CN113708395B - 一种智慧楼宇多功能储能系统的运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智慧楼宇多功能储能系统的运行方法，它属于储能领域。本发明智慧楼宇多功能储能系统包括储能系统、智慧楼宇光伏模块、智慧楼宇智能电梯系统和智慧楼宇智能充电桩系统，储能系统与智慧楼宇光伏模块、智慧楼宇智能电梯系统，智慧楼宇智能充电桩系统分别相连。本发明用于解决光伏系统因光照强度变化带来的电源不稳定问题，满足对电梯系统电能的回收利用，提高电能使用效率问题以及配合功率调节系统，满足充电桩快速响应与随机性负荷的高要求。

Description

一种智慧楼宇多功能储能系统的运行方法

技术领域

本发明涉及一种方法，具体是涉及一种与智慧楼宇光伏模块、智慧楼宇智能电梯系统和智慧楼宇智能充电桩系统相结合的储能系统的运行方法，它属于储能领域。

背景技术

目前，随着能源体制改革深入，我国能源也正向低碳化、电气化、智能化、市场化转型。智慧楼宇作为科技时代的必然产物，是信息技术、综合能源与现代建筑的有机结合。智慧楼宇可以通过智能电网与不同级别的能源网络集成，在电源管理中发挥至关重要的作用，在每座建筑物之间以及整个城市中进行有效的电力分配，可以形成一个可持续的节能城市。

随着储能技术的日趋成熟，国家越发重视储能技术的应用；《关于推进电力源网荷储一体化和多能互补发展的指导意见》提出，要利用存量常规电源，优先发展新能源，合理配置储能；而将储能接入智慧楼宇，可以高效管理楼宇能源流动，实现对电网电能的吸收、存储及释放，解决电动汽车等新型负荷给楼宇所带来的负荷挑战，优化楼宇用能收益，确保楼宇供电安全，为实现完整的综合能源管理提供基础。

公开日为2019年05月28日，公开号为CN109814497A的中国专利中，公开了一种名称为“一种太阳能光伏储能系统智能楼宇装置”的发明专利。该装置的智能用电控制系统由传感器、系统数据采集装置、中央控制器组成，装置通过传感器和系统数据采集装置采集楼宇内的温度、湿度、光亮度、电能信号并传送给中央控制器，中央控制器通过能效分析控制软件分析运算得到最优值，然后控制末端控制设备使系统一直处于最佳状况，实现了建筑综合能源集中管理及建筑能源消耗的整体节能，提高建筑物整体的管理水平及能源利用效率。虽然该专利以太阳能作为能源，通过科学合理的组合处理技术，实现建筑物的低耗能，并能满足照明、空调、各类电器用电，实现与建筑物相融合的一体化设置模式，满足人类工作学习生活需要，但是还未能达到本申请的储能系统的作用，故其还是存在缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种系统设计合理，稳定可靠，利用储能可以快速响应，转移负荷的特性，加强对楼宇能源流动的管理，实现对电网电能的吸收、存储及释放，解决可再生能源、电动汽车等新型负荷给楼宇所带来的负荷挑战，将多余电能回收再利用，优化楼宇用能收益，确保楼宇供电安全，为实现完整的综合能源管理提供基础的智慧楼宇多功能储能系统的运行方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：该智慧楼宇多功能储能系统的运行方法，包括智慧楼宇多功能储能系统，该智慧楼宇多功能储能系统，包括储能系统、智慧楼宇光伏模块、智慧楼宇智能电梯系统和智慧楼宇智能充电桩系统，所述储能系统与智慧楼宇光伏模块、智慧楼宇智能电梯系统，智慧楼宇智能充电桩系统分别相连；智慧楼宇光伏模块包括第一升压电路、光伏发电模块、单向逆变电路和升压双向逆变电路，第一升压电路与光伏发电模块连接，单向逆变电路与第一升压电路连接，升压双向逆变电路的第一端口与储能系统的正输出端口连接，升压双向逆变电路的第二端口与储能系统的负输出端口及第一升压电路的负输出端口均连接，升压双向逆变电路的第三端口与第一升压电路的正输出端口连接；智慧楼宇智能电梯系统包括并网变流器、电梯变频器、双向直流变换器、电网和曳引电机，并网变流器交流侧与电网相连，并网变流器直流侧与电梯变频器直流侧、双向直流变换器直流母线侧相连，电梯变频器交流侧与曳引电机相连，双向直流变换器低压端与储能系统相连；智慧楼宇智能充电桩系统包括配电系统、功率调节系统和充电桩，该配电系统与功率调节系统电性连接，功率调节系统的输出端与储能系统以及充电桩相连；储能系统的输出端与充电桩相连；其特征在于：智慧楼宇多功能储能系统的运行方法如下：

（S1）：用于将接收的太阳能转化为电能的智慧楼宇光伏模块中，通过设置光伏发电模块将接收的太阳能转化为电能，以便于智慧楼宇并网获取收益；设置第一升压电路与光伏发电模块连接，用于将光伏发电模块输出的电能升压至预设的第一直流电，以便于智慧楼宇内部使用；设置储能系统用于储存电能，以便于在夜晚或阴雨天为智慧楼宇提供电能；设置升压双向逆变电路的第一端口与储能系统的正输出端口连接，升压双向逆变电路的第二端口与储能系统的负输出端口及第一升压电路的负输出端口均连接，升压双向逆变电路的第三端口与第一升压电路的正输出端口连接，升压双向逆变电路用于将第一升压电路提供的所述第一直流电转换为预设的第二直流电，以经由电能储存单元存储；升压双向逆变电路还用于将电能储存单元提供的电能转换为预设的第三直流电经由单向逆变电路输出；由于升压双向逆变电路与单向逆变电路串联形成逆变桥，能够将电能储存单元提供的电能转换为预设的交流电向负载输出或并网使用，便于智慧楼宇将多余的光伏电能并网以获取收益，在降低系统成本的同时获取经济效益；（S2）：智慧楼宇智能电梯系统中，并网变流器交流侧与电网相连，并网变流器直流侧与电梯变频器直流侧、双向直流变换器直流母线侧相连，电梯变频器交流侧与曳引电机相连，双向直流变换器低压端与储能系统的电池相连，储能系统的电池为锂离子电池，电池的容量大于电梯应急所需容量的2倍，储能电池功率大于电梯1.5倍最大运行功率；电梯功率预测模块计算出下一周期的平均运行功率，并对并网变流器进行控制，达到恒功率并网；（S3）：智慧楼宇智能充电桩系统中，配电系统包括主变压器、配电设备、计量设备，配电系统能够与电网进行能量交互，从电网获取电能或向电网输送电能；主变压器能够将输电线的10kv电源变换成0.4kv的三相电源；通过储能系统电池对电动汽车进行超快速充电，从而避免了直接从电网取电，对电网产品冲击，导致电网的不稳定问题；同时，可利用储能系统电池通过配电系统的逆变模块，将储能系统电池的直流电源逆变成符合电网要求的交流电反输给电网，从而实现低储高发，获得经济利益，并有助于帮助电网保持稳定的电能输出。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：用于现代化智慧楼宇，并且与楼宇中多个供、用能系统相连接；多功能储能系统包含容量型和功率型两种不同类型的锂离子电池，既可以解决光伏系统因光照强度变化带来的电源不稳定问题，又可以满足对电梯系统电能的回收利用，提高电能使用效率问题，还可以与功率调节系统相互配合，满足充电桩快速响应与随机性负荷的高要求。

附图说明

图1是本发明实施例储能系统与智慧楼宇光伏模块相连接的结构示意图；

图2是本发明实施例储能系统与智慧楼宇智能电梯系统相连接的结构示意图；

图3是本发明实施例储能系统与智慧楼宇智能充电桩系统相连接的结构示意图。

图中：储能系统1，智慧楼宇光伏模块2，智慧楼宇智能电梯系统3，智慧楼宇智能充电桩系统4；

智慧楼宇光伏模块2：第一升压电路21，光伏发电模块22，单向逆变电路23，升压双向逆变电路24；

智慧楼宇智能电梯系统3：并网变流器31，电梯变频器32，双向直流变换器33，电网S，曳引电机M；

智慧楼宇智能充电桩系统4：配电系统41，功率调节系统42，充电桩43。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

实施例

参见图1-图3，本实施例智慧楼宇多功能储能系统包括储能系统1、智慧楼宇光伏模块2、智慧楼宇智能电梯系统3和智慧楼宇智能充电桩系统4，所述储能系统1与智慧楼宇光伏模块2、智慧楼宇智能电梯系统3，智慧楼宇智能充电桩系统4分别相连。

本实施例智慧楼宇光伏模块2包括第一升压电路21、光伏发电模块22、单向逆变电路23和升压双向逆变电路24，第一升压电路21与光伏发电模块22连接，单向逆变电路23与第一升压电路21连接，升压双向逆变电路24的第一端口与储能系统1的正输出端口连接，升压双向逆变电路24的第二端口与储能系统1的负输出端口及第一升压电路21的负输出端口均连接，升压双向逆变电路24的第三端口与第一升压电路21的正输出端口连接。

本实施例光伏发电模块22包括多个呈均匀阵列排布的太阳能电池组件及与所述太阳能电池组件连接的太阳能电池；太阳能电池包括单晶硅、多晶硅或钙钛矿光伏材料；储能系统电池选用容量型锂离子电池。

本实施例智慧楼宇智能电梯系统3包括并网变流器31、电梯变频器32、双向直流变换器33、电网S和曳引电机M，并网变流器31交流侧与电网S相连，并网变流器31直流侧与电梯变频器32直流侧、双向直流变换器33直流母线侧相连，电梯变频器32交流侧与曳引电机M相连，双向直流变换器33低压端与储能系统1相连。

本实施例智慧楼宇智能电梯系统3还包含电梯功率预测模块，用于根据电梯运行前的数据信息，预估电梯下一运行周期所需的平均功率；所述储能系统与电梯系统相连，用于根据母线电压波动进行充放电的控制。

本实施例智慧楼宇智能电梯系统3所连接的电池的容量应大于电梯应急所需电容的容量的2倍，功率大于电梯最大运行功率的1.5倍；储能系统1电池选用功率型锂离子电池。

本实施例智慧楼宇智能电梯系统3还包括电梯功率预测模块，用于根据电梯运行前的数据信息，电梯功率预测模块计算出下一周期的平均运行功率，并对并网变流器31进行控制，达到恒功率并网；储能系统1与智慧楼宇智能电梯系统3相连，用于根据母线电压波动进行充放电的控制。

本实施例智慧楼宇智能充电桩系统4包括配电系统41、功率调节系统42和充电桩43，该配电系统41与功率调节系统42电性连接，功率调节系统42的输出端与储能系统1以及充电桩相连；储能系统1的输出端与充电桩43相连。

本实施例充电桩43采用直流快速充电桩；快速充电桩借由功率调节系统从配电系统获取电源并向电动汽车充电，或快速充电桩从储能电池获取电源并向电动汽车充电；储能系统1电池选用容量型锂离子电池。

本实施例配电系统41包括主变压器、配电设备和计量设备，该配电系统41能够与电网进行能量交互，从电网获取电能或向电网输送电能；主变压器能够将输电线的10kv电源变换成0.4kv的三相电源。

本实施例储能系统1的电池组单元采用锂离子电池，该锂离子电池包括容量型锂离子电池和功率型锂离子电池。

本实施例智慧楼宇光伏模块2、智慧楼宇智能电梯系统3和智慧楼宇智能充电桩系统4相结合，各子系统独立或同时运行。

本实施例智慧楼宇多功能储能系统的运行步骤如下：

（S1）：用于将接收的太阳能转化为电能的智慧楼宇光伏模块2中，通过设置光伏发电模块22将接收的太阳能转化为电能，以便于智慧楼宇并网获取收益；设置第一升压电路21与光伏发电模块22连接，用于将光伏发电模块22输出的电能升压至预设的第一直流电，以便于智慧楼宇内部使用；设置储能系统1用于储存电能，以便于在夜晚或阴雨天为智慧楼宇提供电能；设置升压双向逆变电路24的第一端口与储能系统1的正输出端口连接，升压双向逆变电路24的第二端口与储能系统1的负输出端口及第一升压电路21的负输出端口均连接，升压双向逆变电路24的第三端口与第一升压电路21的正输出端口连接，升压双向逆变电路24用于将第一升压电路21提供的所述第一直流电转换为预设的第二直流电，以经由电能储存单元存储；升压双向逆变电路24还用于将电能储存单元提供的电能转换为预设的第三直流电经由单向逆变电路输出；由于升压双向逆变电路24与单向逆变电路23串联形成逆变桥，能够将电能储存单元提供的电能转换为预设的交流电向负载输出或并网使用，便于智慧楼宇将多余的光伏电能并网以获取收益，在降低系统成本的同时获取经济效益；

（S2）：智慧楼宇智能电梯系统3中，并网变流器31交流侧与电网S相连，并网变流器31直流侧与电梯变频器32直流侧、双向直流变换器33直流母线侧相连，电梯变频器32交流侧与曳引电机M相连，双向直流变换器33低压端与储能系统1的电池相连，储能系统1的电池为锂离子电池，电池的容量大于电梯应急所需容量的2倍，储能电池功率大于电梯1.5倍最大运行功率；电梯功率预测模块计算出下一周期的平均运行功率，并对并网变流器（31）进行控制，达到恒功率并网；

（S3）：智慧楼宇智能充电桩系统4中，配电系统41包括主变压器、配电设备、计量设备，配电系统41能够与电网进行能量交互，从电网获取电能或向电网输送电能；主变压器能够将输电线的10kv电源变换成0.4kv的三相电源；通过储能系统1电池对电动汽车进行超快速充电，从而避免了直接从电网取电，对电网产品冲击，导致电网的不稳定问题；同时，可利用储能系统1电池通过配电系统41的逆变模块，将储能系统1电池的直流电源逆变成符合电网要求的交流电反输给电网，从而实现低储高发，获得经济利益，并有助于帮助电网保持稳定的电能输出。

由以上三部分共同构成本发明的实施例。

本实施例储能系统1与智慧楼宇光伏模块2，智慧楼宇智能电梯系统3，智慧楼宇智能充电桩系统4相结合，各子系统可以独立和同时运行。

通过上述阐述，本领域的技术人员已能实施。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例说明。凡依据本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种智慧楼宇多功能储能系统的运行方法，包括智慧楼宇多功能储能系统，该智慧楼宇多功能储能系统，包括储能系统（1）、智慧楼宇光伏模块（2）、智慧楼宇智能电梯系统（3）和智慧楼宇智能充电桩系统（4），所述储能系统（1）与智慧楼宇光伏模块（2）、智慧楼宇智能电梯系统（3），智慧楼宇智能充电桩系统（4）分别相连；智慧楼宇光伏模块（2）包括第一升压电路（21）、光伏发电模块（22）、单向逆变电路（23）和升压双向逆变电路（24），第一升压电路（21）与光伏发电模块（22）连接，单向逆变电路（23）与第一升压电路（21）连接，升压双向逆变电路（24）的第一端口与储能系统（1）的正输出端口连接，升压双向逆变电路（24）的第二端口与储能系统（1）的负输出端口及第一升压电路（21）的负输出端口均连接，升压双向逆变电路（24）的第三端口与第一升压电路（21）的正输出端口连接；智慧楼宇智能电梯系统（3）包括并网变流器（31）、电梯变频器（32）、双向直流变换器（33）、电网（S）和曳引电机（M），并网变流器（31）交流侧与电网（S）相连，并网变流器（31）直流侧与电梯变频器（32）直流侧、双向直流变换器（33）直流母线侧相连，电梯变频器（32）交流侧与曳引电机（M）相连，双向直流变换器（33）低压端与储能系统（1）相连；智慧楼宇智能充电桩系统（4）包括配电系统（41）、功率调节系统（42）和充电桩（43），该配电系统（41）与功率调节系统（42）电性连接，功率调节系统（42）的输出端与储能系统（1）以及充电桩相连；储能系统（1）的输出端与充电桩（43）相连；其特征在于：智慧楼宇多功能储能系统的运行方法如下：（S1）：用于将接收的太阳能转化为电能的智慧楼宇光伏模块（2）中，通过设置光伏发电模块（22）将接收的太阳能转化为电能，以便于智慧楼宇并网获取收益；设置第一升压电路（21）与光伏发电模块（22）连接，用于将光伏发电模块（22）输出的电能升压至预设的第一直流电，以便于智慧楼宇内部使用；设置储能系统（1）用于储存电能，以便于在夜晚或阴雨天为智慧楼宇提供电能；设置升压双向逆变电路（24）的第一端口与储能系统（1）的正输出端口连接，升压双向逆变电路（24）的第二端口与储能系统（1）的负输出端口及第一升压电路（21）的负输出端口均连接，升压双向逆变电路（24）的第三端口与第一升压电路（21）的正输出端口连接，升压双向逆变电路（24）用于将第一升压电路（21）提供的所述第一直流电转换为预设的第二直流电，以经由电能储存单元存储；升压双向逆变电路（24）还用于将电能储存单元提供的电能转换为预设的第三直流电经由单向逆变电路输出；由于升压双向逆变电路（24）与单向逆变电路（23）串联形成逆变桥，能够将电能储存单元提供的电能转换为预设的交流电向负载输出或并网使用，便于智慧楼宇将多余的光伏电能并网以获取收益，在降低系统成本的同时获取经济效益；

（S2）：智慧楼宇智能电梯系统（3）中，并网变流器（31）交流侧与电网（S）相连，并网变流器（31）直流侧与电梯变频器（32）直流侧、双向直流变换器（33）直流母线侧相连，电梯变频器（32）交流侧与曳引电机（M）相连，双向直流变换器（33）低压端与储能系统（1）的电池相连，储能系统（1）的电池为锂离子电池，电池的容量大于电梯应急所需容量的2倍，储能电池功率大于电梯1.5倍最大运行功率；电梯功率预测模块计算出下一周期的平均运行功率，并对并网变流器（31）进行控制，达到恒功率并网；

（S3）：智慧楼宇智能充电桩系统（4）中，配电系统（41）包括主变压器、配电设备、计量设备，配电系统（41）能够与电网进行能量交互，从电网获取电能或向电网输送电能；主变压器能够将输电线的10kv电源变换成0.4kv的三相电源；通过储能系统（1）电池对电动汽车进行超快速充电，从而避免了直接从电网取电，对电网产品冲击，导致电网的不稳定问题；同时，利用储能系统（1）电池通过配电系统（41）的逆变模块，将储能系统（1）电池的直流电源逆变成符合电网要求的交流电反输给电网，从而实现低储高发，获得经济利益，并有助于帮助电网保持稳定的电能输出。