CN113725879B - 用于存量基站的削峰填谷储能供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于基站供电设备技术领域，具体公开了一种用于存量基站的削峰填谷储能供电系统及方法，该系统包括削峰填谷监控模块和削峰填谷电源系统，削峰填谷监控模块监测电网用电的峰期和谷期，自谷期转到峰期时，削峰填谷电源系统对基站所有负载放电；自峰期转到谷期时，基站原有电源系统对基站所有负载供电，外电网对削峰填谷电源系统的储能电池充电直至充满。采用本技术方案，实现谷期储能、峰期放电，降低基站网络设备的电费成本。

Description

用于存量基站的削峰填谷储能供电系统及方法

技术领域

本发明属于基站供电设备技术领域，涉及一种用于存量基站的削峰填谷储能供电系统及方法。

背景技术

通信运营商每天的网络业务可分为网络忙时段与闲时段，但网络设备耗电量并不与网络业务峰谷变化成正比，二者只是一种正相关的关系，在现有的电费收费标准下，如何降低网络设备的电费成本一直是运营商关注的热点问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于存量基站的削峰填谷储能供电系统及方法，实现谷期储能、峰期放电，降低基站网络设备的电费成本。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种用于存量基站的削峰填谷储能供电系统，采用如下结构之一：

结构一：所述削峰填谷储能供电系统包括削峰填谷监控模块和削峰填谷电源系统；

所述削峰填谷监控模块与第一控制单元的控制端连接，所述第一控制单元设置于基站原有电源系统的储能通路上；

所述削峰填谷监控模块与第二控制单元的控制端连接，所述第二控制单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；

所述削峰填谷监控模块监测电网用电的峰期和谷期，控制削峰填谷电源系统和基站原有电源系统的工作，实现谷期储能、峰期放电；

所述削峰填谷电源系统包括削峰填谷储能电池组、母线控制开关和整流模块，所述削峰填谷储能电池组并联后通过母线控制开关与基站原有电源系统的负载连接，所述削峰填谷监控模块分别与基站原有电源系统的负载全下电控制开关的控制端以及母线控制开关的控制端连接，所述第二控制单元控制整流模块的输出通断，整流模块的输出端与削峰填谷储能电池组充电端连接；

结构二：所述削峰填谷储能供电系统包括削峰填谷监控模块和削峰填谷电源系统；

所述削峰填谷监控模块与控制单元的控制端连接，所述控制单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；

所述削峰填谷电源系统包括基站原有电池组和若干扩容储能电池组，所述基站原有电池组和若干扩容储能电池组并联连接电池合路器，所述削峰填谷监控模块监测电网用电的峰期和谷期，控制基站原有电池组和若干扩容储能电池组的工作，实现谷期储能、峰期放电；

结构三：所述削峰填谷储能供电系统包括削峰填谷监控模块和削峰填谷电源系统；

所述削峰填谷监控模块与控制单元的控制端连接，所述控制单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；

所述削峰填谷电源系统采用型号一致的新电池组或者利旧电池组，所述削峰填谷监控模块监测电网用电的峰期和谷期，控制电池组工作，实现谷期储能、峰期放电。

本基础方案的工作原理和有益效果在于：削峰填谷储能供电系统可根据需要选择适当的结构，用于满足不同基站削峰填谷的需求，使用灵活。设置独立的削峰填谷监控系统，评估并保证网络安全、削峰填谷实施效果。

当基站原有电源系统的最大扩容能力，不足够支撑峰谷储能系统的充电容量要求时，采用结构一，利用母线控制开关和整流模块，控制原有电源系统和削峰填谷电源系统进行供电切换，同时解决原有电源系统和削峰填谷电源系统兼容共存的问题。在原有电源系统和削峰填谷电源系统的前端分别配置第一控制单元和第二控制单元，用于控制交流输入通/断切换，解决削峰填谷监控模块的通用性问题并节约整流模块的待机功耗。

当基站原有电源系统的最大扩容能力，足够支撑峰谷储能系统的充电容量要求时，采用结构二或结构三。结构二利用电池合路器来连接基站原有电池组和若干扩容储能电池组，通过电池合路器控制基站原有电池组和若干扩容储能电池在不同峰谷时段的充放电管理。且结构二连接结构简单，利于使用。结构三采用型号一致的新电池组或者利旧电池组，无需电池合路器，结构更加简单，有利于安装使用。同时可减少备电电池容量为1小时，意即基站全部采用同型号铁锂电池组成备电+储能系统时，电池组的整体放电时间可以设计为“峰期+1”小时。

进一步，所述结构一的削峰填谷电源系统还包括DC/DC输出单元；

基站原有电源系统电池组的输出端设置有电流检测单元，所述电流检测单元的输出端与DC/DC输出单元的输出电压控制端连接。

根据电流检测单元获取基站原有电源系统电池组的电流数值信号，用于判断负载接管和输出电压调节，控制DC/DC输出单元控制输出模块调整削峰填谷电源系统输出的电压，DC/DC输出单元具有恒压稳压的作用，实现削峰填谷电源系统的电能输出。

进一步，结构一采用如下两种方案之一：

方案一：所述第一控制单元为第一智能开关单元，削峰填谷监控模块与第一智能开关单元的控制端连接，所述第一智能开关单元设置于基站原有电源系统的储能通路上；所述第二控制单元为第二智能开关单元，削峰填谷监控模块与第二智能开关单元的控制端连接，所述第二智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；所述第一智能开关单元的输入端和第二智能开关单元的输入端均连接外市电；

当智能开关单元为交流智能开关单元时，所述第一交流智能开关单元的输入端和第二交流智能开关单元的输入端均连接外市电，第一交流智能开关单元的输出端和第二交流智能开关单元的输出端分别连接对应电源系统的整流模块输入端；当智能开关单元为直流智能开关单元时，所述第一直流智能开关单元设置于基站原有电源系统的整流模块与基站原有电源系统的备电电池组之间，所述第二直流智能开关单元设置于削峰填谷电源系统整流模块与削峰填谷储能电池组之间；

方案二：第一控制单元为基站原有开关电源监控单元，削峰填谷监控模块与基站原有开关电源监控单元的控制端连接，所述基站原有开关电源监控单元设置于基站原有电源系统的储能通路上，控制基站原有电源系统整流模块的输出通断；第二控制单元为削峰填谷电源系统开关电源监控单元，削峰填谷监控模块与削峰填谷电源系统的开关电源监控单元的控制端连接，所述削峰填谷电源系统的开关电源监控单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上，控制削峰填谷电源系统整流模块的输出通断。

根据需要选择适合的方案，使用灵活，保证系统顺利运行。

进一步，方案二中还包括第一智能开关单元和第二智能开关单元；

所述削峰填谷监控模块与第一智能开关单元的控制端连接，所述第一智能开关单元设置于基站原有电源系统的储能通路上；

所述削峰填谷监控模块与第二智能开关单元的控制端连接，所述第二智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；

所述第一智能开关单元设置于基站原有开关电源整流模块元的输入侧或者输出侧，所述第二智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的整流模块输入侧或者输出侧。

设置第一智能开关单元和第二智能开关单元，使对电路的开关控制更为灵活。

进一步，结构二和结构三分别采用如下两种方案之一：

方案一：控制单元为智能开关单元，所述削峰填谷监控模块与智能开关单元的控制端连接，所述智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；

当智能开关单元为交流智能开关单元时，交流智能开关单元的输入端连接外市电，交流智能开关单元的输出端分别与基站原有整流模块的输入端和扩容整流模块的输入端连接；

当智能开关单元为直流智能开关单元时，直流智能开关单元设置于基站原有电源系统的整流模块与削峰填谷电源系统整流模块的输出侧；

方案二：控制单元为开关电源监控单元，所述削峰填谷监控模块与开关电源监控单元的控制端连接，所述开关电源监控单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上，控制基站原有整流模块和扩容整流模块的输出通断。

根据需要选择适合的方案，使用灵活，保证系统顺利运行。

进一步，方案二中还包括智能开关单元；

所述削峰填谷监控模块与智能开关单元的控制端连接，所述智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；

所述智能开关单元设置于整流模块的输入侧或者输出侧。

设置智能开关单元，使对电路的开关控制更为灵活。

进一步，所述结构二的电池合路器包括并联的多条合路支路，每条支路包括开关单元和DC/DC输出单元。

通过电池合路器实现对基站原有电池组和若干扩容储能电池组的管理，并控制基站原有电池组和若干扩容储能电池组在不同峰谷时段的充放电管理。

进一步，所述结构二和结构三的扩容模块包括整流单元，用于削峰填谷电源系统充电时整流。

扩容模块用于针对扩容的电池组进行整流，保证各模块正常运行。

本发明还提供一种用于本发明所述系统的存量基站削峰填谷储能供电方法，包括如下方法之一：

方法一：自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号；

削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关断开，削峰填谷电源系统的母线控制开关闭合，第一控制单元和第二控制单元均断开，削峰填谷电源系统对基站所有负载放电；

自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号；

削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关闭合，削峰填谷电源系统的母线控制开关断开，第一控制单元和第二控制单元均闭合，基站原有电源系统对基站所有负载供电，外电网对削峰填谷电源系统的储能电池充电直至充满；

方法二：自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号，削峰填谷监控模块控制控制单元断开，削峰填谷电源系统的扩容储能电池组对基站所有负载放电；

自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号，削峰填谷监控模块控制控制单元闭合，削峰填谷电源系统的基站原有电源系统对基站所有负载供电，外电网对削峰填谷电源系统的扩容储能电池组充电直至充满；

方法三：在峰期时，削峰填谷监控模块输出放电信号至削峰填谷电源系统，控制控制单元断开，削峰填谷电源系统的电池组整体放电；

在谷期时，削峰填谷监控模块输出充电信号至削峰填谷电源系统，控制控制单元闭合，削峰填谷电源系统的电池组整体充电。

利用对应方法，实现期储能、峰期放电，降低基站网络设备的电费成本。

进一步，峰期若遇外市电停电，由削峰填谷电源系统对基站负载放电；

若峰期转到谷期时，外市电仍未恢复，则自动切换到基站原有电源系统的备用电池供电。

针对外市电停电情况，保障供电，使给设备正常运行。

进一步，若因谷期停电导致削峰填谷电源系统的储能电池充电未充满时，削峰填谷监控模块计算削峰填谷电源系统内储能电池的削峰放电时长；

储能电池放电的优先顺序为：尖峰期、高峰期及平峰期，放电时长不足的剩余峰期，切换到基站原有电源系统供电，当基站原有电源系统的备用电池容量与储能电池容量在峰期均消耗殆尽时，则闭合部分或者全部的基站原有整流模块，仅给基站负载供电。

根据储能电池放电的优先顺序，采用对应的供电方法，保障对基站负载的供电需求。

进一步，当一天中有2个或多个谷期时，利用最长的谷期给削峰填谷电源系统充电；

其余谷期中，闭合部分或者全部的基站原有整流模块，并断开削峰填谷电源系统的母线切换开关，仅给基站负载供电；

待谷期切换到峰期后，断开原有电源系统的第一控制单元与负载全下电控制开关，同时闭合削峰填谷电源系统的母线控制开关，恢复到削峰填谷电源系统继续放电。

使用该方法，保障削峰填谷电源系统和原有电源系统进行削峰填谷，减少能耗，同时保证正常供电。

进一步，峰期时，通过DC/DC输出单元调整削峰填谷电源系统的输出电压高于基站原有电源系统的母线电压，使削峰填谷电源系统给基站负载供电；

谷期时，通过DC/DC输出单元调整削峰填谷电源系统的输出电压低于基站原有电源系统的母线电压，削峰填谷电源系统停止给基站负载供电，控制基站原有电源系统为基站负载供电。

根据峰期与谷期，调整削峰填谷电源系统和基站原有电源系统的供电情况，满足削峰填谷的需求。

附图说明

图1是本发明一种优选实施方式中用于存量基站的削峰填谷储能供电系统的结构一采用方案一的结构示意图；

图2是本发明一种优选实施方式中用于存量基站的削峰填谷储能供电系统的结构一采用方案一的另一种结构示意图

图3是本发明一种优选实施方式中用于存量基站的削峰填谷储能供电系统的结构一采用方案二及交流智能开关单元的结构示意图；

图4是本发明一种优选实施方式中用于存量基站的削峰填谷储能供电系统的结构一采用方案二及交流智能开关单元的另一种结构示意图；

图5是本发明一种优选实施方式中用于存量基站的削峰填谷储能供电系统的结构一采用方案二及直流智能开关单元的结构示意图；

图6是本发明一种优选实施方式中用于存量基站的削峰填谷储能供电系统的结构一采用方案二及直流智能开关单元的另一种结构示意图；

图7是本发明一种优选实施方式中用于存量基站的削峰填谷储能供电系统结构一的结构框图；

图8是本发明一种优选实施方式中用于存量基站的削峰填谷储能供电系统的结构二的结构示意图；

图9是本发明一种优选实施方式中用于存量基站的削峰填谷储能供电系统的结构三的结构示意图。

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，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，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的具体含义。

为实现“谷期储能、峰期放电”的策略，从而降低基站网络设备电费成本，需要基站建设大容量储能电源系统，使之能支撑整个12-16个小时峰期的用电，并能在8-12小时较短的谷期内完成储能系统的储能恢复，意即在深度放电条件下短时间内须对电池充满电，每天一个深度充放电循环，如此往复。以每KW直流负载计算：峰期12小时、16小时备电分别需要12KWh、16KWh放电容量，对应分别需要至少配置48V/250Ah电池、48V/350Ah电池，在8～12小时充满电需要至少0.2C充电电流，对应配置开关电源充电容量为50A、70A。

为实现谷期储能、峰期放电的目标，本发明提出了一种用于存量基站的削峰填谷储能供电系统，可以采用如下结构之一：

第一种结构，如图1至图6所示，削峰填谷储能供电系统包括削峰填谷监控模块和削峰填谷电源系统，削峰填谷监控模块在一天24小时中可设置多个峰谷时段，每个峰谷期时间切换点可调整，可根据当地执行的电价政策(例如根据工商业发展情况、居民日常生产生活作息习惯、气候情况，对1天24小时进行了多个峰谷时段的划分，例如包括尖峰期、高峰期、平峰期、低谷期等三至四个等级，其中，峰期约为12-16小时，谷期约为8-12小时)进行峰谷时段的预设；或者根据市电电网上的电流大小判断是峰期还是谷期，例如当电流大小超出峰期阈值时设定为峰期，低于峰期阈值时设定为谷期。削峰填谷监控模块与第一控制单元的控制端电性连接，第一控制单元设置于基站原有电源系统的储能通路上。削峰填谷监控模块与第二控制单元的控制端电性连接，第二控制单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上。

削峰填谷电源系统包括削峰填谷储能电池组、母线控制开关和整流模块，削峰填谷储能电池组并联后通过母线控制开关与基站原有电源系统的负载电性连接。削峰填谷监控模块分别与基站原有电源系统的负载全下电控制开关的控制端以及母线控制开关的控制端电性连接，第二控制单元控制整流模块的输出通断，整流模块的输出端与削峰填谷储能电池组充电端连接。

结构一采用方案一：第一控制单元为第一智能开关单元，削峰填谷监控模块与第一智能开关单元的控制端连接，第一智能开关单元设置于基站原有电源系统的储能通路上。第二控制单元为第二智能开关单元，削峰填谷监控模块与第二智能开关单元的控制端电性连接，第二智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上。

如图1所示，当智能开关单元为交流智能开关单元时，第一交流智能开关单元的输入端和第二交流智能开关单元的输入端均连接外市电，第一交流智能开关单元的输出端和第二交流智能开关单元的输出端分别连接对应电源系统的整流模块输入端。

当智能开关单元为直流智能开关单元时，第一直流智能开关单元设置于基站原有电源系统的整流模块与基站原有电源系统的备电电池组之间，第二直流智能开关单元设置于削峰填谷电源系统整流模块与削峰填谷储能电池组之间。

削峰填谷监控模块监测电网用电的峰期和谷期(根据电路电流或者预设的时间表格判断)，控制削峰填谷电源系统和/或基站原有电源系统的工作，实现谷期储能、峰期放电。

自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关断开(如图1所示，当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关串联时，负载全下电控制开关为二次下电开关；如图2所示，当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关并联时，负载全下电控制开关为一次下电开关和二次下电开关)，削峰填谷电源系统的母线控制开关闭合，第二交流智能开关单元和第一交流智能开关单元断开，削峰填谷电源系统对基站所有负载放电。第一交流智能开关单元的输入端和第二交流智能开关单元的输入端均连接外市电。当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关串联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的二次下电开关断开；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关并联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关均断开。

自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关闭合，削峰填谷电源系统的母线控制开关断开，第二交流智能开关单元和第一交流智能开关单元闭合，基站原有电源系统对基站所有负载供电(此阶段，基站原有的电源系统供电方式可采用其原来的工作方式，例如有外市电时优先外市电供电)，外电网对削峰填谷电源系统的储能电池充电直至充满。当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关串联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的二次下电开关闭合；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关并联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关均闭合。

如图3至图6所示，结构一采用方案二：第一控制单元为基站原有开关电源监控单元，削峰填谷监控模块与基站原有开关电源监控单元的控制端连接，基站原有开关电源监控单元设置于基站原有电源系统的储能通路上，控制基站原有电源系统整流模块的输出通断。第二控制单元为削峰填谷电源系统开关电源监控单元，削峰填谷监控模块与削峰填谷电源系统的开关电源监控单元的控制端连接，削峰填谷电源系统的开关电源监控单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上，开关电源监控单元收到削峰填谷监控模块的命令，通过通信协议解析，控制削峰填谷电源系统整流模块的输出通断。

优选方案二还包括第一智能开关单元和第二智能开关单元，削峰填谷监控模块与第一智能开关单元的控制端连接，第一智能开关单元设置于基站原有电源系统的储能通路上。削峰填谷监控模块与第二智能开关单元的控制端电性连接，第二智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上。第一智能开关单元设置于基站原有开关电源整流模块的输入侧或者输出侧，第二智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的整流模块的输入侧或者输出侧。如图3和图4，位于整流模块输入侧时，智能开关单元为交流智能开关单元；如图5和图6，位于整流模块输出侧时，智能开关单元为直流智能开关单元。

需要说明的是，在本实施方式中，智能开关单元可以为一个开关也可以是多个并列子开关组成的集合，当采用多个并列子开关组成的集合时，每一个子开关设置于一条待控制线路上。

自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关断开(如图3所示，当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关串联时，负载全下电控制开关为二次下电开关；如图4所示，当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关并联时，负载全下电控制开关为一次下电开关和二次下电开关)，削峰填谷电源系统的母线控制开关闭合，基站原有开关电源监控单元、削峰填谷电源系统开关电源监控单元、第二交流智能开关单元和第一交流智能开关单元断开，削峰填谷电源系统对基站所有负载放电。第一交流智能开关单元的输入端和第二交流智能开关单元的输入端均连接外市电。

自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关闭合，削峰填谷电源系统的母线控制开关断开，基站原有开关电源监控单元、削峰填谷电源系统开关电源监控单元、第二交流智能开关单元和第一交流智能开关单元闭合，基站原有电源系统对基站所有负载供电(此阶段，基站原有的电源系统供电方式可采用其原来的工作方式，例如有外市电时优先外市电供电)，外电网对削峰填谷电源系统的储能电池充电直至充满。

峰期若遇外市电停电，仍由削峰填谷电源系统对基站负载放电，若峰期转到谷期时外市电仍未恢复，则自动切换到原有备电电池供电。若因谷期停电导致储能电池充电未充满，此时削峰填谷监控模块计算储能电池的削峰放电时长，储能电池放电的优先顺序为：尖峰期、高峰期、平峰期，放电时长不足的剩余峰期，则闭合部分或者全部的基站原有整流模块，切换到基站原有电源系统供电，当原有备电电池容量与削峰填谷电源系统在峰期均消耗殆尽时，闭合原有电源系统的交流输入开关，油机给基站负载供电。

如图7所示，该削峰填谷电源系统还包括DC/DC输出单元，基站原有电源系统电池组的输出端设置有电流检测单元(如电流霍尔传感器等)，电流检测单元的输出端与DC/DC输出单元的输出电压控制端电性连接。本方法的一种优选方案中，峰期时，通过DC/DC输出单元调整削峰填谷电源系统的输出电压高于基站原有电源系统的母线电压，使削峰填谷电源系统给基站负载供电。谷期时，通过DC/DC输出单元调整削峰填谷电源系统的输出电压低于基站原有电源系统的母线电压，削峰填谷电源系统停止给基站负载供电，控制基站原有电源系统为基站负载供电。

如图8所示，当基站原有开关电源系统的最大扩容能力足够支撑削峰填谷储能供电系统的充电容量要求时，削峰填谷储能供电系统还可采用结构二实现削峰填谷：削峰填谷储能供电系统包括削峰填谷监控模块和削峰填谷电源系统，削峰填谷监控模块与控制单元的控制端电性连接，控制单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上。

削峰填谷电源系统包括基站原有电池组和若干扩容储能电池组，基站原有电池组和若干扩容储能电池组可采用相同或不同型号的电池。基站原有电池组和若干扩容储能电池组并联连接电池合路器，削峰填谷监控模块监测电网用电的峰期和谷期，控制基站原有电池组和若干扩容储能电池组的工作，实现谷期储能、峰期放电，具体电池合路器包括并联的多条合路支路，每条支路包括开关单元和DC/DC输出单元(具体合路器对电压的控制可采用现有技术，在此不作赘述)，例如削峰填谷电源系统中每一个电池组均连接有一路合路支路，通过控制电池合路器内不同的开关的开闭，从而控制峰期备电电池组、扩容储能电池组在不同峰谷时段的充放电管理。

结构二采用方案一：控制单元为智能开关单元，削峰填谷监控模块与智能开关单元的控制端连接，智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上，当智能开关单元为交流智能开关单元时，交流智能开关单元的输入端连接外市电，交流智能开关单元的输出端分别与基站原有整流模块的输入端和扩容整流模块的输入端连接。当智能开关单元为直流智能开关单元时，直流智能开关单元设置于基站原有电源系统的整流模块与削峰填谷电源系统整流模块的输出侧。

自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号，削峰填谷监控模块控制智能开关单元断开，并控制合路器内扩容储能电池组对应的开关闭合，削峰填谷电源系统的扩容储能电池组对基站所有负载放电。自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号，削峰填谷监控模块控制智能开关单元闭合，削峰填谷电源系统的基站原有电源系统(基站原有电源系统包括原有电池组及外市电供电，谷期可先通过外市电供电)对基站所有负载供电，外电网对削峰填谷电源系统的储能电池组充电直至充满。

结构二采用方案二：控制单元为开关电源监控单元，削峰填谷监控模块与开关电源监控单元的控制端连接，开关电源监控单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上，控制基站原有整流模块和扩容整流模块的输出通断。优选方案二中还包括智能开关单元，削峰填谷监控模块与智能开关单元的控制端电性连接，智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上，智能开关单元设置于整流模块的输入侧或者输出侧。当智能开关单元为交流智能开关单元时，交流智能开关单元的输入端连接外市电，交流智能开关单元的输出端分别与基站原有整流模块的输入端和扩容整流模块的输入端电性连接。当智能开关单元为直流智能开关单元时，直流智能开关单元设置于基站原有电源系统的整流模块与削峰填谷电源系统整流模块的输出侧。

自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号，削峰填谷监控模块控制控制单元断开，并控制合路器内扩容储能电池组对应的开关闭合，削峰填谷电源系统的扩容储能电池组对基站所有负载放电。自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号，削峰填谷监控模块控制控制单元闭合，削峰填谷电源系统的基站原有电源系统(基站原有电源系统包括原有电池组及外市电供电，谷期可先通过外市电供电)对基站所有负载供电，外电网对削峰填谷电源系统的储能电池组充电直至充满。

峰期若遇外市电停电，仍由扩容储能电池组对基站负载放电，若峰期转到谷期时外市电仍未恢复，则自动切换到原有备电电池供电(具体可控制合路器内相应开关的开闭实现)。若因谷期停电导致扩容储能电池充电未充满，此时削峰填谷监控模块计算储能电池的削峰放电时长，扩容储能电池放电的优先顺序为：尖峰期、高峰期、平峰期，放电时长不足的剩余峰期，则闭合部分或者全部的基站原有整流模块，切换到基站原有电源系统供电，当原有备电电池容量与削峰填谷电源系统在峰期均消耗殆尽时，闭合原有电源系统的交流输入开关，油机给基站负载供电。

如图9所示，当基站原有开关电源系统的最大扩容能力足够支撑峰谷储能系统的充电容量要求时，同时原有基站的备电电池可调配整合到其他基站利旧时，可采用结构三实现削峰填谷。

结构三：削峰填谷储能供电系统包括削峰填谷监控模块和削峰填谷电源系统，削峰填谷监控模块与控制单元的控制端连接，控制单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上。该结构削峰填谷电源系统采用型号一致的新电池组或者利旧电池组，削峰填谷监控模块监测电网用电的峰期和谷期，控制电池组工作，实现谷期储能、峰期放电。

结构三采用方案一：控制单元为智能开关单元，削峰填谷监控模块与智能开关单元的控制端电性连接，智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上。当智能开关单元为交流智能开关单元时，交流智能开关单元的输入端连接外市电，交流智能开关单元的输出端分别与基站原有整流模块的输入端和扩容整流模块的输入端连接。当智能开关单元为直流智能开关单元时，直流智能开关单元设置于基站原有电源系统的整流模块与削峰填谷电源系统整流模块的输出侧。

在峰期时，削峰填谷监控模块输出放电信号至削峰填谷电源系统，控制智能开关单元断开，削峰填谷电源系统的电池组整体放电。在谷期时，削峰填谷监控模块输出充电信号至削峰填谷电源系统，控制智能开关单元闭合，削峰填谷电源系统的电池组整体充电。

结构三采用方案二：控制单元为开关电源监控单元，削峰填谷监控模块与开关电源监控单元的控制端电性连接，开关电源监控单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上，控制基站原有整流模块和扩容整流模块的输出通断。优选方案二中还包括智能开关单元，削峰填谷监控模块与智能开关单元的控制端电性连接，智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上，智能开关单元设置于整流模块的输入侧或者输出侧。

在峰期时，削峰填谷监控模块输出放电信号至削峰填谷电源系统，控制控制单元断开，削峰填谷电源系统的电池组整体放电。在谷期时，削峰填谷监控模块输出充电信号至削峰填谷电源系统，控制控制单元闭合，削峰填谷电源系统的电池组整体充电。

若因谷期停电导致削峰填谷电源系统充电未充满，此时削峰填谷监控模块计算储能电池的削峰放电时长，削峰填谷电源系统的优先顺序为：尖峰期、高峰期、平峰期，当削峰填谷电源系统的电容量在峰期消耗殆尽时，闭合原有电源系统的交流输入开关，油机给基站负载供电。本发明还提供一种用于本发明所述系统的存量基站削峰填谷储能供电方法，包括如下方法之一：

方法一：自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号；

削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关断开，削峰填谷电源系统的母线控制开关闭合，第一控制单元和第二控制单元均断开，削峰填谷电源系统对基站所有负载放电；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关串联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的二次下电开关断开；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关并联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关均断开。

自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号；

削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关闭合，削峰填谷电源系统的母线控制开关断开，及第一控制单元和第二控制单元均闭合，基站原有电源系统对基站所有负载供电，外电网对削峰填谷电源系统的储能电池充电直至充满；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关串联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的二次下电开关闭合；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关并联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关均闭合。

方法二：自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号，削峰填谷监控模块控制控制单元断开，削峰填谷电源系统的扩容储能电池组对基站所有负载放电；

自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号，削峰填谷监控模块控制控制单元闭合，削峰填谷电源系统的基站原有电源系统(基站原有电源系统包括原有电池组及外市电供电，谷期先通过外市电供电)对基站所有负载供电，外电网对削峰填谷电源系统的扩容储能电池组充电直至充满；

方法三：在峰期时，削峰填谷监控模块输出放电信号至削峰填谷电源系统，控制控制单元断开，削峰填谷电源系统的电池组整体放电。在谷期时，削峰填谷监控模块输出充电信号至削峰填谷电源系统，控制控制单元闭合，削峰填谷电源系统的电池组整体充电。

本发明的一种优选方案中，峰期若遇外市电停电，由削峰填谷电源系统对基站负载放电。若峰期转到谷期时，外市电仍未恢复，则自动切换到基站原有电源系统的备用电池供电。

本发明的另一种优选方案中，若因谷期停电导致削峰填谷电源系统的储能电池充电未充满时，削峰填谷监控模块计算削峰填谷电源系统内储能电池的削峰放电时长；

储能电池放电的优先顺序为：尖峰期、高峰期及平峰期，放电时长不足的剩余峰期，切换到原有电源系统的备用电池供电，当基站原有电源系统的备用电池容量与储能电池容量在峰期均消耗殆尽时，则闭合部分或者全部的基站原有整流模块，仅给基站负载供电。具体可逐个闭合基站原有整流模块(例如基站原有3路整流模块，此时可只闭合1路或者2路整流模块)并监测负载电流，当达到基站负载的用电需求即停止不再闭剩余基站原有整流模块，仅给基站负载供电，不给电池充电；或者削峰填谷监控模块根据负载用电需求计算需要闭合的基站原有整流模块数量，闭合相应数量的基站原有整流模块，仅给基站负载供电，不给电池充电。

本方法的一种优选方案中，当一天中有2个或多个谷期时，利用最长的谷期给削峰填谷电源系统充电，其余谷期中，闭合部分或者全部的基站原有整流模块，并断开削峰填谷电源系统的母线切换开关，仅给基站负载供电。待谷期切换到峰期后，断开原有电源系统的第一控制单元与负载全下电控制开关，同时闭合削峰填谷电源系统的母线控制开关，恢复到削峰填谷电源系统继续放电。

例如，当一天中有2个低谷期时，通常利用夜晚较长的低谷期给储能电池系统充电，白天短暂的低谷期中可闭合原有开关电源系统的控制单元与负载全下电控制开关、并断开新建电源系统的母线切换开关，恢复到原有电源系统正常带载状态，待白天谷期切换到峰期后，再断开原有开关电源系统的控制单元与负载全下电控制开关、同时闭合新建电源系统的母线切换开关，恢复到储能系统继续放电。本发明的削峰填谷电源系统效率高、安全可靠，解决了基站削峰填谷储能电源系统与原有直流供备电系统兼容共存的问题，建设独立的削峰填谷监控系统，保证网络安全，本发明提供了多个实施方案，严控削峰填谷实施方案成本，造价低。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于存量基站的削峰填谷储能供电系统，其特征在于，所述削峰填谷储能供电系统包括削峰填谷监控模块和削峰填谷电源系统；

所述削峰填谷监控模块与第一控制单元的控制端连接，所述第一控制单元设置于基站原有电源系统的储能通路上；所述削峰填谷监控模块与第二控制单元的控制端连接，所述第二控制单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；

所述削峰填谷监控模块监测电网用电的峰期和谷期，控制削峰填谷电源系统和基站原有电源系统的工作，实现谷期储能、峰期放电；

所述削峰填谷电源系统包括削峰填谷储能电池组、母线控制开关和整流模块，所述削峰填谷储能电池组并联后通过母线控制开关与基站原有电源系统的负载连接，所述削峰填谷监控模块分别与基站原有电源系统的负载全下电控制开关的控制端以及母线控制开关的控制端连接，所述第二控制单元控制整流模块的输出通断，整流模块的输出端与削峰填谷储能电池组充电端连接；

所述第一控制单元为第一智能开关单元，削峰填谷监控模块与第一智能开关单元的控制端连接，所述第一智能开关单元设置于基站原有电源系统的储能通路上；所述第二控制单元为第二智能开关单元，削峰填谷监控模块与第二智能开关单元的控制端连接，所述第二智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；

当智能开关单元为交流智能开关单元时，第一交流智能开关单元的输入端和第二交流智能开关单元的输入端均连接外市电，第一交流智能开关单元的输出端和第二交流智能开关单元的输出端分别连接对应电源系统的整流模块输入端；

当智能开关单元为直流智能开关单元时，第一直流智能开关单元设置于基站原有电源系统的整流模块与基站原有电源系统的备电电池组之间，第二直流智能开关单元设置于削峰填谷电源系统整流模块与削峰填谷储能电池组之间；

自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关断开，当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关串联时，负载全下电控制开关为二次下电开关；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关并联时，负载全下电控制开关为一次下电开关和二次下电开关，削峰填谷电源系统的母线控制开关闭合，第二交流智能开关单元和第一交流智能开关单元断开，削峰填谷电源系统对基站所有负载放电；第一交流智能开关单元的输入端和第二交流智能开关单元的输入端均连接外市电，当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关串联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的二次下电开关断开；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关并联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关均断开；

自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关闭合，削峰填谷电源系统的母线控制开关断开，第二交流智能开关单元和第一交流智能开关单元闭合，基站原有电源系统对基站所有负载供电，外电网对削峰填谷电源系统的储能电池充电直至充满；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关串联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的二次下电开关闭合；当基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关并联时，削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的一次下电开关和二次下电开关均闭合。

2.如权利要求1所述的用于存量基站的削峰填谷储能供电系统，其特征在于，所述削峰填谷电源系统还包括DC/DC输出单元；

基站原有电源系统电池组的输出端设置有电流检测单元，所述电流检测单元的输出端与DC/DC输出单元的输出电压控制端连接。

3.如权利要求1所述的用于存量基站的削峰填谷储能供电系统，其特征在于，第一控制单元为基站原有开关电源监控单元，削峰填谷监控模块与基站原有开关电源监控单元的控制端连接，所述基站原有开关电源监控单元设置于基站原有电源系统的储能通路上，控制基站原有电源系统整流模块的输出通断；第二控制单元为削峰填谷电源系统开关电源监控单元，削峰填谷监控模块与削峰填谷电源系统的开关电源监控单元的控制端连接，所述削峰填谷电源系统的开关电源监控单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上，控制削峰填谷电源系统整流模块的输出通断。

4.如权利要求1所述的用于存量基站的削峰填谷储能供电系统，其特征在于，还包括第一智能开关单元和第二智能开关单元；

所述削峰填谷监控模块与第一智能开关单元的控制端连接，所述第一智能开关单元设置于基站原有电源系统的储能通路上；

所述削峰填谷监控模块与第二智能开关单元的控制端连接，所述第二智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的储能通路上；

所述第一智能开关单元设置于基站原有开关电源整流模块的输入侧或者输出侧，所述第二智能开关单元设置于削峰填谷电源系统的整流模块输入侧或者输出侧。

5.一种用于权利要求1-4之一所述系统的存量基站削峰填谷储能供电方法，其特征在于，自谷期转到峰期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出放电信号；

削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关断开，削峰填谷电源系统的母线控制开关闭合，第一控制单元和第二控制单元均断开，削峰填谷电源系统对基站所有负载放电；

自峰期转到谷期时，削峰填谷监控模块向削峰填谷储能供电系统输出储能信号；

削峰填谷监控模块控制基站原有电源系统的负载全下电控制开关闭合，削峰填谷电源系统的母线控制开关断开，第一控制单元和第二控制单元均闭合，基站原有电源系统对基站所有负载供电，外电网对削峰填谷电源系统的储能电池充电直至充满。

6.如权利要求5所述的存量基站削峰填谷储能供电方法，其特征在于，峰期若遇外市电停电，由削峰填谷电源系统对基站负载放电；

若峰期转到谷期时，外市电仍未恢复，则自动切换到基站原有电源系统的备用电池供电。

7.如权利要求5所述的存量基站削峰填谷储能供电方法，其特征在于，若因谷期停电导致削峰填谷电源系统的储能电池充电未充满时，削峰填谷监控模块计算削峰填谷电源系统内储能电池的削峰放电时长；

储能电池放电的优先顺序为：尖峰期、高峰期及平峰期，放电时长不足的剩余峰期，切换到基站原有电源系统供电，当基站原有电源系统的备用电池容量与储能电池容量在峰期均消耗殆尽时，则闭合部分或者全部的基站原有整流模块，仅给基站负载供电。

8.如权利要求5所述的存量基站削峰填谷储能供电方法，其特征在于，当一天中有2个或多个谷期时，利用最长的谷期给削峰填谷电源系统充电；

其余谷期中，闭合部分或者全部的基站原有整流模块，并断开削峰填谷电源系统的母线切换开关，仅给基站负载供电；

待谷期切换到峰期后，断开原有电源系统的第一控制单元与负载全下电控制开关，同时闭合削峰填谷电源系统的母线控制开关，恢复到削峰填谷电源系统继续放电。

9.如权利要求5所述的存量基站削峰填谷储能供电方法，其特征在于，峰期时，通过DC/DC输出单元调整削峰填谷电源系统的输出电压高于基站原有电源系统的母线电压，使削峰填谷电源系统给基站负载供电；

谷期时，通过DC/DC输出单元调整削峰填谷电源系统的输出电压低于基站原有电源系统的母线电压，削峰填谷电源系统停止给基站负载供电，控制基站原有电源系统为基站负载供电。

Images