CN118693985A - 一种高效放电的储能系统及其放电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效放电的储能系统及其放电方法,包括储能变流器、双源供电开关电源、储能电池和系统内部辅助设备;储能变流器的交流端连接至电网,直流端连接至储能电池;双源供电开关电源包括交流输入接口、直流输入接口和直流输出接口,且交流输入接口和直流输入接口分别连接至储能变流器的交流端和直流端,直流输出接口与系统内部辅助设备连接。本发明通过控制双源供电开关电源,在储能电池放电时使用直流供电,储能电池充电时使用交流供电,可以有效降低辅助设备的用电损耗,提高总体放电效率,且系统内部辅助设备均采用直流供电,有效降低设备的电池干扰,避免触电事故。
Description
技术领域
本发明涉及储能系统技术领域,尤其是涉及一种高效放电的储能系统及其放电方法。
背景技术
随着储能市场的不断发展,越来越多的用户或企业采用储能系统实现降低用电成本。但由于储能系统的成本较高,使得整个投入的回报周期变得较长。因此,如何提高储能系统的放电效率逐渐成为一个亟待解决的问题。
现有技术出现使用交流系统来提高储能系统放电效率的方案,但由于交流系统存在多处变压和变流设备,其电磁干扰大;同时交流系统层级多,容易造成总体能量效率低;另外储能系统的辅助供电也采用交流配电系统,其安全性低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种高效放电的储能系统及其放电方法,有效降低辅助设备的用电损耗和电磁干扰,提高总体放电效率以及确保辅助供电使用安全。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种高效放电的储能系统,包括储能变流器、双源供电开关电源、储能电池和系统内部辅助设备;
所述储能变流器的交流端连接至电网,直流端连接至所述储能电池;
所述双源供电开关电源包括交流输入接口、直流输入接口和直流输出接口,且所述交流输入接口和所述直流输入接口分别连接至所述储能变流器的交流端和直流端,所述直流输出接口与所述系统内部辅助设备连接。
为了解决上述技术问题,本发明采用的另一个技术方案为:
一种储能系统的高效率放电方法,采用上述的一种高效放电的储能系统,实现包括如下控制步骤:
S1、通过能量管理子系统EMS控制储能变流器将电网的交流电转化为直流电为储能电池充电,或将所述储能电池存储的电能转化为交流电释放至电网上;
S2、通过所述能量管理子系统EMS控制双源供电开关电源将电网的交流电通过交流输入接口转化为24V直流电后由直流输出接口输出至系统内部辅助设备用电,或将所述储能电池存储的电能变压为24V直流电后由所述直流输出接口输出至所述系统内部辅助设备用电。
本发明的有益效果在于:本发明提供一种高效放电的储能系统及其放电方法,通过将现有储能系统中的不间断电源加直流开关电源的供电方案替换为双源供电开关电源,以交流输入接口和直流输入接口的双接口方式实现在系统充电时将电网的交流电经双源供电开关电源的交流输入接口输入至双源供电开关电源内转换为直流电后再由直流输出接口输出给系统内部辅助设备供电,降低储能电池的能耗,以及在系统放电时、即断网时通过将储能电池的电能经双源供电开关电源的直流输入接口输入至双源供电开关电源内进行变压后输24V直流电后再由直流输出接口输出给系统内部辅助设备供电,即通过控制双源供电开关电源,在储能电池放电时使用直流供电,储能电池充电时使用交流供电,可以有效降低辅助设备的用电损耗,提高总体放电效率,且系统内部辅助设备均采用直流供电,有效降低设备的电池干扰,避免触电事故。
附图说明
图1为现有储能系统架构图;
图2为本发明实施例的一种高效放电的储能系统的系统架构图;
图3为本发明实施例的一种高效放电的储能系统中双源供电开关电源的架构图;
图4为本发明实施例的一种储能系统的高效率放电方法的流程图。
标号说明:
1、储能变流器;2、储能电池;3、双源供电开关电源;31、直流输入接口;32、交流输入接口;33、直流输出接口;34、DCDC模块;35、整流模块;K1、第一继电器;K2、第二继电器;36、主控板;361、通讯接口;
4、系统内部辅助设备;41、热管理系统;42、照明系统;43、消防系统;
EMS、能量管理子系统;UPS、不间断电源;
5、直流开关电源;6、主控系统。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图2及图3,一种高效放电的储能系统,包括储能变流器、双源供电开关电源、储能电池和系统内部辅助设备;
所述储能变流器的交流端连接至电网,直流端连接至所述储能电池;
所述双源供电开关电源包括交流输入接口、直流输入接口和直流输出接口,且所述交流输入接口和所述直流输入接口分别连接至所述储能变流器的交流端和直流端,所述直流输出接口与所述系统内部辅助设备连接。
由上述描述可知,本发明的有益效果在于:通过将现有储能系统中的不间断电源加直流开关电源的供电方案替换为双源供电开关电源,以交流输入接口和直流输入接口的双接口方式实现在系统充电时将电网的交流电经双源供电开关电源的交流输入接口输入至双源供电开关电源内转换为直流电后再由直流输出接口输出给系统内部辅助设备供电,降低储能电池的能耗,以及在系统放电时、即断网时通过将储能电池的电能经双源供电开关电源的直流输入接口输入至双源供电开关电源内进行变压后输24V直流电后再由直流输出接口输出给系统内部辅助设备供电,即通过控制双源供电开关电源,在储能电池放电时使用直流供电,储能电池充电时使用交流供电,可以有效降低辅助设备的用电损耗,提高总体放电效率,且系统内部辅助设备均采用直流供电,有效降低设备的电池干扰,避免触电事故。
进一步地,所述双源供电开关电源还包括DCDC模块、整流模块、第一继电器和第二继电器;
所述DCDC模块和所述第一继电器依次串联于所述直流输入接口和所述直流输出接口之间;
所述整流模块和所述第二继电器依次串联于所述交流输入接口和所述直流输出接口之间。
由上述描述可知,通过DCDC模块实现系统放电时储能电池电能的变压输出以供给系统内部辅助设备用电,通过整流模块实现系统充电时电网交流电转化为直流电输出以供给系统内部辅助设备用电,同时配合第一继电器和第二继电器作为开光来实现放电模式和充电模式下系统内部辅助设备供电方式的切换,进一步提高总体放电效率。
进一步地,还包括能量管理子系统EMS;
所述能量管理子系统EMS与所述储能变流器、所述储能电池、所述双源供电开关电源和所述系统内部辅助负载通信控制连接。
由上述描述可知,通过能量管理子系统EMS作为控制核心,确保系统整体控制性能。
进一步地,所述双源供电开关电源还包括主控板;
所述主控板与所述第一继电器和所述第二继电器控制连接,且所述主控板上集成有通讯接口,所述通讯接口与所述能量管理子系统EMS通信连接。
由上述描述可知,第一继电器和第二继电器的闭合和断开由双源供电开关电源自身的主控板通过接收EMS下发的指令来控制实现,确保控制策略的响应及时。
进一步地,所述系统内部辅助负载包括热管理系统、照明系统和消防系统。
由上述描述可知,系统内部辅助负载均采用直流供电,有效降低电磁干扰的同时,热管理系统能够负责整个系统的温度在正常使用范围内,保证系统的安全可靠运行,同时延长系统的运行寿命;而照明系统能为整个系统的维护和操作提高光照条件;消防系统负责整个系统出现火灾的紧急处理以保证系统的安全;三个辅助设备有效确保系统整体性能和安全性。
请参照图4,一种储能系统的高效率放电方法,采用上述的一种高效放电的储能系统,实现包括如下控制步骤:
S1、通过能量管理子系统EMS控制储能变流器将电网的交流电转化为直流电为储能电池充电,或将所述储能电池存储的电能转化为交流电释放至电网上;
S2、通过所述能量管理子系统EMS控制双源供电开关电源将电网的交流电通过交流输入接口转化为24V直流电后由直流输出接口输出至系统内部辅助负载用电,或将所述储能电池存储的电能变压为24V直流电后由所述直流输出接口输出至所述系统内部辅助负载用电。
由上述描述可知,本发明的有益效果在于:基于同一技术构思,使用上述的一种高效放电的储能系统,提供一种高效率的放电方法,通过将现有储能系统中的不间断电源加直流开关电源的供电方案替换为双源供电开关电源,以交流输入接口和直流输入接口的双接口方式实现在系统充电时将电网的交流电经双源供电开关电源的交流输入接口输入至双源供电开关电源内转换为直流电后再由直流输出接口输出给系统内部辅助设备供电,降低储能电池的能耗,以及在系统放电时、即断网时通过将储能电池的电能经双源供电开关电源的直流输入接口输入至双源供电开关电源内进行变压后输24V直流电后再由直流输出接口输出给系统内部辅助设备供电,即通过控制双源供电开关电源,在储能电池放电时使用直流供电,储能电池充电时使用交流供电,可以有效降低辅助设备的用电损耗,提高总体放电效率,且系统内部辅助设备均采用直流供电,有效降低设备的电池干扰,避免触电事故。
进一步地,所述双源供电开关电源的所述直流输入接口和所述直流输出接口之间串联有DCDC模块和第一继电器,所述交流输入接口和所述直流输出接口之间串联有整流模块和第二继电器,所述第一继电器和所述第二继电器均通过一主控板与所述能量管理子系统EMS通信及控制连接;
所述步骤S2具体为:
所述能量管理子系统EMS通过所述主控板的通讯接口向所述主控板发送充电指令,由所述主控板控制所述第二继电器闭合、第一继电器断开,通过所述交流输入接口将电网的交流电输入到所述整流模块中,并控制所述整流模块将交流电转化为24V直流电后由所述直流输出接口输出至系统内部辅助负载用电;
或通过所述主控板的通讯接口向所述主控板发送放电指令,由所述主控板控制所述第一继电器闭合、第二继电器断开,通过所述直流输入接口将所述储能电池存储的电能输入到所述DCDC模块中,并控制所述DCDC直流模块将所述储能电池存储的电能变压为24V直流电后由所述直流输出接口输出至所述系统内部辅助负载用电。
由上述描述可知,通过DCDC模块实现系统放电时储能电池电能的变压输出以供给系统内部辅助设备用电,通过整流模块实现系统充电时电网交流电转化为直流电输出以供给系统内部辅助设备用电,同时配合第一继电器和第二继电器作为开光来实现放电模式和充电模式下系统内部辅助设备供电方式的切换,进一步提高总体放电效率;同时第一继电器和第二继电器的闭合和断开由双源供电开关电源自身的主控板通过接收EMS下发的指令来控制实现,确保控制策略的响应及时。
本发明提供的一种高效放电的储能系统及其放电方法,适用于使用储能系统进行用电的各类场景下。以下结合实施例具体说明。
请参照图1及图2,本发明的实施例一为:
一种高效放电的储能系统,如图2所示,包括储能变流器1、双源供电开关电源3、储能电池2和系统内部辅助设备4。
其中,储能变流器1的交流端连接至电网,直流端连接至储能电池2;同时双源供电开关电源3包括交流输入接口32、直流输入接口31和直流输出接口33,且交流输入接口32和直流输入接口31分别连接至储能变流器1的交流端和直流端,直流输出接口33与系统内部辅助设备4连接。
其中,如图1所示为现有储能系统的架构图,由图1可知,现有储能系统通常采用不间断电源UPS配合直流开关电源5的方式来对系统内部的主控系统6进行直流供电,以确保在电网断电情况下维持系统的正常运行,而其他的内部辅助设备例如热管理系统41和照明系统42等,则直接由电网的交流电来供电,在交流电网正常情况下,各辅助设备之间由于使用交流系统,存在多处变压、变流设备,容易发生电磁干扰,且系统层级多,使得系统的整体充放电能量效率低,同时辅助设备的供电使用交流配电方式,安全性低。
而在本实施例中,通过将现有储能系统中的不间断电源UPS加直流开关电源5的供电方案替换为双源供电开关电源3,有效简化了系统辅助供电层级,降低了辅助设备的损耗,然后以交流输入接口32和直流输入接口31的双接口方式实现在系统充电时将电网的交流电经双源供电开关电源3的交流输入接口32输入至双源供电开关电源3内转换为直流电后再由直流输出接口33输出给系统内部辅助设备4供电,降低储能电池2的能耗,以及在系统放电时、即断网时通过将储能电池2的电能经双源供电开关电源3的直流输入接口31输入至双源供电开关电源3内进行变压后输24V直流电后再由直流输出接口33输出给系统内部辅助设备4供电,即通过控制双源供电开关电源3,在储能电池2放电时使用直流供电,储能电池2充电时使用交流供电,可以有效降低辅助设备的用电损耗,提高总体放电效率,且系统内部辅助设备4均采用直流供电,有效降低设备的电池干扰,避免触电事故。
另外,在本实施例中,再如图2所示,系统内部辅助负载包括热管理系统41、照明系统42和消防系统43。即系统内部辅助负载均采用直流供电,有效降低电磁干扰的同时,热管理系统41能够负责整个系统的温度在正常使用范围内,保证系统的安全可靠运行,同时延长系统的运行寿命;而照明系统42能为整个系统的维护和操作提高光照条件;消防系统43负责整个系统出现火灾的紧急处理以保证系统的安全;三个辅助设备有效确保系统整体性能和安全性。
请参照图2及图3,本发明的实施例二为:
一种高效放电的储能系统,在上述实施例一的基础上,在本实施例中,如图3所示,双源供电开关电源3还包括DCDC模块34、整流模块35、第一继电器K1和第二继电器K2。
其中,DCDC模块34和第一继电器K1依次串联于直流输入接口31和直流输出接口33之间,整流模块35和第二继电器K2依次串联于交流输入接口32和直流输出接口33之间。
即在本实施例中,通过DCDC模块34实现系统放电时储能电池2电能的变压输出以供给系统内部辅助设备4用电,通过整流模块35实现系统充电时电网交流电转化为直流电输出以供给系统内部辅助设备4用电,同时配合第一继电器K1和第二继电器K2作为开光来实现放电模式和充电模式下系统内部辅助设备4供电方式的切换,进一步提高总体放电效率。
同时如图2所示,在本实施中,还包括能量管理子系统EMS,能量管理子系统EMS与储能变流器1、储能电池2、双源供电开关电源3和系统内部辅助负载通信控制连接。即通过能量管理子系统EMS作为控制核心,确保系统整体控制性能。
另外再如图2所示,在本实施例中,双源供电开关电源3还包括主控板36。其中主控板36与第一继电器K1和第二继电器K2控制连接,且主控板36上集成有通讯接口361,通讯接口361与能量管理子系统EMS通信连接。即第一继电器K1和第二继电器K2的闭合和断开由双源供电开关电源3自身的主控板36通过接收EMS下发的指令来控制实现,确保控制策略的响应及时。
请参照图4,本发明的实施例三为:
一种储能系统的高效率放电方法,采用上述实施例一或实施例二中的一种高效放电的储能系统,如图4所示,实现包括如下控制步骤:
S1、通过能量管理子系统EMS控制储能变流器将电网的交流电转化为直流电为储能电池充电,或将储能电池存储的电能转化为交流电释放至电网上。
S2、通过能量管理子系统EMS控制双源供电开关电源将电网的交流电通过交流输入接口转化为24V直流电后由直流输出接口输出至系统内部辅助负载用电,或将储能电池存储的电能变压为24V直流电后由直流输出接口输出至系统内部辅助负载用电。
即在本实施例中,基于同一技术构思,为上述实施例一或实施例二的一种高效放电的储能系统,提供一种储能系统的高效率放电方法,通过将现有储能系统中的不间断电源加直流开关电源的供电方案替换为双源供电开关电源,以交流输入接口和直流输入接口的双接口方式实现在系统充电时将电网的交流电经双源供电开关电源的交流输入接口输入至双源供电开关电源内转换为直流电后再由直流输出接口输出给系统内部辅助设备供电,降低储能电池的能耗,以及在系统放电时、即断网时通过将储能电池的电能经双源供电开关电源的直流输入接口输入至双源供电开关电源内进行变压后输24V直流电后再由直流输出接口输出给系统内部辅助设备供电,即通过控制双源供电开关电源,在储能电池放电时使用直流供电,储能电池充电时使用交流供电,可以有效降低辅助设备的用电损耗,提高总体放电效率,且系统内部辅助设备均采用直流供电,有效降低设备的电池干扰,避免触电事故。
同时在本实施例中,双源供电开关电源的直流输入接口和直流输出接口之间串联有DCDC模块和第一继电器,交流输入接口和直流输出接口之间串联有整流模块和第二继电器,第一继电器和第二继电器均通过一主控板与能量管理子系统EMS通信及控制连接。
则步骤S2具体为:
能量管理子系统EMS通过主控板的通讯接口向主控板发送充电指令,由主控板控制第二继电器闭合、第一继电器断开,通过交流输入接口将电网的交流电输入到整流模块中,并控制整流模块将交流电转化为24V直流电后由直流输出接口输出至系统内部辅助负载用电。
或通过主控板的通讯接口向主控板发送放电指令,由主控板控制第一继电器闭合、第二继电器断开,通过直流输入接口将储能电池存储的电能输入到DCDC模块中,并控制DCDC直流模块将储能电池存储的电能变压为24V直流电后由直流输出接口输出至系统内部辅助负载用电。
也即通过DCDC模块实现系统放电时储能电池电能的变压输出以供给系统内部辅助设备用电,通过整流模块实现系统充电时电网交流电转化为直流电输出以供给系统内部辅助设备用电,同时配合第一继电器和第二继电器作为开光来实现放电模式和充电模式下系统内部辅助设备供电方式的切换,进一步提高总体放电效率;同时第一继电器和第二继电器的闭合和断开由双源供电开关电源自身的主控板通过接收EMS下发的指令来控制实现,确保控制策略的响应及时。
综上所述,本发明提供的一种高效放电的储能系统及其放电方法,具有以下有益效果:
1、简化了系统辅助供电层级,降低了辅助设备的损耗;
2、通过控制双源供电开关电源,在储能电池放电时使用直流供电,储能电池充电时使用交流供电,有效降低辅助设备的用电损耗;
3、辅助设备均为直流供电,有效降低设备的电池干扰,避免触电事故。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种高效放电的储能系统,其特征在于,包括储能变流器、双源供电开关电源、储能电池和系统内部辅助设备;
所述储能变流器的交流端连接至电网,直流端连接至所述储能电池;
所述双源供电开关电源包括交流输入接口、直流输入接口和直流输出接口,且所述交流输入接口和所述直流输入接口分别连接至所述储能变流器的交流端和直流端,所述直流输出接口与所述系统内部辅助设备连接;
所述双源供电开关电源还包括DCDC模块、整流模块、第一继电器和第二继电器;
所述DCDC模块和所述第一继电器依次串联于所述直流输入接口和所述直流输出接口之间;
所述整流模块和所述第二继电器依次串联于所述交流输入接口和所述直流输出接口之间。
2.根据权利要求1所述的一种高效放电的储能系统,其特征在于,还包括能量管理子系统EMS;
所述能量管理子系统EMS与所述储能变流器、所述储能电池、所述双源供电开关电源和所述系统内部辅助设备通信控制连接。
3.根据权利要求2所述的一种高效放电的储能系统,其特征在于,所述双源供电开关电源还包括主控板;
所述主控板与所述第一继电器和所述第二继电器控制连接,且所述主控板上集成有通讯接口,所述通讯接口与所述能量管理子系统EMS通信连接。
4.根据权利要求1所述的一种高效放电的储能系统,其特征在于,所述系统内部辅助设备包括热管理系统、照明系统和消防系统。
5.一种储能系统的高效率放电方法,采用上述权利要求1至4中任一权利要求所述的一种高效放电的储能系统,其特征在于,实现包括如下控制步骤:
S1、通过能量管理子系统EMS控制储能变流器将电网的交流电转化为直流电为储能电池充电,或将所述储能电池存储的电能转化为交流电释放至电网上;
S2、通过所述能量管理子系统EMS控制双源供电开关电源将电网的交流电通过交流输入接口转化为24V直流电后由直流输出接口输出至系统内部辅助设备用电,或将所述储能电池存储的电能变压为24V直流电后由所述直流输出接口输出至所述系统内部辅助设备用电。
6.根据权利要求5所述的一种储能系统的高效率放电方法,其特征在于,所述双源供电开关电源的所述直流输入接口和所述直流输出接口之间串联有DCDC模块和第一继电器,所述交流输入接口和所述直流输出接口之间串联有整流模块和第二继电器,所述第一继电器和所述第二继电器均通过一主控板与所述能量管理子系统EMS通信及控制连接;
所述步骤S2具体为:
所述能量管理子系统EMS通过所述主控板的通讯接口向所述主控板发送充电指令,由所述主控板控制所述第二继电器闭合、第一继电器断开,通过所述交流输入接口将电网的交流电输入到所述整流模块中,并控制所述整流模块将交流电转化为24V直流电后由所述直流输出接口输出至系统内部辅助设备用电;
或通过所述主控板的通讯接口向所述主控板发送放电指令,由所述主控板控制所述第一继电器闭合、第二继电器断开,通过所述直流输入接口将所述储能电池存储的电能输入到所述DCDC模块中,并控制所述DCDC模块将所述储能电池存储的电能变压为24V直流电后由所述直流输出接口输出至所述系统内部辅助设备用电。
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CN202411186752.1A CN118693985A (zh) | 2024-08-28 | 2024-08-28 | 一种高效放电的储能系统及其放电方法 |
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---|---|---|---|---|
KR20160042301A (ko) * | 2014-10-08 | 2016-04-19 | 오씨아이 주식회사 | 레독스 플로우 전지를 이용하는 에너지 관리 시스템 |
CN106300325A (zh) * | 2016-09-27 | 2017-01-04 | 天津大学 | 一种用于数据中心的直流供电系统 |
KR102234560B1 (ko) * | 2019-12-20 | 2021-03-31 | (주)아이비티 | 저압직류(lvdc) 배전망을 이용한 분산형 부하와 밀집형 부하 연계 시스템 및 그 운용 방법 |
CN117713332A (zh) * | 2023-11-23 | 2024-03-15 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 用于互感器温升试验的储能型电源装置 |
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2024
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