CN112531761A - 一种直流削峰填谷系统、装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种直流削峰填谷系统、装置和方法。所述系统包括蓄电池单元、AC/DC整流单元、直流削峰填谷装置以及直流负载模块。直流削峰填谷装置根据预先设置的控制时序控制由AC/DC整流单元给直流负载模块供电、蓄电池单元给直流负载模块供电以及蓄电池单元充电的时序。系统在直流侧削峰填谷储能降耗，实施只需对直流线路进行改造，不改变原有市电交流线路，操作简单，成本低，安装便捷。该系统可有效实现削峰填谷，利用削峰填谷调峰，缓解市电用电压力；通过峰谷电价差，节约用电成本。
Description
技术领域
本申请涉及电力用电管理技术领域，特别是涉及一种直流削峰填谷系统、装置和方法。
背景技术
近些年，为满足不断增长的通信需求，提高服务质量，通信运营商基站数呈现稳定增长趋势。随着通信基站建设规模增大，通信技术性能指标的大幅提升，整个行业面临着两个主要问题：一是通信设备用电功耗增长迅猛，基站原有的供电系统面临极大的挑战；二是基站改造工程量大，成本高。运营商在“提速降费”政策背景下，需要投入大量资金建设，同时又要保持一定的利润增速，对低成本建设诉求强烈。
通常通信设备功耗随通信业务量变化呈周期性波动，利用备电电池通信负荷削峰填谷技术，把用电“负荷”从用电高峰“卸载”到用电低谷可有效缓解市电用电压力，通过科学合理利用峰谷电价，可有效节约用电成本。
目前广泛使用的削峰填谷系统是基于电网侧，通过双向储能逆变器、能源管理系统、电池管理系统等技术对交流侧进行削峰填谷，但该系统实施比较复杂，成本较高。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种在直流侧削峰填谷储能降耗，系统实施简单、成本较低的一种直流削峰填谷系统、装置和方法。
一种直流削峰填谷系统，所述系统包括：蓄电池单元、AC/DC整流单元、直流削峰填谷装置以及直流负载模块。
所述直流负载模块与所述AC/DC整流单元和所述直流削峰填谷装置连接；所述直流削峰填谷装置与所述蓄电池单元连接。
所述直流削峰填谷装置用于根据预先设置的控制时序控制由所述AC/DC整流单元给所述直流负载模块供电、所述蓄电池单元给所述直流负载模块供电以及所述蓄电池单元充电的时序。
所述蓄电池单元用于在用电低谷时段存储电能和在用电高峰时段时给所述直流负载模块供电。
所述AC/DC整流单元用于将市电转变为直流，在用电低谷时所述AC/DC整流单元给所述直流负载模块供电，并给所述蓄电池单元供电。
进一步，还包括：所述蓄电池单元包括多个相互串联和/或并联的单体蓄电池。
进一步，还包括：所述单体蓄电池为铅酸电池，所述蓄电池单元由24个铅酸蓄电池单体串联组成，所述蓄电池单元的输出电压为48V。
一种应用于上述系统的直流削峰填谷装置，所述装置包括：DC/DC直流电源转换模块和时控模块。
所述DC/DC直流电源转换模块的输入端与所述时控模块连接，所述DC/DC直流电源转换模块的输出端与所述直流负载模块连接；所述时控模块的另一端与所述蓄电池单元连接。
所述时控模块用于根据所述预先设置的控制时序控制所述AC/DC整流单元给所述直流负载模块的供电、所述蓄电池单元给所述直流负载模块的供电以及所述蓄电池单元充电的时序。
进一步，还包括：所述时控模块包括第一时控模块和第二时控模块。
所述第二时控模块与所述DC/DC直流电源转换模块的输入端连接；所述第一时控模块并接在所述第二时控模块另一端和所述DC/DC直流转换模块输出端。
进一步，还包括：所述第一时控模块包括第一时控开关和第一直流接触器。
所述第一时控开关与所述第一直流控制器连接，用于控制第一直流接触器。所述第一时控开关的另一端与所述蓄电池单元连接，所述第一直流接触器与所述AC/DC整流单元连接。
第二时控模块包括第二时控开关和第二直流接触器；所述第二时控开关与所述第二直流接触器连接，用于控制第二直流接触器；所述第二时控开关的另一端与所述蓄电池单元连接，所述第二直流接触器与所述DC/DC直流电源转换模块的输入端连接。
进一步，还包括：所述直流削峰填谷装置还包括短路保护模块；所述电路保护模块包括：第一熔断器、第二熔断器、断路器、二极管。
所述第一熔断器一端与所述第一时控模块前端之间；所述第一熔断器的另一端与所述断路器的第一极的一端连接，所述断路器的第一极的另一端所述蓄电池单元正极连接。
所述第二熔断器一端与所述DC/DC直流电源转换模块的输入端负极连接；所述第二熔断器的另一端与所述断路器的第二极的一端连接，所述断路器的第二极的另一端所述蓄电池单元负极连接。
所述二极管的阳极与所述AC/DC整流单元的正极连接，所述二极管的阴极与所述直流负载模块连接，所述二极管用于防止电流倒灌。
进一步，还包括：所述装置还包括防反二极管模块，所述防反二极管模块的阳极与所述第一时控模块的前端连接，所述防反二极管模块的阴极与所述第一时控模块的后端连接。
所述防反二极管模块用于在所述第一时控模块和第二时控模块同时断开或市电停电时由蓄电池单元给所述直流负载模块供电。
一种直流削峰填谷方法，所述方法包括：
利用AC/DC整流单元将交流转化为直流电压，所述直流电压用于给直流负载模块供电或给蓄电池单元充电。
获取预设的充放电时间控制时序和当前时刻值。
根据所述充放电时间控制时序设置时控模块的控制时序。
所述时控模块的时序对当前时刻值所处的时段进行判断，得到判断结果。
当所述判断结果为用电高峰时段、尖峰时段或高峰时段，所述AC/DC整流单元停止给所述直流负载模块供电，所述蓄电池单元给所述直流负载模块供电；
当所述判断结果为低谷时段，所述AC/DC整流单元给所述直流负载模块供电，并给所述蓄电池单元充电。
在一个实施例中，还包括：当市电停电或所述时控模块失效时，所述蓄电池单元给直流负载模块供电。
上述一种直流削峰填谷系统、装置和方法，所述系统包括：蓄电池单元、AC/DC整流单元、直流削峰填谷装置以及直流负载模块。直流削峰填谷装置用于根据预先设置的控制时序控制由AC/DC整流单元给直流负载模块供电、蓄电池单元给直流负载模块供电以及蓄电池单元充电的时序。系统在直流侧削峰填谷储能降耗，实施只需对直流线路进行改造，不改变原有市电交流线路，操作简单，成本低，安装便捷。该系统可有效实现削峰填谷，利用削峰填谷调峰，缓解市电用电压力；通过峰谷电价差，节约用电成本。
附图说明
图1为一个实施例中直流削峰填谷系统框图；
图2为一个实施例中直流削峰填谷装置组成结构示意图；
图3为一个实施例中直流削峰填谷系统组成图；
图4为另一个实施例中直流削峰填谷方法的流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
另外，在发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
在一个实施例中，如图1所示，提供了一种直流削峰填谷系统，系统包括：蓄电池单元100、AC/DC整流单元102、直流削峰填谷装置104以及直流负载模块106。
直流负载模块106与AC/DC整流单元102和直流削峰填谷装置104连接；直流削峰填谷装置104与蓄电池单元100连接。
直流削峰填谷装置104用于根据预先设置的控制时序控制由AC/DC整流单元102给直流负载模块106供电、蓄电池单元100给直流负载模块106供电以及蓄电池单元100充电的时序。
蓄电池单元100用于在用电低谷时段存储电能和在用电高峰时段时给直流负载模块106供电。
AC/DC整流单元102用于将市电转变为直流，在用电低谷时AC/DC整流单元102给直流负载模块106供电，并给蓄电池单元100供电。
在其中一个实施例中，直流负载模块106为基站通讯设备，如天线、BBU、RRU等设备。
在其中一个实施例中，AC/DC整流单元102的直流输出电压值为53.2V。
预先设置的控制时序是根据不同用户的用电规律、用电量，确定用电高峰、平峰、尖峰、低谷时段进行统计分析后生成的。
上述系统中，系统包括：蓄电池单元、AC/DC整流单元、直流削峰填谷装置以及直流负载模块。直流削峰填谷装置用于根据预先设置的控制时序控制由AC/DC整流单元给直流负载模块供电、蓄电池单元给直流负载模块供电以及蓄电池单元充电的时序。系统在直流侧削峰填谷储能降耗，实施只需对直流线路进行改造，不改变原有市电交流线路，操作简单，成本低，安装便捷。该系统可有效实现削峰填谷，利用削峰填谷调峰，缓解市电用电压力；通过峰谷电价差，节约用电成本。
作为优选，蓄电池单元包括多个相互串联和/或并联的单体蓄电池。
在其中一个实施例中，蓄电池单元包括多个相互串联的单体蓄电池，多个单体蓄电池串联提高总电压。
在另一个实施例中，蓄电池单元有48个单体蓄电池组成，将24个单体蓄电池分成两组，每组24个，将每组中的24个蓄电池单元串联，然后再将串联后的两组蓄电池单体并联，并联可以提高总电流。
在另一个实施方案中，为了简化蓄电池单元的结构，选用3个输出电压较大的单体蓄电池，将3个单体蓄电池并联组成蓄电池单元。
作为优选，单体蓄电池为铅酸电池，蓄电池单元由24个铅酸蓄电池单体串联组成，蓄电池单元的输出电压为48V。
在其中一个实施例中：蓄电池单元中的单体蓄电池为铅酸电池，铅酸电池标称电压为2V，通过24个铅酸蓄电池单体串联组成标称电压为48V的蓄电池单元。
在一个实施例中，提供了一种应用于上述系统的直流削峰填谷装置，装置包括：DC/DC直流电源转换模块和时控模块。
DC/DC直流电源转换模块的输入端与时控模块连接，DC/DC直流电源转换模块的输出端与直流负载模块连接；时控模块的另一端与蓄电池单元连接。
时控模块用于根据预先设置的控制时序控制AC/DC整流单元给直流负载模块的供电、蓄电池单元给直流负载模块的供电以及蓄电池单元充电的时序。
作为优选，时控模块包括第一时控模块和第二时控模块。
第二时控模块与DC/DC直流电源转换模块的输入端连接；第一时控模块并接在第二时控模块另一端和DC/DC直流转换模块输出端。
在其中一个实施例中，时控模块包括第一时控模块TK1和第二时控模块TK2。第二时控模块时控模块TK2前端串接蓄电池单元正极端，第一时控模块TK1并接在第二时控模块TK2前端和DC/DC直流电源转换模块输出端。
用电高峰时段，时控模块TK1断开，时控模块TK2闭合，蓄电池单元给直流负载模块供电；用电低谷时段，时控模块TK1闭合，时控模块TK2断开，市电通过AC/DC整流模块输出直流电压给蓄电池单元充电，同时市电通过AC/DC整流模块输出给直流负载模块供电
作为优选，第一时控模块包括第一时控开关和第一直流接触器。
第一时控开关与第一直流控制器连接，用于控制第一直流接触器。第一时控开关的另一端与蓄电池单元连接，第一直流接触器与AC/DC整流单元连接。
第二时控模块包括第二时控开关和第二直流接触器；第二时控开关与第二直流接触器连接，用于控制第二直流接触器；第二时控开关的另一端与蓄电池单元连接，第二直流接触器与DC/DC直流电源转换模块的输入端连接。
在其中一个实施例中，第一时控模块TK1由第一时控开关K1与第一直流接触器M1连接组成，并由第一时控开关K1根据预先设置的控制时序控制第一直流接触器M1的通断；所述第二时控模块TK2由第二时控开关K2与第二直流接触器M2连接组成，并由第二时控开关K2根据预先设置的控制时序控制第二直流接触器M2的通断。
作为优选，上述直流削峰填谷装置还包括短路保护模块；电路保护模块包括：第一熔断器、第二熔断器、断路器、二极管。
第一熔断器一端与第一时控模块前端之间；第一熔断器的另一端与断路器的第一极的一端连接，断路器的第一极的另一端蓄电池单元正极连接。熔断器用于蓄电池单元的短路保护和过载保护。
第二熔断器一端与DC/DC直流电源转换模块的输入端负极连接；第二熔断器的另一端与断路器的第二极的一端连接，断路器的第二极的另一端蓄电池单元负极连接。
二极管的阳极与AC/DC整流单元的正极连接，二极管的阴极与直流负载模块连接，二极管用于防止电流倒灌。
断路器与蓄电池单元连接，用于切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行。
作为优选，上述直流削峰填谷装置还包括防反二极管模块，防反二极管模块的阳极与第一时控模块的前端连接，防反二极管模块的阴极与第一时控模块的后端连接。
在其中一个实施例中，防反二极管模块并接在时控模块TK1两端，当在第一时控模块TK1和第二时控模块TK2同时断开或市电停电时，蓄电池单元通过防反二极管模块给直流负载模块供电。
在一个实施例中，如图2所示，直流削峰填谷装置包括，DC/DC直流电源转换模块、第一时控模块TK1、第二时控模块TK2、防反二极管模块D1，第一熔断器FU1、第二熔断器FU2、断路器QF以及二极管D2。第一熔断器FU1、第二熔断器FU2、断路器QF以及二极管D2组成电路保护模块。
时控模块TK2前端与第一熔断器FU1的连接，第一熔断器FU1的另一端与断路器QF的第一极的连接，断路器QF的第一极的另一端与蓄电池单元正极端连接；时控模块TK2的后端与DC/DC直流电源转换模块输入端连接。
时控模块TK1与二极管D2串联后并接在时控模块TK2前端和DC/DC直流电源转换模块输出端；时控模块TK1与二极管D2的串接点与AC/DC整流单元正极连接。
断路器QF的第二极的一端与蓄电池单元的负极练级、另一端与第二熔断器FU2连接，第二熔断器FU2的另一端与DC/DC直流电源转换模块及AC/DC整流单元负极连接。DC/DC直流电源转换模块输出端连接直流负载模块。
DC/DC直流电源转换模块用于将输入的蓄电池单元电压转变为固定输出电压，并将得到的固定输出电压提供给直流负载模块；本实施例直流电源转换模块固定输出电压典型值为53.4V。
防反二极管模块用于，当第一时控模块TK1和第二时控模块TK2因故障或市电停电同时断开时，蓄电池单元可通过防反二极管模块给直流负载模块供电。
熔断器用于蓄电池单元的短路保护和过载保护；本实施例所选断路器QF为2P断路器，断路器QF用于切断和接通负荷电路，以及切断故障电路，防止事故扩大，保证安全运行；二极管D2串接于整流单元输出端和直流负载模块之间，用于防止电流倒灌。
本实施例提供了一种定时充放电控制方式，在低谷时段充电，高峰和尖峰时段放电。控制时序是根据不同用户的用电规律、用电量，确定用电高峰、平峰、尖峰、低谷时段进行统计分析得到的。定时充放电控制时序如下表所示：
| 峰谷 | 时段 | 时长(h) | 计划充(放)电动作 |
| 低谷 | 23：00-7：00 | 8 | 充电 |
| 平峰 | 7：00-15：00 | 1 | 无 |
| 高峰 | 15：00-19：00 | 4 | 放电 |
| 尖峰 | 19：00-22：00 | 3 | 放电 |
| 平峰 | 22：00-23：00 | 1 | 无 |
在一个实施例中，如图3所示，提供的一个直流削峰填谷系统，包括：削峰填谷装置300、AC/DC整流单元302、蓄电池单元304以及直流负载模块306。
削峰填谷装置300采用上一个实施例中提供的削峰填谷装置。
直流削峰填谷系统的工作原理：根据不同用户的用电规律、用电量，确定用电高峰、平峰、尖峰、低谷时段进行统计分析得到控制时序，根据控制时序设置第一时控模块TK1和第二时控模块TK2中的第一时控开关K1和第二时控开关K2的控制时序，设置完成。
第一时控模块TK1和第二时控模块TK2根据当前时刻与控制时序进行比较，当处于用电高峰时段或尖峰时，第一时控模块TK1断开，第二时控模块TK2闭合，由蓄电池单元给直流负载模块供电；当处于用电低谷时段时，第一时控模块TK1闭合，第二时控模块TK2断开，由AC/DC整流单元给直流负载模块供电，同时给蓄电池单元充电，实现直流测的削峰填谷功能。
当第一时控模块TK1和第二时控模块TK2同时断开，或市电停电时，由蓄电池单元通过防反二极管给直流负载模块供电。
在一个实施例中，如图4所述，提供了一种直流削峰填谷方法，方法包括步骤：
利用AC/DC整流单元将交流转化为直流电压，直流电压用于给直流负载模块供电或给蓄电池单元充电。
获取预设的充放电时间控制时序和当前时刻值；根据充放电时间控制时序设置时控模块的控制时序。
时控模块的时序对当前时刻值所处的时段进行判断，得到判断结果；当判断结果为用电高峰时段、尖峰时段或高峰时段，AC/DC整流单元停止给直流负载模块供电，蓄电池单元给直流负载模块供电；当判断结果为低谷时段，AC/DC整流单元给直流负载模块供电，并给蓄电池单元充电。
在其中一个实施例中，还包括：当市电停电或时控模块失效时，蓄电池单元给直流负载模块供电。
应该理解的是，虽然图4的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图4中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种直流削峰填谷系统，其特征在于，所述系统包括蓄电池单元、AC/DC整流单元、直流削峰填谷装置以及直流负载模块；
所述直流负载模块与所述AC/DC整流单元和所述直流削峰填谷装置连接；所述直流削峰填谷装置与所述蓄电池单元连接；
所述直流削峰填谷装置用于根据预先设置的控制时序控制由所述AC/DC整流单元给所述直流负载模块供电、所述蓄电池单元给所述直流负载模块供电以及所述蓄电池单元充电的时序；
所述蓄电池单元用于在用电低谷时段存储电能和在用电高峰时段时给所述直流负载模块供电；
所述AC/DC整流单元用于将市电转变为直流，在所述用电低谷时段所述AC/DC整流单元给所述直流负载模块供电，并给所述蓄电池单元供电。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述蓄电池单元包括多个相互串联和/或并联的单体蓄电池。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述单体蓄电池为铅酸电池，所述蓄电池单元由24个铅酸蓄电池单体串联组成，所述蓄电池单元的输出电压为48V。
4.一种应用于权利要求1-3所述任一系统的直流削峰填谷装置，其特征在于，所述直流削峰填谷装置包括：DC/DC直流电源转换模块和时控模块；
所述DC/DC直流电源转换模块的输入端与所述时控模块连接，所述DC/DC直流电源转换模块的输出端与所述直流负载模块连接；所述时控模块的另一端与所述蓄电池单元连接；
所述时控模块用于根据所述预先设置的控制时序控制所述AC/DC整流单元给所述直流负载模块的供电、所述蓄电池单元给所述直流负载模块的供电以及所述蓄电池单元充电的时序。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述时控模块包括第一时控模块和第二时控模块；
所述第二时控模块与所述DC/DC直流电源转换模块的输入端连接；所述第一时控模块并接在所述第二时控模块另一端和所述DC/DC直流转换模块输出端。
6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一时控模块包括第一时控开关和第一直流接触器；
所述第一时控开关与所述第一直流控制器连接，用于控制第一直流接触器；所述第一时控开关的另一端与所述蓄电池单元连接，所述第一直流接触器与所述AC/DC整流单元连接；
第二时控模块包括第二时控开关和第二直流接触器；所述第二时控开关与所述第二直流接触器连接，用于控制第二直流接触器；所述第二时控开关的另一端与所述蓄电池单元连接，所述第二直流接触器与所述DC/DC直流电源转换模块的输入端连接。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述直流削峰填谷装置还包括短路保护模块；所述电路保护模块包括：第一熔断器、第二熔断器、断路器、二极管；
所述第一熔断器一端与所述第一时控模块前端之间；所述第一熔断器的另一端与所述断路器的第一极的一端连接，所述断路器的第一极的另一端所述蓄电池单元正极连接；
所述第二熔断器一端与所述DC/DC直流电源转换模块的输入端负极连接；所述第二熔断器的另一端与所述断路器的第二极的一端连接，所述断路器的第二极的另一端所述蓄电池单元负极连接；
所述二极管的阳极与所述AC/DC整流单元的正极连接，所述二极管的阴极与所述直流负载模块连接，所述二极管用于防止电流倒灌。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括防反二极管模块，所述防反二极管模块的阳极与所述第一时控模块的前端连接，所述防反二极管模块的阴极与所述第一时控模块的后端连接；
所述防反二极管模块用于在所述第一时控模块和第二时控模块同时断开或市电停电时由蓄电池单元给所述直流负载模块供电。
9.一种直流削峰填谷方法，其特征在于，所述方法包括：
利用AC/DC整流单元将交流转化为直流电压，所述直流电压用于给直流负载模块供电或给蓄电池单元充电；
获取预设的充放电时间控制时序和当前时刻值；
根据所述充放电时间控制时序设置时控模块的控制时序；
根据所述时控模块的时序对当前时刻值所处的时段进行判断，得到判断结果；
当所述判断结果为用电高峰时段、尖峰时段或高峰时段，所述AC/DC整流单元停止给所述直流负载模块供电，所述蓄电池单元给所述直流负载模块供电；
当所述判断结果为低谷时段，所述AC/DC整流单元给所述直流负载模块供电，并给所述蓄电池单元充电。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述判断结果为低谷时段，所述AC/DC整流单元给所述直流负载模块供电，并给所述蓄电池单元充电，步骤之后还包括：
当市电停电或所述时控模块失效时，所述蓄电池单元给直流负载模块供电。
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