CN112821434A - 储能集装箱系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种储能集装箱系统，包括：电能集装箱管理子系统，用于收集单个储能集装箱的储能状态数据及储能环境数据，管理所述储能集装箱，在电能集装箱管理子系统中，第二网络交换机用于通过Modbus TCP通信协议分别与电池管理模块、储能变流器及电能质量监测模块连接，并通过以太网通信方式与第一网络交换机连接；电能总管理模块，用于通过第一网络交换机与多个电能集装箱管理子系统相连接，获取储能状态数据及储能环境数据，监控储能集装箱的运行状态。本发明以第二网络交换机为核心，通过多种通信方式获取相关数据，可对单个储能集装箱的各种数据进行监控；并向上通过第一网络交换机上传数据给电能总管理模块，提供储能集成箱的统一管理平台。

Description

储能集装箱系统
技术领域
本发明涉及电池储能技术领域，特别涉及一种储能集装箱系统。
背景技术
近年来，随着智能电网建设的发展，电池储能的需求不断增大。电池储能系统具有削峰填谷、应急备用、改善电能质量等优点。同时，电池储能应用需求的不断增加，建设快，可移动等特点成为需求方对储能系统的新要求，集装箱式储能应运而生。随着集装箱式储能系统规模及复杂程度不断增大，对于电能存储的监控要求也不不断提高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种储能集装箱系统，能够对储能集装箱提供统一监控管理。
根据本发明的第一方面实施例的储能集装箱系统，包括：电能集装箱管理子系统，用于收集单个储能集装箱的储能状态数据及储能环境数据，管理所述储能集装箱，所述电能集装箱管理子系统包括：电池管理模块，用于管理分析所述储能集装箱中的所有蓄电池组的工作状况；储能变流器，用于根据后台控制指令对所述储能集装箱中的所述蓄电池组进行充放电；电能质量监测模块，用于监测所述储能集装箱的所述蓄电池组的放电质量；第二网络交换机，用于通过Modbus TCP通信协议分别与所述电池管理模块、所述储能变流器及所述电能质量监测模块连接，并通过以太网通信方式与第一网络交换机连接；电能总管理模块，用于通过所述第一网络交换机与多个电能集装箱管理子系统相连接，获取所述储能状态数据及所述储能环境数据，监控所述储能集装箱的运行状态。
根据本发明实施例的储能集装箱系统，至少具有如下有益效果：以第二网络交换机为核心，通过多种通信方式获取相关数据，对单个储能集装箱的各种数据进行监控；并向上通过第一网络交换机上传数据给电能总管理模块，提供储能集成箱的统一管理平台。
根据本发明的一些实施例，所述电能集装箱管理子系统还包括：电池簇控制单元，用于采集单个所述蓄电池组的充放电次数、蓄电池组温度以及电能数据，根据预设规则产生报警信息及保护操作信息，并通过CAN总线通信协议分别与所述电池管理模块及所述储能变流器连接。
根据本发明的一些实施例，所述电能集装箱管理子系统还包括：电池控制单元，用于控制单个蓄电池的充放电，采集电能数据，通过CAN总线通信与所述电池簇控制单元连接。
根据本发明的一些实施例，所述电能集装箱管理子系统还包括：前置通信模块，用于通过串口通信RS485分别与配电系统、计量电表以及UPS电源连接，获取相应的配电参数、计量电能数据以及UPS电源相关数据，并通过TCP通信协议与所述第二网络交换机连接。
根据本发明的一些实施例，所述前置通信模块还用于通过串口通信RS485与温度湿度采集装置相连接，其中所述温度湿度采集装置用于采集所述储能集装箱的内部和/或外部的温度及湿度。
根据本发明的一些实施例，所述前置通信模块还用于通过串口通信RS485与设置在所述储能集装箱内部的空调系统相连接，获取储能集装内部送风数据。
根据本发明的一些实施例，所述电能集装箱管理子系统还包括：消防模块，用于获取所述储能集装箱中的消防设备工作状态，通过Modbus TCP通信协议与所述第二网络交换机连接。
根据本发明的一些实施例，所述电能集装箱管理子系统还包括：交互管理模块，用于提供交互人机交互界面展示所述储能状态数据及所述储能环境数据，对所述电池管理模块进行预设置，产生所述后台控制指令。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例的系统的模块的连接示意图；
图2为本发明实施例的系统的电能集装箱管理子系统的内部模块示意图之一；
图3为本发明实施例的系统的电能集装箱管理子系统的内部模块示意图之二。
附图标记：
电能集装箱管理子系统100、电能总管理模块200、第一网络交换机300；
电池管理模块110、储能变流器120、电能质量监测模块130、第二网络交换机140；
电池簇控制单元150、电池控制单元160、前置通信模块170、消防模块180、交互管理模块190。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个及两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
名词解释：
Modbus TCP，一种通信协议，可为连接在不同类型总线或网络上的设备间提供客户端/服务器通讯。
USP电源，不间断电源。
参照图1，本发明的实施例中，包括:电能集装箱管理子系统100、电能总管理模块200以及第一网络交换机300；其中的电能集装箱管理子系统100又包括：电池管理模块110、储能变流器120、电能质量监测模块130以及第二网络交换机140。电能集装箱管理子系统100，设置在单个储能集装箱上，对该储能集装箱进行管理，用于收集该储能集装箱的储能状态数据及储能环境数据，并通过以太网通信方式经由第一网络交换机300连接电能总管理模块200，接收电能总管理模块200下发的后台控制命令，根据需要将采集到的数据发送给电能总管理模块200。电能总管理模块200，用于通过第一网络交换机300与多个电能集装箱管理子系统100相连接，汇总分析电能集装箱管理子系统100上送的储能状态数据及储能环境数据，监控储能集装箱的运行状态。电池管理模块110用于管理分析该储能集装箱中的所有蓄电池组的工作状况。储能变流器120，用于根据后台控制指令对该储能集装箱中的蓄电池组进行充放电。其中后台控制指令可以是由电能集装箱管理子系统100直接根据本储能集装箱的储能状态数据的分析结果下达的，也可以是电能总管理模块200根据监控结果下发相应的控制指令后由电能集装箱管理子系统100转化生成的指令。电能质量监测模块130，用于监测储能集装箱的蓄电池组的放电质量。第二网络交换机140，用于通过ModbusTCP通信协议分别与电能集装箱管理子系统100中的电池管理模块110、储能变流器120及电能质量监测模块130连接，并通过以太网通信方式与第一网络交换机300连接。
本发明的实施例中的电能集装箱管理子系统100，参照图2，除电池管理模块110、储能变流器120、电能质量监测模块130以及第二网络交换机140以外，还包括：电池簇控制单元150，用于采集单个蓄电池组的充放电次数、蓄电池组温度以及电能数据，并根据预设规则产生报警信息及保护操作信息，并通过CAN总线通信协议分别与电池管理模块110及储能变流器120连接。储能集装箱中包括有若干个蓄电池组，每组蓄电池由各自的电池簇控制单元150进行控制。电池管理模块110通过电池簇控制单元150获取每组蓄电池的电能数据，当前的温度等数据。以储能集装箱收到充电指令为例，电池管理模块110收集分析各蓄电池组的电能数据，对于电能不足的蓄电池组，通过储能变流器120连接配电系统，将电能通过电池簇控制单元150存入相应的蓄电池组，电池簇控制单元150通过检测蓄电池组的电能数据，可判断充电完成，并记录充放电次数。
在本发明的实施例中，电能集装箱管理子系统100，参照图3，还包括：电池控制单元160，用于采集单个蓄电池的电能数据，控制该蓄电池的充放电，通过CAN总线通信与电池簇控制单元150连接。每组蓄电池中包括若干个蓄电池，由电池控制单元160控制单个蓄电池的充放电，并采集该蓄电池的电能数据。前置通信模块170，用于通过串口通信RS485分别与配电系统、计量电表以及UPS电源，获取相应的配电参数、计量电能数据以及UPS电源相关数据，并通过TCP通信协议与第二网络交换机140连接。其中UPS电源可作为储能集装系统上的电能集装箱管理子系统100的备用电源。前置通信模块170获取配电系统、计量电表的数据，有利于储能集装箱连接配电系统，正常配电组网，进行充放电。
对于储能集装箱上设置有温度湿度采集装置的，前置通信模块170还用于通过串口通信RS485与温度湿度采集装置相连接，上报该储能集装箱的内部和/或外部的温度及湿度。显然，在本发明的一些实施例中，储能集装箱上可能仅设置有温度采集装置或湿度采集装置，前置通信模块170可仅上报相应的温度或湿度采集数据。温湿度的采集，有利于监控储能集装箱的工作环境是否正常。
对于储能集装箱内设置有空调系统的，前置通信模块170还用于通过串口通信RS485与空调系统相连接，通过空调系统获取储能集装内部送风数据。电能总管理模块200远程监控储能集装箱的空调系统，对送风不正常的，如空调系统检测到温度过高，但无法送风的，进行告警并通知相应人员处理。
对于储能集装箱内设置有消防设备的，电能集装箱管理子系统100还包括：消防模块180，用于获取消防设备工作状态；该消防模块180通过Modbus TCP通信协议与第二网络交换机140连接。消防设备工作状态可被上传到电能总管理模块200，若电能总管理模块200远程监控到储能集装箱的消防设备工作不正常，可及时告警并通知相应工作人员到现场处理。
本发明的一些实施例中，参照图3，电能集装箱管理子系统100还包括：交互管理模块190，用于提供交互人机交互界面展示储能状态数据及储能环境数据，对电池管理模块110进行预设置，产生后台控制指令。交互管理模块190为现场工作人员提供操作控制单个储能集装箱的交互界面，便于实地安装、查看、维护，可根据需要将该储能集装箱投入使用。
尽管本文描述了具体实施方案，但是本领域中的普通技术人员将认识到，许多其它修改或另选的实施方案同样处于本公开的范围内。例如，结合特定设备或组件描述的功能和/或处理能力中的任一项可以由任何其它设备或部件来执行。另外，虽然已根据本公开的实施方案描述了各种例示性具体实施和架构，但是本领域中的普通技术人员将认识到，对本文所述的例示性具体实施和架构的许多其它修改也处于本公开的范围内。
上文参考根据示例性实施方案所述的系统、方法、装置和/或计算机程序产品的框图和流程图描述了本公开的某些方面。应当理解，框图和流程图中的一个或多个块以及框图和流程图中的块的组合可分别通过执行计算机可执行程序指令来实现。同样，根据一些实施方案，框图和流程图中的一些块可能无需按示出的顺序执行，或者可以无需全部执行。另外，超出框图和流程图中的块所示的那些部件和/或操作以外的附加部件和/或操作可存在于某些实施方案中。
因此，框图和流程图中的块支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定功能的元件或步骤的组合以及用于执行指定功能的程序指令装置。还应当理解，框图和流程图中的每个块以及框图和流程图中的块的组合可以由执行特定功能、元件或步骤的专用硬件计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
本文所述的程序模块、应用程序等可包括一个或多个软件组件，包括例如软件对象、方法、数据结构等。每个此类软件组件可包括计算机可执行指令，所述计算机可执行指令响应于执行而使本文所述的功能的至少一部分(例如，本文所述的例示性方法的一种或多种操作)被执行。
软件组件可以用各种编程语言中的任一种来编码。一种例示性编程语言可以为低级编程语言，诸如与特定硬件体系结构和/或操作系统平台相关联的汇编语言。包括汇编语言指令的软件组件可能需要在由硬件架构和/或平台执行之前由汇编程序转换为可执行的机器代码。另一种示例性编程语言可以为更高级的编程语言，其可以跨多种架构移植。包括更高级编程语言的软件组件在执行之前可能需要由解释器或编译器转换为中间表示。编程语言的其它示例包括但不限于宏语言、外壳或命令语言、作业控制语言、脚本语言、数据库查询或搜索语言、或报告编写语言。在一个或多个示例性实施方案中，包含上述编程语言示例中的一者的指令的软件组件可直接由操作系统或其它软件组件执行，而无需首先转换成另一种形式。
软件组件可存储为文件或其它数据存储构造。具有相似类型或相关功能的软件组件可一起存储在诸如特定的目录、文件夹或库中。软件组件可为静态的(例如，预设的或固定的)或动态的(例如，在执行时创建或修改的)。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (8)

1.一种储能集装箱系统，其特征在于，包括：
电能集装箱管理子系统，用于收集单个储能集装箱的储能状态数据及储能环境数据，管理所述储能集装箱，所述电能集装箱管理子系统包括：电池管理模块，用于管理分析所述储能集装箱中的所有蓄电池组的工作状况；储能变流器，用于根据后台控制指令对所述储能集装箱中的所述蓄电池组进行充放电；电能质量监测模块，用于监测所述储能集装箱的所述蓄电池组的放电质量；第二网络交换机，用于通过Modbus TCP通信协议分别与所述电池管理模块、所述储能变流器及所述电能质量监测模块连接，并通过以太网通信方式与第一网络交换机连接；
电能总管理模块，用于通过所述第一网络交换机与多个电能集装箱管理子系统相连接，获取所述储能状态数据及所述储能环境数据，监控所述储能集装箱的运行状态。
2.根据权利要求1所述的储能集装箱系统，其特征在于，所述电能集装箱管理子系统还包括：
电池簇控制单元，用于采集单个所述蓄电池组的充放电次数、蓄电池组温度以及电能数据，根据预设规则产生报警信息及保护操作信息，并通过CAN总线通信协议分别与所述电池管理模块及所述储能变流器连接。
3.根据权利要求2所述的储能集装箱系统，其特征在于，所述电能集装箱管理子系统还包括：
电池控制单元，用于控制单个蓄电池的充放电，采集电能数据，通过CAN总线通信与所述电池簇控制单元连接。
4.根据权利要求1所述的储能集装箱系统，其特征在于，所述电能集装箱管理子系统还包括：
前置通信模块，用于通过串口通信RS485分别与配电系统、计量电表以及UPS电源连接，获取相应的配电参数、计量电能数据以及UPS电源相关数据，并通过TCP通信协议与所述第二网络交换机连接。
5.根据权利要求4所述的储能集装箱系统，其特征在于，所述前置通信模块还用于通过串口通信RS485与温度湿度采集装置相连接，其中所述温度湿度采集装置用于采集所述储能集装箱的内部和/或外部的温度及湿度。
6.根据权利要求4所述的储能集装箱系统，其特征在于，所述前置通信模块还用于通过串口通信RS485与设置在所述储能集装箱内部的空调系统相连接，获取储能集装内部送风数据。
7.根据权利要求1所述的储能集装箱系统，其特征在于，所述电能集装箱管理子系统还包括：
消防模块，用于获取所述储能集装箱中的消防设备工作状态，通过Modbus TCP通信协议与所述第二网络交换机连接。
8.根据权利要求1所述的储能集装箱系统，其特征在于，所述电能集装箱管理子系统还包括：
交互管理模块，用于提供交互人机交互界面展示所述储能状态数据及所述储能环境数据，对所述电池管理模块进行预设置，产生所述后台控制指令。
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