所述的一种电网侧储能设备，其特征在于：所述电网侧储能设备应用于电网的10kv线路，其中能量转换系统的输入端和输出端经变压器和开关柜与10kv线路电连接；其中能量转换系统采用RS485串口与监控系统通信连接；能量转换系统接收来自监控系统的驱动指令切换成充电模式或放电模式。
4.根据权利要求1所述的一种电网侧储能设备，其特征在于：所述电网侧储能设备应用于10kV配电台区，其中能量转换系统的输入端和输出端经配电箱与配变低压侧线路电连接。
5.根据权利要求1所述的一种电网侧储能设备，其特征在于：所述储能介质设备采用电化学储能介质，所述电化学储能介质为锂电或铅酸或液流或铅碳。
6.根据权利要求2所述的一种电网侧储能设备，其特征在于：储能介质设备的容量配置满足以下标准：
储能介质设备的容量＝(变压器最大持续负载*1.1-0.85*变压器容量)*2小时。
7.根据权利要求3所述的一种电网侧储能设备，其特征在于：储能介质设备的容量配置满足以下标准：
储能介质设备的容量＝(线路最大负载率-0.85)*线路满载容量*2小时。
8.根据权利要求4所述的一种电网侧储能设备，其特征在于：储能介质设备的容量配置满足以下标准：
储能介质设备的容量＝(变压器最大持续负载*1.1-0.85*变压器容量)*2小时。
9.根据权利要求4所述的一种电网侧储能设备，其特征在于：储能介质设备一天中满充满放2个循环，每次充电、放电时间均为2小时。
10.根据权利要求1所述的一种电网侧储能设备，其特征在于：监控系统和监控中心之间采用4G/5G通信；监控系统、电池管理系统和能量转换系统之间采用RS485进行通信。
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