CN112653164A - 一种多站融合的储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多站融合的储能系统，涉及多站融合技术领域，解决了现有系统一般只能进行单一储能，没有充分发挥多站融合的优势的技术问题。该多站融合的储能系统包括储能电池模块、能量管理模块、双向变流模块、测控保护模块和数据中心；储能电池模块由多个储能电池组成，并作为数据中心的不间断电源；能量管理模块对储能电池的能量进行管理分配；双向变流模块包括DC/AC双向变流电路和DC/DC双向变流电路；测控保护模块对储能电池模块、能量管理模块和双向变流模块进行监控和保护。本发明通过储能电池模块作为数据中心的不间断电源，丰富了多站融合储能系统的功能，降低了数据中心的运行成本，也提高了整个多站融合系统运行的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及多站融合技术领域，尤其是涉及一种多站融合的储能系统。
背景技术
“多站融合”是利用密集分布的变电站资源，利用变电站闲置电力配置通信网络及土地供应资源，汇聚储能电站、充(换)电站、5G基站、北斗基站、光伏电站、数据中心等功能站，对内支撑智能电网业务，对外助力新基建，以优化城市资源配置，提升数据感知、分析运算效率，进行负荷就地消纳，实现一体化运营，推动经济社会发展。
储能电站一般由多个化学电池成组。对于电网，储能电站主要提供紧急支撑、调峰调频和可再生能源消纳等辅助服务功能；对于数据中心，储能电站的主要功能是为其削减运行电费，即利用峰谷电价政策，将数据中心高峰时段的用电量转移到低谷时段，降低数据中心电费；对于电动汽车充电站，储能电站主要功能是移峰填谷，利用峰谷电价差削减充电电费成本，同时，储能电站还具备削减充电尖峰负荷，减少配电容量，提高设备利用率的功能。在多站融合模式下，储能电站在发挥移峰填谷和可再生能源消纳功能时具有经济价值，储能电站在移峰填谷时设备利用率高，而且经济收益好。
本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：
现有的多站融合储能系统一般只能进行单一的储能，没有通过与其他功能模块进行较好配合以充分发挥多站融合的优势。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多站融合的储能系统，以解决现有技术中存在的多站融合储能系统一般只能进行单一的储能，没有通过与其他功能模块进行较好配合以充分发挥多站融合的优势的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种多站融合的储能系统，包括储能电池模块、能量管理模块、双向变流模块、测控保护模块和数据中心；所述储能电池模块由多个储能电池组成，并作为所述数据中心的不间断电源；所述能量管理模块对所述储能电池的能量进行管理分配；所述双向变流模块包括DC/AC双向变流电路和DC/DC双向变流电路，在用电低谷时段，降压后的电网交流电通过所述双向变流模块为所述储能电池模块充电，在用电高峰时段，所述储能电池模块通过所述双向变流模块为所述数据中心供电；所述测控保护模块对所述储能电池模块、能量管理模块和双向变流模块进行监控和保护。
可选地，所述能量管理模块能够获取所述储能电池已使用的充放电循环次数，并对所述储能电池按照所述充放电循环次数的从低到高进行排序，使所述充放电循环次数低的所述储能电池优先进行放电。
可选地，所述能量管理模块通过计算预留备电容量，所述备电电量使所述储能电池模块为所述数据中心的供电时间不低于30分钟。
可选地，所述能量管理模块为所述储能电池模块的电量进行上下限管理，所述储能电池模块的电量低于5％停止供电，所述储能电池模块的电量超过95％停止充电。
可选地，所述储能系统还包括充电站，降压后的电网交流电和所述储能电池模块均能为所述充电站供电。
可选地，所述充电站包括交流充电桩和直流充电桩。
可选地，所述储能电池为锂电池或铅酸电池。
可选地，所述锂电池为新能源汽车退役动力电池。
可选地，所述储能系统还包括光伏电站，所述光伏电站通过所述双向变流模块为所述储能电池模块充电。
可选地，所述数据中心为所述能量管理模块提供算力保障。
上述任一技术方案至少可以产生如下技术效果：
本发明通过储能电池模块作为数据中心的不间断电源，丰富了多站融合储能系统的功能，同时通过与数据中心配合更好利用了用电高峰时段和用电低估时段的电价差，降低了数据中心的运行成本，也提高了整个多站融合系统运行的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种多站融合的储能系统的结构框图；
图2是本发明的储能电池模块部分的细节框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种多站融合的储能系统，如图1-2所示，包括储能电池模块、能量管理模块、双向变流模块、测控保护模块和数据中心。储能电池模块由多个储能电池组成，多块储能电池构成一个储能电池模块，整个储能系统又包括多个储能电池模块。储能电池模块作为数据中心的不间断电源，现有的数据中心一般需要专门配备专用的UPS蓄电池系统，本发明直接通过储能电池模块为数据中心提供不间断电源，作为市电故障的后备电源，不再需要单独设置数据中心的UPS系统，节约了成本，更好发挥了储能电池模块的综合效益。能量管理模块对储能电池的能量进行管理分配，通过单片机或计算机进行控制，能够对真个系统进行更好的充放电管理，提高储能电池的寿命和利用率。双向变流模块包括AC/DC双向变流电路和DC/DC双向变流电路，电能实现双向流动，即电池充电和放电电路能够相互共用，充电电路和放电电路均能进行充电和放电，降低了储能系统的管理成本，提高了可靠性。在用电低谷时段(一般为23:00-7:00点)，降压后的电网交流电通过双向变流模块(具体为AC/DC双向变流电路，即降压后的交流电变为直流电)为储能电池模块充电，在用电高峰时段(一般为08:30-11:30点和18:00-23:00点)，储能电池模块通过双向变流模块(具体为DC/DC双向变流电路，即对储能电池模块输出的直流电电压和电流进行调整，以适应数据中心的用电需要)为数据中心供电。测控保护模块对储能电池模块、能量管理模块和双向变流模块进行监控和保护，提高整个储能系统运行的安全性。10kV或其他电压等级的交流线路经过变压器转换为380V交流电压，或经过AC/DC双向变流电路转换为400V直流电压，380V交流电压也可以通过AC/DC双向变流电路转换为400V直流电压。本发明通过储能电池模块作为数据中心的不间断电源，丰富了多站融合储能系统的功能，同时通过与数据中心配合更好利用了用电高峰时段和用电低估时段的电价差，降低了数据中心的运行成本，也提高了整个系统运行的可靠性。
作为可选地实施方式，能量管理模块能够获取储能电池已使用的充放电循环次数，充放电寿命是指电池在一定的容量的情况下所能进行的充放电循环次数，每充电、放电一次，叫做一次充放电循环，是决定电池寿命的重要因素，对于同一种类型的电池，总的充放电循环次数基本相同。在现有技术中，基于电池类型、电池容量和剩余最大可充电量等参数可计算出电池的充放电循环次数。能量管理模块对储能电池按照充放电循环次数的从低到高进行排序，使充放电循环次数低的储能电池优先进行放电，通过该方法，加大充放电循环次数低的储能电池使用强度，从而使各个储能电池的充放电循环次数相当，从而提高储能电池模块的整体寿命。
作为可选地实施方式，能量管理模块通过计算预留备电容量，基于储能电池模块的总电量及数据中心单位时间的能耗，确定储能电池模块所需备留的电池容量。备电电量使储能电池模块为数据中心的供电时间不低于30分钟。从而能够确保市电在任何时候出现故障时，数据中心都能够为数据中心供电一段时间，提高了数据中心运行的可靠性，更好体现了储能电池模块的不间断电源特点，当然时间还可以根据需要设定为其他时间，如20分钟、40分钟、60分钟等。
作为可选地实施方式，能量管理模块为储能电池模块的电量进行上下限管理，储能电池模块的电量低于5％停止供电，储能电池模块的电量超过95％停止充电。通过该设置，对储能电池的电压上下限进行保护，避免储能电池过充电和过放电给电池带来损害，避免电池使用寿命过快衰减。
作为可选地实施方式，储能系统还包括充电站，充电站用于给新能源汽车进行充电，充电站的数量根据多站融合站点的电力负荷、面积和位置等因素综合设定。降压后的电网交流电和储能电池模块均能为充电站供电。充电站包括交流充电桩和直流充电桩。降压后的电网交流电为充电站供电时即为交流充电桩，储能电池模块为充电站供电时即为直流充电桩。一般用直流充电桩充电把动力电池充满大概需要花1.5～3小时，即为“快充”模式，而用交流充电桩充电充满一般需要8～10小时，即为“慢充”模式，两种充电模式便于新能源汽车用户根据需要进行选择，还可设置不同的计费标准，便于两种充电桩都得到充分利用。
作为可选地实施方式，储能电池为锂电池或铅酸电池，这两种电池技术成熟，电池能量密度较大，成本相对较低，能够满足多站融合其他功能单元的电能使用需要。锂电池为新能源汽车退役动力电池，随着新能源汽车的逐渐普及，退役动力电池资源越来越丰富，使用退役动力电池能够实现电池的梯度利用。退役动力电池具有成本低的优势，能够降低多站融合站的建站成本。
作为可选地实施方式，储能系统还包括光伏电站，光伏电站通过双向变流模块为储能电池模块充电。多站融合站点的屋顶、立面都具有较大的空间，通过布置光伏板形成光伏电站，光伏电站的发电时间一般为用电高峰时段，这段时间如果其他功能单元，如充电站用电通过光伏电站发电转化能够提高站点收益。同时，光伏电站的发电为直流电，但电压可能不满足储能电池的使用需要，需要进行调压等操作，通过双向变流模块中的DC/DC双向变流电路即能够为储能电池使用。
作为可选地实施方式，数据中心为能量管理模块提供算力保障，能源管理模块在储能电池模块工作中具有较大的数据计算需求，数据中心具有强大的运算能力，通过数据中心对数据进行计算处理再反馈至能量管理模块能够降低能量管理模块的复杂度，同时更好发挥了多站融合各功能模块之间的配合作用，降低了成本。数据中心与能量管理模块之间通过无线或有线方式进行通信连接，便于传输需要进行计算的原始数据和最后的计算结果。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种多站融合的储能系统，其特征在于，包括储能电池模块、能量管理模块、双向变流模块、测控保护模块和数据中心；所述储能电池模块由多个储能电池组成，并作为所述数据中心的不间断电源；所述能量管理模块对所述储能电池的能量进行管理分配；所述双向变流模块包括DC/AC双向变流电路和DC/DC双向变流电路，在用电低谷时段，降压后的电网交流电通过所述双向变流模块为所述储能电池模块充电，在用电高峰时段，所述储能电池模块通过所述双向变流模块为所述数据中心供电；所述测控保护模块对所述储能电池模块、能量管理模块和双向变流模块进行监控和保护。
2.根据权利要求1所述的多站融合的储能系统，其特征在于，所述能量管理模块能够获取所述储能电池已使用的充放电循环次数，并对所述储能电池按照所述充放电循环次数的从低到高进行排序，使所述充放电循环次数低的所述储能电池优先进行放电。
3.根据权利要求1所述的多站融合的储能系统，其特征在于，所述能量管理模块通过计算预留备电容量，所述备电电量使所述储能电池模块为所述数据中心的供电时间不低于30分钟。
4.根据权利要求1所述的多站融合的储能系统，其特征在于，所述能量管理模块为所述储能电池模块的电量进行上下限管理，所述储能电池模块的电量低于5％停止供电，所述储能电池模块的电量超过95％停止充电。
5.根据权利要求1所述的多站融合的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括充电站，降压后的电网交流电和所述储能电池模块均能为所述充电站供电。
6.根据权利要求5所述的多站融合的储能系统，其特征在于，所述充电站包括交流充电桩和直流充电桩。
7.根据权利要求1所述的多站融合的储能系统，其特征在于，所述储能电池为锂电池或铅酸电池。
8.根据权利要求7所述的多站融合的储能系统，其特征在于，所述锂电池为新能源汽车退役动力电池。
9.根据权利要求1所述的多站融合的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括光伏电站，所述光伏电站通过所述双向变流模块为所述储能电池模块充电。
10.根据权利要求1-9中任一所述的多站融合的储能系统，其特征在于，所述数据中心为所述能量管理模块提供算力保障。
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