CN118054453B - 一种分布式储能设备及其双线路接入方式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种分布式储能设备及其双线路接入方式，涉及电力技术领域，包括：储能设备接入方式为用户侧接入，储能设备通过低压交流侧接入台区电网；储能设备包括具有线路切换功能的低压开关柜，低压开关柜内包含两个框架断路器，两个框架断路器之间设置电气闭锁，还包括双电源控制器和电表，储能设备作为功能需求侧使用。本装置能够使设备接入后通过两线路有序切换，使台区有效增加光伏新能源消纳能力的同时，台区线路没有额外增加线损，尤其在大量接入分布式储能时，所提出的接入方式能够实现对台区的无感接入，可以有效解决储能设备接入对台区带来的线损影响。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域，具体涉及一种分布式储能设备及其双线路接入方式。
背景技术
目前，主流的储能设备的接入方式包括用户侧接入、配电网侧接入、微电网接入以及新能源发电侧接入。这些接入方式均具有特定的应用场景和优势。其中，分布式储能技术作为一种优良的区域电网资源，有助于实现光伏新能源的消纳。然而，在分布式储能设备的大量接入配电网时，存在容量小、数量多、分布不均匀以及单机接入成本较高等问题。
此外，储能设备的接入对于变压器辅助消纳新能源具有积极作用，但是由于储能设备的运行会伴随着一定的能量损耗，无论采用哪种接入方式，都会对线路产生一定的线损，从而影响线路的供电效益，并可能导致台区的线损异常波动。
例如，公开号为CN 116961103A的专利公开了一种适配不同接入条件下的分布式储能控制方法，包括双并网点接入架构、双并网点接入架构的双并网点控制方法、基于双并网点接入架构，建立的跨变压器消纳控制方法、单并网点下变压器并联接入的架构和适配不同接入条件下的控制方法。但是该方法还存在如下问题：其虽然可以提高分布式储能应用的灵活性及适应性，但是上述接入方式仍然会产生一定的线损，从而影响线路的供电效益，尤其在大量接入分布式储能时，有可能会导致台区的线损异常波动。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种分布式储能设备及其双线路接入方式。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明提出了一种分布式储能设备，包括：储能设备接入方式为用户侧接入，储能设备通过低压交流侧接入台区电网；储能设备包括具有线路切换功能的低压开关柜，低压开关柜内包含两个框架断路器，两个框架断路器之间设置电气闭锁，还包括双电源控制器和电表，储能设备作为功能需求侧使用；
框架式断路器：框架式断路器可接通、承载和分断正常与非正常电路条件下的电流；
双电源控制器：双电源控制器用于电网系统中网电与网电或网电与发电机电源启动切换，当常用电发生故障或停电时，通过双电源控制器，自动将电源切换到备用电源；
电表：电表具备计量功能、测量功能、预付费功能、远程费控功能和冻结功能，电表通过无线传输与远程预付费抄表系统相连。
优选的，低压开关柜并联有第一线路和第二线路，第一线路安装有考核表，考核表对第一线路的每日充电量和放电量进行计量，第二线路安装有用户表，用户表对补充的电能进行计量。
优选的，三相电经过电流互感器、交流接触器和交流断路器接入到储能变流器中，三相电还并联一路到浪涌保护器中；
储能变流器将交流电源转变为直流电源连接到电源分配单元中，电源分配单元内部将电源分出一路为直流低压线路用于给控制电气元件供电，另一路为直流高压线路经过直流断路器连接到电池中，电池成多组串联方式。
优选的，储能设备交流接入第一线路和第二线路，第一线路用于光伏逆流消纳，第二线路用于线损补偿；
储能设备的充电时间段为：台区光伏发电负荷大且台区下负荷无法消纳时或按需手动设置；
储能设备的线损补偿充电时间段为：电价低谷时段或按需手动设置；
储能设备的放电时间段为：台区峰时用电时段或供电公司购电价高峰时段或按需手动设置；
当电表监测到光伏逆流大于阈值时，储能设备开始跟随逆流功率进行实时充电消纳。
优选的，当设备处于正常供电状态时，第一线路闭合，第二线路断开，在此期间，通过光伏消纳的方式为电池进行充电，考核表计量充电总电量，在电网峰值用电时段或供电公司购电价高峰时段放电，放电总电量等于充电总电量；
当检测到自身剩余电量不足需要补充时，第一线路断开，闭合第二线路，对储能设备进行充电，通过立户方式由储能设备所有方承担线损。
本发明还提出了一种分布式储能设备的双线路接入方式，采用上述的一种分布式储能设备，双线路接入方式包括：从母线处拉两条线分别为L1线路和L2线路，L1线路和L2线路均为进线，接入低压开关柜中；
储能设备日常闭合L1线路开关，通过计量变压器下方逆流功率信号，在台区光伏发电量大于用电负载时，储能设备开启电池充电，充电功率等于变压器下方监测点测量的逆流功率，当储能设备采集到的变压器的反向电流值为0，则保持储能设备不充电也不放电的待机状态，逆流功率增大则功率增加，无逆流则减小功率，当台区在指定时间段内无逆流功率或者当日充电量达到指定数值时结束充电。
每日指定时间，开启储能放电，放电功率等于变压器下方测量点测量的台区负载用电功率，当放电电量等于设备当日充电电量时结束放电，每日设备自检剩余电量，当检测到设备可放电电量小于阈值时，设备标记信号；
根据标记信号在当日指定时间，设备自动控制框架断路器断开L1线路连接，设备收到L1线路断开成功信号后，控制框架断路器闭合L2线路，设备收到L2线路闭合信号，开启设备充电，充电结束后，设备控制框架断路器断开L2线路，设备收到L2线路断开信号后，闭合L1线路，设备正常运行。
优选的，若通过L1线路日充电量大于175度，则通过L2线路进行补电35度，若小于175度，则按照昨日储能设备用电量的20%，通过L2线路补电。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本申请能够使设备接入后通过两线路有序切换，使台区有效增加光伏新能源消纳能力的同时，通过双线路接入方式，使储能设备接入后，由储能设备所有方立户承担设备损耗，台区线路没有额外增加线损，尤其在大量接入分布式储能时，所提出的接入方式能够实现对台区的无感接入，可以有效解决储能设备接入对台区带来的线损影响。
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是本发明整体工作原理图；
图2是本发明中电气拓扑图；
图3是本发明中开关柜原理图。
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。
如图1-图3所示，本实施例提出了一种分布式储能设备的双线路接入方式，包括一种分布式储能设备，储能设备包括：储能设备接入方式为用户侧接入，储能设备通过低压交流侧接入台区电网，还包括交直流配电、交直流变流器、电池系统、电池管理系统、能量管理系统、具有数据采集功能的辅助系统、云平台和户外箱体。
通过上述的设置，可以实现预设的系统策略运行逻辑或配合地市调度管理，实现与台区供电设备的融合，实现实时数据采集、数据传输、数据存储、电能的优化调度管理、运行监控等线上运营管理功能。借助于上述功能的合理利用，最终可以实现光伏本地消纳、动态增容、削峰填谷等系统功能。
储能设备包括具有线路切换功能的低压开关柜，低压开关柜内包含两个框架断路器，两个框架断路器之间设置电气闭锁，还包括双电源控制器和电表，储能设备作为功能需求侧使用。电气闭锁是将断路器、隔离开关、接地刀闸等设备的辅助接点接入相关电气设备的操作电源回路构成的闭锁。
框架式断路器：框架式断路器可以在正常电路条件下能够接通、承载和分断电流。此外，在特定非正常电路条件下，它也能接通、承载一定时间并分断电流；框架式断路器主要用于分配电能，同时保护线路及电源设备免受过载、欠电压和短路等损害。
双电源控制器：双电源控制器具体为BQ5A双电源控制器，用于电网系统中网电与网电或网电与发电机电源启动切换，当常用电发生故障或停电时，通过双电源控制器，自动将电源切换到备用电源，从而确保电源的连续供应。
电表：电表为4G通讯电表，此电表采用了全网通4G无线传输技术，无需经过电力线即可与远程预付费抄表系统连接，电表具备计量功能、测量功能、预付费功能、远程费控功能和冻结功能，其实现了数据远程传输管理，有效降低了表计安装配套成本。
通过上述的设计和优化，本储能设备的内置自动双电源切换装置和策略，其核心是通过双电源的智能切换，通过双电源切换策略，降低储能设备接入时对台区带来的线损波动。
在具体实施时，能够根据实时监测的电流、电压等参数，自动判断并切换到另一线路电源，保证台区供电的稳定性和可靠性。同时，本储能设备还具有过载保护、短路保护等功能，全方位保障台区供电的安全。
通过上述的设置，不仅能够大幅提升台区分布式储能消纳能力，还能避免产生线损，并提高台区供电的稳定性和可靠性。同时，对于一些偏远地区或电力供应不稳定的地区，也能发挥重要的作用，在实际运行中具有高效、稳定和可靠的特点。
低压开关柜并联有第一线路和第二线路，第一线路安装有考核表，考核表对第一线路的每日充电量和放电量进行计量，第二线路安装有用户表，用户表对补充的电能进行计量，其中考核表不与远程预付费抄表系统连接，用户表在报装立户后供电公司安装的。
其接入方式具体为在用户侧接入，接入台区400V交流母线下方的变压器。两个框架式断路器受EMS信号控制。在日常运行中，储能设备通过预设定的双电源切换的策略进行有序的充放电，并要求每日通过考核表的充电量等于通过考核表的放电量，以确保日常充放电不会给台区带来线损波动。
图1是本发明整体工作原理图，如图1所述，AC#1为电网线路给柜体进电线路，三相电L1、L2、L3经过电流互感器CT、交流接触器AC contacto和交流断路器AC Breaker接入到储能变流器PCS线路中，三相电还并联一路到浪涌保护器SPD中。
电流互感器CT起到电流变换和电气隔离作用，将一次电流转换为比较统一的二次电流，交流接触器AC contactor起到可以通过软件控制自动切断电源与合上电源功能，交流断路器AC Breaker可直接断开线路，需要手动合闸，起到紧急保险的作用，浪涌保护器SPD可防雷接地保护，防雷击。
储能变流器PCS将交流电源转变为直流电源连接到电源分配单元PDU中，电源分配单元PDU内部将电源分出一路为直流低压线路用于给控制电气元件供电，另一路为直流高压线路经过直流断路器连接到电池中，电池成多组串联方式。
直流低压线路为24V，用于给所有的控制电气元件供电，直流断路器起到切断电池与外部电源之间的连接，需要手动合闸。当需要线损补偿的时候，将AC#1线路中交流接触器断开，AC#2线路进行线损补偿。
储能设备交流接入第一线路和第二线路，第一线路用于光伏逆流消纳（图1中，线路AC#1），第二线路用于线损补偿（图1中，线路AC#2）。
储能设备的充电时间段为：台区光伏发电负荷大且台区下负荷无法消纳时,此时变压器下方采集到逆流反向功率，例如充电设定时间段为：8:00-16:00。
储能设备的线损补偿充电时间段为：电价低谷时段，例如设定时间12:00-13:00。
储能设备的放电时间段为：供电公司购电价高峰时段，例如设定时间为17:00-23:59。
设备的消纳功率条件为≥0kW，当电表监测到光伏逆流大于阈值（光伏逆流≥0kW）时，储能设备开始跟随逆流功率进行实时充电消纳，此项设定主要是为了减少微网波动。
表1：设备充/放电中电路切换状态：
图2是本发明中开关柜原理图：从母线处拉两条线分别为L1,L2，均为进线，接入到低压开关柜当中，开关柜里包含框架断路器，框架断路器可以通过远程断开闭合，也可以通过策略自动断开闭合。两线路中分别有一个电表具体为L1表和L2表。
当L1线路闭合时，L1线路正常充放电，可以实现削峰填谷，光伏消纳等功能。并且电表实时计量此处的用电量和其他信息。当L1线路产生线损需要补充的时候，通过闭合L2线路进行对储能设备充电，达到线损补偿的功能。计量表由L2表计量，产生的费用正常支出。
图3是本发明中电气拓扑图：在变压器下方总线位置安装了记录表，用于记录台区变压器运行状态，与储能实时通讯配合策略调度，白天光伏发电充足时段，光伏发电供给负载，剩余电量储存进储能设备，通过考核表记录充电电量，在光伏发电量不足时，储能释放储存的电量，供给台区负载使用。
考核表记录充电电量和放电电量，判断当日充电电量是否等于放电电量。储能在充放电过程中会存在自身及线路损耗，通过第二线路充电，用户表记录补充的电量，储能设备接入台区电网后产生的线损通过装表付费的方式解决，因此储能的接入不会给台区造成额外的线损。
通过在储备设备内集成双电源切换的装置和策略。可以交替地连接到储能设备中的两条供电线路上。通过在两个供电线路上之间实现有序切换，可以做到在正常使用和线损补偿两线路相互切换。
通过计量点归总的数据，按照预设的策略自动调整运行方式，通过双电源控制器切换运行线路，在保障第一线路充放电平衡的同时，通过第二线路做损耗电能补充。
当使用过程中出现自身损耗时，双电源切换为第二线路进行补充。第二线路安装的用户表，用于对补充的电能进行计费和付费。
当设备处于正常供电状态时，通过远程遥控使第一线路闭合，第二线路断开，使储能设备正常运行并实现各项功能，在此期间，通过光伏消纳的方式为电池进行充电，考核表计量充电总电量，在电网峰值用电时段放电，放电总电量等于充电总电量。
当检测到自身剩余电量不足需要补充时（因为自身损耗），第一线路断开，闭合第二线路，对储能设备进行充电，通过立户方式由储能设备所有方承担线损，实现第二线路的电能补充。
分布式储能设备接入时，都会带来一定的线损，线损会导致台区变压器损耗变大，以及用电设备的损耗变大。另外会带来一定的能源浪费，也会造成台区电网负荷不平衡，电网负荷不平衡进而会影响电力设备的正常运行，降低电网的稳定性和可靠性。
本申请能够使设备接入后通过两线路有序切换，使台区有效增加光伏新能源消纳能力的同时，通过双线路接入方式，使储能设备接入后，由储能设备所有方立户承担设备损耗，台区线路没有额外增加线损，尤其在大量接入分布式储能时，所提出的接入方式能够实现对台区的无感接入，可以有效解决储能设备接入对台区带来的线损影响。
双线路接入方式包括：从母线处拉两条线分别为L1线路和L2线路，L1线路和L2线路均为进线，接入低压开关柜中。
储能设备日常闭合L1线路开关，L1线路的开关为常闭状态，通过计量变压器下方逆流功率信号，在台区光伏发电量大于用电负载时，储能设备开启电池充电，充电功率等于变压器下方监测点测量的逆流功率，当储能设备采集到的变压器的反向电流值为0，即当前变压器无功率输出，也没有光伏发电引起的向变压器反向放电，则保持储能设备不充电也不放电的待机状态，逆流功率增大则功率增加，无逆流则减小功率，当台区在指定时间段内无逆流功率或者当日充电量达到150kWh（参数可调）时结束充电。
每日下午17：00，开启储能放电，放电功率等于变压器下方测量点测量的台区负载用电功率，当放电电量等于设备当日充电电量时结束放电。每日00:01设备自检剩余电量，当检测到设备可放电电量小于45kWh时，设备标记信号（若可放电电量大于等于45kWh则不标记）。
根据标记信号在当日12:00时，设备自动控制框架断路器断开L1线路连接，设备收到L1线路断开成功信号后，控制框架断路器闭合L2线路，设备收到L2线路闭合信号，开启设备充电，充电功率50kW,充电电量35kWh（备选充电方案2：充电功率50kW，充电电量=昨日设备用电量的20%）。充电结束后，设备控制框架断路器断开L2线路，设备收到L2线路断开信号后，闭合L1线路，设备正常运行。
关于充电电量的确定，若通过L1线路日充电量大于175度，则通过L2线路进行补电35度，如小于175度，则按照昨日设备用电量的20%，通过L2线路补电。
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 (3)
1.一种分布式储能设备，其特征在于，包括：储能设备接入方式为用户侧接入，储能设备通过低压交流侧接入台区电网；储能设备包括具有线路切换功能的低压开关柜，低压开关柜内包含两个框架断路器，两个框架断路器之间设置电气闭锁，还包括双电源控制器和电表，储能设备作为功能需求侧使用；
框架式断路器：框架式断路器可接通、承载和分断正常与非正常电路条件下的电流；
双电源控制器：双电源控制器用于电网系统中网电与网电或网电与发电机电源启动切换，当常用电发生故障或停电时，通过双电源控制器，自动将电源切换到备用电源；
电表：电表具备计量功能、测量功能、预付费功能、远程费控功能和冻结功能，电表通过无线传输与远程预付费抄表系统相连；
低压开关柜并联有第一线路和第二线路，第一线路安装有考核表，考核表对第一线路的每日充电量和放电量进行计量，第二线路安装有用户表，用户表对补充的电能进行计量；
三相电经过电流互感器、交流接触器和交流断路器接入到储能变流器中，三相电还并联一路到浪涌保护器中；
储能变流器将交流电源转变为直流电源连接到电源分配单元中，电源分配单元内部将电源分出一路为直流低压线路用于给控制电气元件供电，另一路为直流高压线路经过直流断路器连接到电池中，电池成多组串联方式；
储能设备交流接入第一线路和第二线路，第一线路用于光伏逆流消纳，第二线路用于线损补偿；
储能设备的充电时间段为：台区光伏发电负荷大且台区下负荷无法消纳时或按需手动设置；
储能设备的线损补偿充电时间段为：电价低谷时段或按需手动设置；
储能设备的放电时间段为：台区峰时用电时段或供电公司购电价高峰时段或按需手动设置；
当电表监测到光伏逆流大于阈值时，储能设备开始跟随逆流功率进行实时充电消纳；
当设备处于正常供电状态时，第一线路闭合，第二线路断开，在此期间，通过光伏消纳的方式为电池进行充电，考核表计量充电总电量，在电网峰值用电时段或供电公司购电价高峰时段放电，放电总电量等于充电总电量；
当检测到自身剩余电量不足需要补充时，第一线路断开，闭合第二线路，对储能设备进行充电，通过立户方式由储能设备所有方承担线损。
2.一种分布式储能设备的双线路接入方式，其特征在于，采用权利要求1所述的一种分布式储能设备，双线路接入方式包括：从母线处拉两条线分别为L1线路和L2线路，L1线路和L2线路均为进线，接入低压开关柜中；
储能设备日常闭合L1线路开关，通过计量变压器下方逆流功率信号，在台区光伏发电量大于用电负载时，储能设备开启电池充电，充电功率等于变压器下方监测点测量的逆流功率，当储能设备采集到的变压器的反向电流值为0，则保持储能设备不充电也不放电的待机状态，逆流功率增大则功率增加，无逆流则减小功率，当台区在指定时间段内无逆流功率或者当日充电量达到指定数值时结束充电；
每日指定时间，开启储能放电，放电功率等于变压器下方测量点测量的台区负载用电功率，当放电电量等于设备当日充电电量时结束放电，每日设备自检剩余电量，当检测到设备可放电电量小于阈值时，设备标记信号；
根据标记信号在当日指定时间，设备自动控制框架断路器断开L1线路连接，设备收到L1线路断开成功信号后，控制框架断路器闭合L2线路，设备收到L2线路闭合信号，开启设备充电，充电结束后，设备控制框架断路器断开L2线路，设备收到L2线路断开信号后，闭合L1线路，设备正常运行。
3.根据权利要求2所述的一种分布式储能设备的双线路接入方式，其特征在于，若通过L1线路日充电量大于175度，则通过L2线路进行补电35度，若小于175度，则按照昨日储能设备用电量的20%，通过L2线路补电。
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