CN113396506B - 用于能量供应系统的容器、能量供应系统及其提供方法 - Google Patents

用于能量供应系统的容器、能量供应系统及其提供方法 Download PDF

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Abstract

本申请描述了一种用于能量供应系统(1)的容器(11)，该容器包括：第一部分(A1)，其用于在容器(11)的运输和能量供应系统(1)的操作期间容纳空调单元(9)和/或控制单元(10)，以及第二部分(A2)，其用于在容器(11)的运输期间容纳能量转换单元(3)，其中能量转换单元(3)被构造成可从容器(11)中移除，并且其中第二部分(A2)具有用于搁架单元(6)的固定装置，使得在移除能量转换单元(3)后，搁架单元(6)可以安装在固定装置上并装备有储存模块(15)，以使能量供应系统(1)投入运行。本申请还描述了具有根据本发明的容器(11)的能量供应系统和用于提供能量供应系统(1)的方法。

Description

用于能量供应系统的容器、能量供应系统及其提供方法
发明的技术领域
本发明涉及一种用于能量供应系统(Energieversorgungsanlage)的容器、一种具有根据本发明的容器的能量供应系统、以及一种用于提供这种能量供应系统的方法。具体来说，该能量供应系统包括储能器和能量转换单元。同时，储能器具有多个储存模块，在能量供应系统操作期间，这些模块被布置在容器中。
背景技术
例如，前述类型的能量供应系统用于支持能量供应网络(EVN)，例如公共的EVN，其中能量供应系统的储能器然后通过能量转换单元与EVN连接。能量转换单元包括可双向操作的DC/AC转换器和变压器，并且当EVN中电功率供应过剩时(其中，EVN中的交流电压的频率通常高于额定频率)，可以产生进入储能器的功率流并对储能器充电。类似地，当电功率供应不足时(其中，EVN中的交流电压的频率通常低于额定频率)，能量转换单元可以产生从储能器进入EVN的功率流并使储能器放电。
这种能量供应系统也经常操作用于给远离公共能量供应网络的大型用电器(Verbraucher)供电。这些用电器例如是矿山的钻探和输送设备。在所述任何一种情况下，除了储能器外，能量供应系统还可以包括其他能量源，例如PV发电机和/或风力涡轮机。
文档US 2017 0346322 A1公开了一种模块化的电能储存器和电能供应系统，其具有一个或更多个可运输的容器，例如集装箱(Container)，以便将系统从一个地点移动到另一个地点。该系统包括用于储存电能的储存模块、能量转换单元、监测和控制单元等部件。这些部件在空间上分开地布置在一个或更多个可运输的容器内，在那里均匀地分布并且被安全地封闭起来。此外，还提出了一种在并网、离网、备用或其他使用情况下快速提供储能器的系统和方法。
在已知的方法中，容器通过接口彼此电气连接，而部件，特别是储存模块、能量转换单元以及监测和控制单元在能量供应系统的运输和操作过程中保持在各自的容器中。然而，如果能量供应系统具有较大的储能器，从而具有大量的储存模块，则运输会由于质量而难以实现。此外，由于相关的能量密度高，集装箱中大量的储存模块给运输带来了不小的风险。如果集装箱要与其他集装箱堆放在一起运输，则情况尤其如此。
发明任务
因此，本发明的任务在于提供一种用于能量供应系统的容器，该容器易于运输，并可以以特别简单和低成本的方式提供能量供应系统。此外，本发明的任务还在于提出一种用于提供能量供应系统的方法和具有这种容器的能量供应系统。
解决方案
根据本发明，针对能量供应系统提出的易于运输的容器这一任务通过具有独立权利要求1的特征的容器得以实现。权利要求2至10中公开了容器的有利的实施方式。并列的权利要求11涉及具有根据本发明的容器的能量供应系统。权利要求12涉及用于简单提供根据本发明的能量供应系统的方法。权利要求13至15中描述了方法的有利实施方式。
发明内容
根据本发明的用于能量供应系统的容器包括：
第一部分，其用于在容器的运输和能量供应系统的操作期间容纳空调单元和/或控制单元，
第二部分，其用于在容器的运输期间容纳能量转换单元，其中能量转换单元被构造成可从容器中移除。第二部分具有用于搁架单元的固定装置，使得在移除能量转换单元后，搁架单元可以安装在固定装置上并装备有储存模块，以使能量供应系统投入运行。
在此，空调单元可以被配置和布置成用于实现冷却容器内部空间、控制容器内部空间的湿度和/或排出容器内部空间的有害气体。例如，这种有害气体可能在能量供应系统的操作期间在容器中产生，并且必须有针对性地排出。空调单元可以，但不一定要完全布置在第一部分。更确切地说，当空调单元的一部分布置在容器的第一部分中，而另一部分布置在容器的外部，就足够了。特别地，空调单元可以穿过容器壁，优选穿过端面的容器壁。控制单元可以被配置和布置成用于储能器管理的功能。这种功能例如是监测储存模块的充电状态、保护储存模块免于过度充电或深度放电。可替代地或附加地，控制单元也可以实现能量供应系统的上级控制装置的功能。能量转换单元可以具有DC/AC转换器和/或DC/DC转换器。有利地，能量转换单元可以被配置用于双向操作，并且可以包括可双向操作的DC/AC转换器和/或DC/DC转换器。此外，能量转换单元还可以包括变压器。这些部分可以通过至少一个分隔壁彼此分开，这例如能防止布置在各个部分中的部件在容器的运输期间滑动。然而，分隔壁不一定要存在，或者如果存在的话，则可以被构造成可拆卸的，使得在必要时可以从容器中移除。
本发明利用了这一效果，即在储能器具有大量储存模块的情况下，储存模块是单独且在容器外部被运输的。只有在能量供应系统投入运行之前，储存模块才在能量供应系统操作地点被安装在容器内。因此，至少在运输到操作地点期间，容器具有相当大的自由空间。该自由空间用于将能量供应系统的其他部件，特别是容器中的能量转换单元，运输到操作地点。在操作地点，能量转换单元从容器中移除并与容器分开安置。如有必要，单独的或在容器内被运输到操作地点的、用于容纳储存模块的搁架单元由其部件组装而成，并且在使用固定装置的情况下将搁架单元安装在容器的内壁上。此后，给搁架单元装备上储存模块。最后，不仅储存模块彼此建立了电气连接，而且储存模块还与能量转换单元建立了电气连接。因此，容器满足了两个功能。在运输到能量供应系统的操作地点期间，容器用作能量转换单元的运输工具。只有在操作地点才会使用容器的实际功能，即在能量供应系统的操作期间容纳储存模块并对其进行空气调节。因此，能量供应系统的运输，特别是其能量转换单元的运输，可以特别简单且低成本地进行。具体来说，能量转换单元在容器内运输，该容器无论如何都会输送到能量供应系统的操作地点。用于运输能量转换单元的单独运输成本(这原本将是必要的)不会发生或只以显著降低的形式发生。本发明的有利的实施方式在下面的描述以及从属权利要求中指出，其特征可以单独应用并且可以任意组合应用。
在容器的有利的实施方式中，第二部分被划分成第一子区域和第二子区域。在此，能量转换单元在容器的运输期间被布置在第二部分的第二子区域中，而在能量转换系统的操作地点所需的能量供应系统的其他部件，特别是用于储存模块的搁架单元的部件，被布置在第一子区域中。在这种情况下，为了节省空间，搁架单元可以以拆卸的状态存在于第一子区域中，或者被拆解成其部件存在于第一子区域中。第一子区域可以通过分隔壁与第二子区域分开地存在。在此，容纳空调单元和/或控制单元的第一部分可以邻接容器的第一端面(Stirnseite)。此外，在第一部分中还可以布置保险装置和/或断路开关以用于操作能量供应系统。此外，在第一部分中还可以安装火灾报警单元和可选的灭火装置，它们在具有储能器单元的空间中可以预先规定。第一部分可以进一步具有用于从包括储存模块的储能器到能量转换单元的连接线的接口。
第二部分，特别是其在运输过程中容纳能量转换单元的第二子区域，可以邻接容器的第二端面，该第二端面与第一端面相对。有利地，在此，容器的邻接第二部分的第二端面或顶面(Dachseite)具有铰链式(aufklappbar)或可拆卸的壁区域，能量转换单元可以通过该壁区域被移除。在此，顶面的壁区域也可以包括整个顶面和/或第二端面的壁区域也可以包括整个第二端面。在这种情况下，由于避免了能量转换单元在容器内的长时间转移，因此可以非常容易地移除能量转换单元。更确切地说，能量转换单元已经被直接布置在容器的出口区域。在优选的实施方式中，第二部分具有用于引导式移除能量转换单元的轴承。这种轴承例如可以具有轨道系统，该轨道系统具有可在其上面移动地安装的、液压作用的提升叉。通过引导式移除既避免了对能量转换单元造成损坏，又避免了对容器造成损坏。同样地，也可以由一个人或者在必要时由两个人在提升叉的支持下，手动地或半自动地进行移除。
在一个实施方式中，容器具有固定元件，这些固定元件被布置在第二部分中，并且被构造用于将能量转换单元固定在容器的内部空间中，特别是固定在容器的第二部分中。如果第二部分具有两个单独的子区域，其中能量转换单元被布置在第二子区域中，则固定元件也被布置在第二子区域中。通过固定元件，能量转换单元可以在容器的运输期间被固定在第二部分中，并且以不可滑动的方式布置在那里。因此，可靠地避免了能量转换单元和容器的相对移动以及与之相关的在运输期间对能量转换单元和/或容器造成的损坏。还可以为能量供应系统的其他部件设置相应的固定元件，这些其他部件在容器中被运输到能量供应系统的操作地点，否则在运输期间可能会滑动，从而可能损坏自身和/或其他部件。
在有利的变型中，容器的尺寸对应于标准集装箱的规格。特别地，容器的尺寸可以对应于20'、20'HC、40'、40'HC、45'HC、45'PW或53'HC ISO海运集装箱的尺寸。由于常规使用的运输工具(如，火车、卡车和货轮)的装载面积与这些尺寸相配合，因此通过这些运输工具，必要时还与其他集装箱一起，可以特别容易且可靠地运输容器。有利地，标准化的集装箱角件被安装在容器的下角处—必要时也可以安装在容器的上角处。在运输时，且特别是在将多个容器堆叠时，这些集装箱角件用作容器的附加的固定辅助工具。
在容器的实施方式中，用于安装搁架单元的固定装置沿相对的侧壁布置，特别是布置在侧壁的面向容器的内部空间的各侧上。在此，固定装置可以布置在第二部分中。也就是说，在能量供应系统的操作期间，储能器的储存模块也被布置在容器的第二部分中，而控制单元和/或空调单元在容器的运输期间和能量供应系统的操作期间都被布置在第一部分中。在实施方式中，容器在运输期间就可以已经具有预先铺设的电气线路，用于将储存模块相互连接，将储存模块与控制单元和/或将储存模块与能量转换单元连接。通过这种方式，铺设电缆时的耗时的工作就可以在能量供应系统的供应商处进行，而不必在能量供应系统的操作地点进行。因此，更确切地说，能量供应系统也可以在容器和储存模块交付后在操作地点迅速投入运行。
根据本发明的能量供应系统包括能量转换单元、用于容纳储存模块的搁架单元、用于储存电能的储存模块和空调单元。能量供应系统还包括根据本发明的容器。在此，根据本发明的容器在其运输期间用作能量供应系统的部件，特别是其能量转换单元、其空调单元和/或其控制单元的运输装置。
根据本发明的方法旨在提供一种能量供应系统，该能量供应系统包括具有第一部分和第二部分(A2)的容器、储能器和能量转换单元。储能器包括多个储存模块，这些储存模块在能量供应系统的操作期间被布置在容器的第二部分中的多个搁架单元中。能量转换单元被设置用于安置在容器的第二部分中以用于能量供应系统的运输，并且被布置在容器的外部以用于能量供应系统的操作。在此，该方法包括以下步骤：
在能量供应系统的操作地点将能量转换单元从容器的第二部分中移除，
将搁架单元布置并安装在容器的第二部分中，
给搁架单元装备上储存模块，以及
一方面使储存模块相互电气连接，另一方面使储存模块与能量转换单元电气连接。对于根据本发明的能量供应系统和根据本发明的方法来说，得到了早已在根据本发明的容器的上下文中提到的优点。
在该方法的有利的实施方式中，能量转换单元可以在能量供应系统的操作地点在端面或在顶面从容器中移除。在此，能量转换单元可以借助轨道系统引导式地从容器中移除，由此在很大程度上避免了对容器和能量转换单元造成损坏。借助轨道系统，能量转换单元可以在从容器中移除时或移除后直接转移到操作平台上。操作平台可以在能量供应系统的操作期间布置在容器的旁边。容器中的搁架单元所装备的储存模块可以包括可充电的电池。在此，电池特别地可以是锂离子蓄电池、铅蓄电池和/或镍氢蓄电池。
附图的简要描述
在下文中，将借助附图来描述本发明。其中：
图1示出了在第一实施方式中处于运输到能量供应系统的操作地点的状态下的能量供应系统的根据本发明的容器；以及
图2示出了根据另一实施方式的根据本发明的能量供应系统，该能量供应系统具有在运输并在操作地点组装后的图1的根据本发明的容器。
附图描述
在图1中，示出了在第一实施形式中处于运输到能量供应系统1的操作地点的状态下的能量供应系统1的根据本发明的容器11。容器11包括第一部分A1和第二部分A2。第一部分A1邻接容器11的第一端面S1，而第二部分A2邻接容器的第二端面S2。第二部分A2借助分隔壁13被划分成第一子区域A2.1和第二子区域A2.2。在第一部分A1中布置了空调单元9和控制单元10。空调单元9示例性地在图1中完全位于容器11中。然而，空调单元9也可以穿透第一端面S1，并且仅部分地布置在第一部分A1中。在这种情况下，空调单元9的一部分从容器11的端面S1伸出来。此外，保险装置7和开关8布置在第一部分中，为了清楚起见，它们分别只用一个符号表示。类似于第一子区域A2.1与第二子区域A2.2，第一部分A1通过可拆卸的分隔壁13与第二部分A2分开。搁架单元6在拆卸状态下被布置在第二部分A2的第一子区域A2.1中。能量供应系统1的能量转换单元3位于第二部分A2的第二子区域A2.2中。能量转换单元3具有DC/AC转换器4和变压器5。在容器11的运输期间，能量转换单元3和被拆卸的搁架单元6通过合适的固定元件(在图1中未示出)被固定在容器3的底部和/或侧壁上，由此避免了在运输期间对能量转换单元3和容器11造成损坏。此外，容器11在第二部分A2中还具有固定装置(图1中未示出)，这些固定装置在纵向方向上被布置在容器的侧壁的内侧上。这些固定装置用于在运输容器11之后将搁架单元6固定在容器11的内部空间中。此外，预先铺设的电气线路12沿着容器11在侧壁的内侧延伸。这些电气线路在第二端面S2附近开始，沿着第二部分A2延伸，并延伸到第一部分A1中。在给搁架单元6装备上储存模块15之后，电气线路12用于使储存模块15相互电气连接，并使储存模块15与控制单元10电气连接。在容器11被运输到能量供应系统1的操作地点之后，能量转换单元3通过第二端面S2从容器11中移除。这在图1中通过第二端面S2处所示的箭头来表示。
图2示出了根据另一实施方式的根据本发明的能量供应系统1，该能量供应系统1具有在运输并在操作地点组装后的图1的根据本发明的容器11。能量转换单元3已从容器11中移除，并在端面布置在容器附近。第二部分A2的第一子区域A2.1和第二子区域A2.2之间的分隔壁13已从容器11中移开。只有分隔壁13将第一部分A1与第二部分A2分开。剩余的分隔壁13可以具有通道，该通道允许人员在能量供应系统1的操作过程中从第二部分A2进入第一部分A1。搁架单元6安装在第二部分A2的侧壁上，并装备有储存模块15。在此，储存模块15彼此之间以及与控制单元10的电气连接通过预先铺设的电气线路12来实现，为了清楚起见，图2中没有示出这些电气线路。能量转换单元3在第一侧通过连接线路16与容器11中的储存模块15连接，并且在第二侧与能量供应网络(在图2中未示出)连接。
参考标记列表
1 能量供应系统
2 储能器
3 能量转换单元
4 DC/AC转换器
5 变压器
6 搁架单元
7 保险装置
8 开关
9 空调单元
10 控制单元
11 容器
12 连接线路
13 分隔壁
15 储存模块
16 连接线路
17 连接线路
A1 部分
A2 部分
A2.1 子区域
A2.2 子区域
S1 端面
S2 端面。

Claims (17)

1.一种用于操作能量供应系统(1)并用于运输的所述能量供应系统(1)的子系统，所述子系统包括：
空调单元(9)和/或控制单元(10)，
搁架单元(6)，用于装备储存模块(15)，
能量转换单元(3)，以及
容器(11)，所述容器(11)包括：
第一部分(A1)，所述第一部分(A1)用于在所述容器(11)的运输和所述能量供应系统(1)的操作期间容纳所述空调单元(9)和/或所述控制单元(10)，和
第二部分(A2)，其中，所述第二部分(A2)被划分成第一子区域(A2.1)和第二子区域(A2.2)，并且其中所述能量转换单元(3)在所述容器(11)的运输期间被布置在所述第二子区域(A2.2)中，并且拆卸状态下的所述搁架单元(6)在所述容器(11)的运输期间被布置在所述第一子区域(A2.1)中，
其中，所述能量转换单元(3)被构造成能够从所述容器(11)中移除，以及从所述容器(11)中移除并布置在所述容器(11)外部以操作所述能量供应系统(1)，并且其中所述第二部分(A2)具有用于所述搁架单元(6)的固定装置，使得在移除所述能量转换单元(3)后，所述搁架单元(6)能够安装在所述第二部分(A2)中的至少所述第二子区域(A2.2)中的所述固定装置上并装备所述储存模块(15)，以使所述能量供应系统(1)投入运行。
2.根据权利要求1所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，所述第一部分(A1)邻接所述容器(11)的第一端面(S1)，并且所述第二部分(A2)，邻接所述容器(11)的第二端面(S2)。
3.根据权利要求1或2所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，所述固定装置沿所述容器(11)的相对侧壁布置。
4.根据前述权利要求中任一项所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，在所述第一部分(A1)中还布置了保险装置(7)和/或断路开关(8)以用于操作所述能量供应系统(1)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，所述容器(11)的尺寸对应于标准集装箱的规格。
6.根据前述权利要求中任一项所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，所述第二部分(A2)具有用于引导式移除所述能量转换单元(3)的轴承。
7.根据前述权利要求中任一项所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，所述能量转换单元(3)在所述容器(11)的运输期间被固定地布置在所述第二部分(A2)中。
8.根据前述权利要求中任一项所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，所述容器(11)的邻接所述第二部分(A2)的端面(S2)或顶面具有铰链式或可拆卸的壁区域，所述能量转换单元(3)能够通过所述壁区域被移除。
9.根据前述权利要求中任一项所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，所述容器(11)在所述容器(11)的运输期间具有预先铺设的电气线路(12)，用于在操作地点将所述储存模块(15)相互连接，将所述储存模块(15)与所述控制单元(10)和/或将所述储存模块(15)与所述能量转换单元(3)连接。
10.根据权利要求1所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，所述第一部分(A1)邻接所述容器(11)的第一端面(S1)，并且所述第二部分(A2)的所述第二子区域(A2.2)邻接所述容器(11)的第二端面(S2)。
11.根据权利要求5所述的能量供应系统(1)的子系统，其中，所述容器(11)的尺寸对应于20'、20'HC、40'、40'HC、45'HC、45'PW或53'HC ISO海运集装箱。
12.一种能量供应系统(1)，具有储存模块(15)和根据前述权利要求中任一项所述的子系统，其中，所述搁架单元(6)装备有所述储存模块(15)。
13.一种用于提供能量供应系统(1)的方法，所述能量供应系统(1)包括具有第一部分(A1)和第二部分(A2)的容器、储能器(2)和能量转换单元(3)，
其中，所述储能器(2)包括多个储存模块(15)，所述储存模块(15)在所述能量供应系统(1)的操作期间被布置在所述容器(11)的第二部分(A2)的多个搁架单元(6)中，并且
其中，所述能量转换单元(3)被布置在所述容器(11)的第二部分(A2)的内部以用于运输，以及被布置在所述容器(11)的外部以用于所述能量供应系统(1)的操作，所述方法具有以下步骤：
在所述能量供应系统(1)的操作地点将所述能量转换单元(3)从所述容器(11)的第二部分(A2)中移除，
通过将所述搁架单元(6)布置和安装在所述容器(11)的第二部分(A2)中来进行所述容器(11)的内部安装，
给所述搁架单元(6)装备上储存模块(15)，以及
使所述储存模块(15)相互电气连接，并使所述储存模块(15)与所述能量转换单元(3)电气连接。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述能量转换单元(3)在操作地点在所述容器(11)的端面或在所述容器(11)的顶面从所述容器(11)中移除。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，所述能量转换单元(3)借助轨道系统被引导式地从所述容器(11)中移除，并可选择地被布置在所述容器(11)旁边的操作平台上。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其中，所述储存模块(15)包括可充电的电池。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述可充电的电池是锂离子蓄电池、铅蓄电池和/或镍氢蓄电池。
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