CN117239907A - 一种光储柴发电一体机舱 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光储柴发电一体机舱，它包括储能电池舱，柴油发电机，户外光伏设备。柴油发电机安装在光储柴发电一体机舱外，从柴油发电机引出启停信号至储能电池舱内。户外光伏设备与光伏集成柜相连，户外光伏设备的主材料：电池片、EVA、背板、硅胶、单晶硅、多晶硅都安装在户外；电池包、光伏集成柜、能源切换控制器集成于储能电池舱内；利用储能电池舱内的电池包、光伏集成柜和能源切换控制器实现能源的交替切换使用；并加入柴油发电机作为应急电源，在应急时实现能源的交替切换使用，保证储能电池舱内设备的正常运行。
Description
技术领域
本发明涉及光储柴发电一体机舱，尤其涉及一种光储柴发电一体机舱。
背景技术
能源是经济和社会发展的重要物质基础。随着煤炭、石油、天然气等常规化石能源供需矛盾的日益突出和全球生态环境的进一步恶化，加快发展可再生能源，促进能源结构转型，推动人类可持续发展已经成为全球共识。现有技术中主要采用光伏配储能的形式，并且，光伏配储能的户外储能柜基本采用分体式运输及安装，存在不方便；另外，如何实现两种或多种能源的切换控制，以及在极端情况下缺少应急电源使得电网运行受阻的问题也亟待解决。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种光储柴发电一体机舱。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光储柴发电一体机舱，它包括储能电池舱，柴油发电机，户外光伏设备，储能电池舱为集装箱式一体机舱，机舱内集成有储能汇流及系统控制柜、PCS变流器、光伏集成柜和电池包；
所述柴油发电机安装在光储柴发电一体机舱外，从柴油发电机引出启停信号至储能电池舱储能汇流系统控制柜内；户外光伏设备电连接于光伏集成柜；
所述储能汇流及系统控制柜，包括能源切换控制器，所述能源切换控制器用来控制光伏、柴油、储能三者能源动力切换，并且在发生紧急情况可以切断三者能源。
进一步地，储能汇流及系统控制柜还包括储能直流汇流，储能直流汇流与PCS变流器之间设置有直流断路器为1QF，通过PCS变流器直流逆变成交流，在交流输出端设交流断路器QF1，QF1连接用户负载侧；所述柴油发电机的交流输出端设断路器QF2，QF2并接接入QF1和用户负载。
进一步地，所述光伏集成柜包括光伏直流汇流区、光伏直流断路器、光伏逆变器、光伏交流输出断路器；所述光伏直流断路器为2QF设置在光伏直流汇流区与光伏逆变器之间，通过光伏逆变器，直流逆变成交流，在交流输出端设交流断路器QF3，QF3并接接入QF1和用户负载。
进一步地，所述能源切换控制器包括：10组输入控制点，分别为：I01-I10，IO1采集电池舱急停信号，I02采集QF1断路器分位信号，I03采集QF2断路器分位信号，I04采集QF3断路器分位信号，I05采集储能直流断路器1QF分位信号,I06采集光伏直流断路器2QF分位信号,I07电池舱舱内消防故障信号输入,I08电池舱舱内消防火警信号输入。
进一步地，所述能源切换控制器还包括：10组输出控制点，分别为：OUT0-OUT9，OUTO控制储能直流开关1QF分闸，同时并入急停信号，紧急情况下可以外部切断断路器；OUT1控制储能直流断路器1QF合闸；OUT2控制光伏直流断路器2QF分闸，OUT1同时并入急停信号，紧急情况下可以在切断储能直流短路器1QF的同时切断光伏直流断路器2QF；OUT3控制光伏直流开关2QF合闸；OUT4为故障跳闸信号，紧急停止QF1、QF2、QF3，OUT6为柴油启停信号，OUT7为光伏启停信号，作用于光伏逆变器；OUT8为PCS变流器启停信号。
进一步地，通讯交换机用于连接电池舱内的设备，让电池舱内的设备具备网络互通的条件，并使电池舱内的设备通过数据交换的方式来传输数据。
进一步地，电池管理系统采用三级BMS：一级可以监控电池包内电池温度、电压、电流，二级管控单簇系统的安全，对电池信息进行整合，控制高压箱的主回路吸合和断开，预充回路的启动，三级为整舱主控控制模块，整合每簇信息，对整舱电池包发送充放电信号，可在界面设置策略保护值，紧急情况下可切断直流开关，通过通讯交换机可以进行信息的传输和其他设备进行交互联动。
进一步地，储能电池舱内还包括交流供电系统，交流供电系统配有不间断电源UPS，UPS为电池舱内设备提供辅助电源。交流供电系统用于在市电断电情况下，为储能电池舱内的主要设备供电。
进一步地，它还包括EMS系统，EMS系统为整个系统后端的控制，放置于业主控制室或值班室内，EMS系统与通讯交换机相连，EMS系统可以远程控制整个系统，可以设定切换时间，设定使用哪个能源，可以监管读取系统信息。
进一步地，所述消防系统包括电池舱设置的感应探头，感应探头分别进行烟感、温感、可燃气体的检测，消防系统还包括有消防瓶，为电池舱提供安全保障；所述热管理系统采用液冷模式。
本发明为一体机舱式设计具有高度集成的优势：电气控制单元集成于该机舱内，一体化电气系统设计，打开控制室门就可以操控整舱的电气系统，集中布置，减少操作及维护的工作量，使整体运输、安装、接线方便快捷；另外，机舱内设置有热管理系统和消防系统，为电池舱的安全提供保障。通过储能电池舱内设置的能源切换控制器实现光伏、储能能源供电切换，并加入柴油发电机作为应急电源，在应急时实现能源的交替切换使用看，保证储能电池舱内设备的正常运行。
附图说明
图1为电气系统主电气控制回路。
图2为电气系统一次主接线示意图。
图3为电池舱内平面布置图。
图中：1、储能电池舱；2、储能汇流及系统控制柜；3、电池包；4、热管理系统；5、消防系统；6、PCS变流器；7、光伏集成柜。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图3所示，一种光储柴发电一体机舱，它包括储能电池舱1，柴油发电机，户外光伏设备。柴油发电机安装在光储柴发电一体机舱外，从柴油发电机引出启停信号至储能电池舱1内。户外光伏设备与光伏集成柜7电连接，户外光伏设备的主材料：电池片、EVA、背板、硅胶、单晶硅、多晶硅都安装在户外；电池包3、光伏集成柜7、能源切换控制器集成于储能电池舱1内；利用储能电池舱1内的电池包3、光伏集成柜7和能源切换控制器实现能源的交替切换使用。
储能电池舱1为集装箱式一体机舱，它包括：储能汇流及系统控制柜2、PCS变流器6、光伏集成柜7、电池包3、消防系统5、热管理系统4、视频监控、门禁；其中储能汇流及系统控制柜2内集成储能直流汇流、直流断路器、交流供电系统、电池管理系统、通讯交换机、能源切换控制器、输出交流断路器等。
如图2所示，储能直流汇流与PCS变流器6之间设置有直流断路器为1QF，通过PCS变流器直流逆变成交流，在交流输出端设交流断路器QF1，QF1连接用户负载侧；柴油发电机交流输出端设断路器QF2，并接接入QF1,连接用户负载侧。
光伏集成柜7内集成光伏直流汇流区、光伏直流断路器、光伏逆变器、光伏交流输出断路器；在光伏直流汇流区与光伏逆变器之间设置有光伏直流断路器2QF，通过光伏逆变器，直流逆变成交流，在交流输出端设交流断路器QF3，QF3并接接入QF1,连接用户负载侧。
如图1所示，能源切换控制器包括：10组输入控制点，分别为：I01-I10，IO1采集电池舱急停信号，I02采集QF1断路器分位信号，I03采集QF2断路器分位信号，I04采集QF3断路器分位信号，I05采集储能直流断路器1QF分位信号,I06采集光伏直流断路器2QF分位信号,I07为储能电池舱舱内消防故障信号输入,I08为储能电池舱舱内消防火警信号输入。
能源切换控制器还包括：10组输出控制点，分别为：OUT0-OUT9，OUTO控制储能直流开关1QF分闸，同时并入急停信号，紧急情况下可以外部切断断路器；OUT1控制储能直流断路器1QF合闸；OUT2控制光伏直流断路器2QF分闸，OUT1同时并入急停信号，紧急情况下可以在切断储能直流短路器1QF的同时切断光伏直流断路器2QF；OUT3控制光伏直流开关2QF合闸；OUT4为故障跳闸信号，紧急停止QF1、QF2、QF3，OUT6为柴油启停信号，OUT7为光伏启停信号，作用于光伏逆变器；OUT8为PCS变流器7启停信号，作用于PCS变流器7。通过上述电路设置可实现能源切换控制器控制光伏、柴油、储能三者能源动力切换，同时在发生紧急情况可以切断三者能源。
消防系统为电池舱提供安全保障，采用七氟丙烷或全氟己酮，舱内含烟感、温感、可燃气体检测，消防系统是电池舱安全的重要保证；
热管理系统采用液冷模式，即在电池舱内设置液冷机和铺设液冷管路，冷却液通过此液冷机对电池包进行冷却；另外，液冷模式的温度调节精度要比风冷模式更精准，最小可以做到5℃的差异。
视频监控，可以实时远程监管舱内情况，也可以添加热影像功能，更好的监控电池舱内温度变化。
电池舱配门禁系统，人员进入电池舱内需刷卡进入，这样的配置一方面可以更好对操作人员进行人身安全保障，一方面也可以保障舱内设备的安全。
电池管理是储能运行最重要的系统，电池舱的充放电运行策略都是通过此来实现，本电池舱采用的是三级BMS；一级可以监控电池包内电池温度、电压、电流，二级管控单簇系统的安全，对电池信息进行整合，控制高压箱的主回路吸合和断开，预充回路的启动，三级为整舱主控控制模块，整合每簇信息，对整舱电池包发送充放电信号，可在界面设置策略保护值，紧急情况下可切断直流开关，通过通讯交换机可以进行信息的传输和其他设备进行交互联动。
通讯交换机用于储能电池舱1内多台设备连接，让其具备网络互通的条件，并通过数据交换的方式来进行数据传输。
交流供电系统为储能电池舱1内设备提供辅助电源，并配有不间断电源UPS，在市电断电情况下，保证主要设备供电。
EMS系统，整个系统后端的控制，放置于业主控制室或值班室内，EMS系统与通讯交换机相连，可以远程控制能源切换器，进而控制整个系统能源的切换，另外还可以设定切换时间，以及使用哪个能源，并可以监管读取系统信息。
本发明为一体机舱式设计具有高度集成的优势：电气控制单元集成于该机舱内，一体化电气系统设计，打开控制室门就可以操控整舱的电气系统，集中布置，减少操作及维护的工作量，使整体运输、安装、接线方便快捷；另外，机舱内设置有热管理系统和消防系统，为电池舱的安全提供保障。通过储能电池舱内设置的能源切换控制器实现光伏、储能能源供电切换，并加入柴油发电机作为应急电源，在应急时实现能源的交替切换使用，保证储能电池舱内设备的正常运行。
上述实施方式并非是对发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种光储柴发电一体机舱，它包括储能电池舱（1），柴油发电机，户外光伏设备，其特征在于：储能电池舱（1）为集装箱式一体机舱，机舱内集成有：储能汇流及系统控制柜（2）、PCS变流器（6）、光伏集成柜（7）和电池包（3）；
所述柴油发电机安装在光储柴发电一体机舱外，从柴油发电机引出启停信号至储能电池舱（1）的储能汇流及系统控制柜（2）内；户外光伏设备电连接于光伏集成柜（7）；
所述储能汇流及系统控制柜（2），包括能源切换控制器，所述能源切换控制器用来控制光伏、柴油、储能三者能源动力切换，并且在发生紧急情况可以切断三者能源。
2.根据权利要求1所述的光储柴发电一体机舱，其特征在于：储能汇流及系统控制柜（2）还包括储能直流汇流，储能直流汇流与PCS变流器（6）之间设置有直流断路器为1QF，通过PCS变流器（6）直流逆变成交流，在交流输出端设交流断路器QF1，QF1连接用户负载；所述柴油发电机的交流输出端设断路器QF2，QF2并接接入QF1和用户负载。
3.根据权利要求2述的光储柴发电一体机舱，其特征在于：所述光伏集成柜（7）包括光伏直流汇流区、光伏直流断路器、光伏逆变器、光伏交流输出断路器；所述光伏直流断路器为2QF，2QF设置在光伏直流汇流区与光伏逆变器之间，通过光伏逆变器，直流逆变成交流，在交流输出端设交流断路器QF3，QF3并接接入QF1和用户负载。
4.根据权利要求3所述的光储柴发电一体机舱，其特征在于：所述能源切换控制器包括：10组输入控制点，分别为：I01-I10，IO1采集电池舱急停信号，I02采集QF1断路器分位信号，I03采集QF2断路器分位信号，I04采集QF3断路器分位信号，I05采集储能直流断路器1QF分位信号,I06采集光伏直流断路器2QF分位信号,I07为电池舱舱内消防故障信号输入,I08为电池舱舱内消防火警信号输入。
5.根据权利要求4所述的光储柴发电一体机舱，其特征在于：所述能源切换控制器还包括：10组输出控制点，分别为：OUT0-OUT9，OUTO控制储能直流开关1QF分闸，同时并入急停信号，紧急情况下可以外部切断断路器；OUT1控制储能直流断路器1QF合闸；OUT2控制光伏直流断路器2QF分闸，OUT1同时并入急停信号，紧急情况下可以在切断储能直流短路器1QF的同时切断光伏直流断路器2QF；OUT3控制光伏直流开关2QF合闸；OUT4为故障跳闸信号，紧急停止QF1、QF2、QF3，OUT6为柴油启停信号，OUT7为光伏启停信号，作用于光伏逆变器；OUT8为PCS变流器（6）启停信号。
6.根据权利要求5所述的光储柴发电一体机舱，其特征在于：储能汇流及系统控制柜（2）还包括通讯交换机，通讯交换机用于连接储能电池舱（1）内的设备，让储能电池舱（1）内的设备具备网络互通的条件，并使储能电池舱（1）内的设备通过数据交换的方式来传输数据。
7.根据权利要求6所述的光储柴发电一体机舱，其特征在于：储能汇流及系统控制柜（2）还包括电池管理系统，电池管理系统采用三级BMS：一级可以监控电池包内电池温度、电压、电流，二级管控单簇系统的安全，对电池信息进行整合，控制高压箱的主回路吸合和断开，预充回路的启动，三级为整舱主控控制模块，整合每簇信息，对整舱电池包发送充放电信号，可在界面设置策略保护值，紧急情况下可切断直流开关，通过通讯交换机可以进行信息的传输和其他设备进行交互联动。
8.根据权利要求7所述的光储柴发电一体机舱，其特征在于：储能汇流及系统控制柜（2）还包括交流供电系统，交流供电系统配有不间断电源UPS，UPS为储能电池舱（1）内设备提供辅助电源。交流供电系统用于在市电断电情况下，为储能电池舱内（1）的主要设备供电。
9.根据权利要求1所述的光储柴发电一体机舱，其特征在于：它还包括EMS系统，EMS系统为整个系统后端的控制，放置于业主控制室或值班室内，EMS系统与通讯交换机相连，EMS系统可以远程控制整个系统，可以设定切换时间，设定使用哪个能源，可以监管读取系统信息。
10.根据权利要求9所述的光储柴发电一体机舱，其特征在于：所述消防系统包括电池舱设置的感应探头，感应探头分别进行烟感、温感、可燃气体的检测，消防系统还包括有消防瓶，为电池舱提供安全保障；所述热管理系统采用液冷模式。
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