CN201409000Y - 一种储能电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种储能电站，所述储能电站包括：储能系统、充电系统、逆变系统、第一继电保护系统、第二继电保护系统以及监控系统，所述监控系统用于控制所述充电系统向所述储能系统充电，在充电过程中出现异常时，控制所述第一继电保护系统断开；所述监控系统还用于控制所述储能系统向所述逆变系统放电，在放电过程中出现异常时，控制所述第二继电保护系统断开。本实用新型提供的电池储能电站以及平衡电网负荷的方法可以有效地平衡电网负荷，很好地解决了现有的电网在用电高峰时段无法满足用电需求的问题。

Description

一种储能电站

技术领域

本实用新型涉及电网系统中的储能电站，并且尤其涉及一种用于平衡电网负荷的储能电站。

背景技术

由于工农业建设的迅猛发展和人民生活水平的提高，对电力的需求日趋增长，国家巨资建设了许多大小规模的火电厂和水电站，但仍然满足不了电力负荷增长的迫切要求。

电网在每天不同的时段的负荷是很不均衡的，晚上6-9点是用电高峰时间段，这样就需要调用备用的储能电站来为电网供电，从而满足用电高峰时间段的供电。目前电网中承担调峰任务的电站主要有煤电、油电、水电及抽水蓄能电站。

这些蓄能电站中，煤电和油电储能电站造价高、起停时间长、环境污染比较严重，就电厂运行的经济性、安全性和环保而言，煤电和油电储能电站不宜用作调峰电厂；水电蓄能电站调峰能力较强，但可供使用的资源有限；而作为电网主力调峰电站的抽水蓄能电站因占地面积大，工期长，且受地理条件限制，其发展也受到一定程度的限制。因此，目前迫切的需要一种能够缓解供电紧张的新型储能电站。

实用新型内容

为了解决现有技术中没有合适的储能电站能够承担用电高峰时间段的调峰任务的缺陷，本实用新型提供了一种能够削峰填谷、平衡电网负荷从而达到调峰的目的的新型储能电站。

本实用新型提供的新型储能电站为电池储能电站，所述储能电站包括：

储能系统，所述储能系统用于储存电能；充电系统，所述充电系统用于利用电网的电能对所述储能系统充电；逆变系统，所述逆变系统用于将储能系统的电能输入到负载；第一继电保护系统，所述第一继电保护系统用于保护所述充电系统及充电支路；充电变压器，所述充电变压器用于将来自电网的高压电转换为低压电，并将该低压电通过第一继电保护系统提供给充电系统，以使充电系统利用该低压电对储能系统充电；第二继电保护系统，所述第二继电保护系统用于保护所述逆变系统及放电支路；以及监控系统，所述监控系统用于控制所述充电系统向所述储能系统充电，在充电过程中出现异常时，控制所述第一继电保护系统断开；所述监控系统还用于控制所述储能系统向所述逆变系统放电，在放电过程中出现异常时，控制所述第二继电保护系统断开。

通过利用本实用新型提供的储能电站，可以在电网负荷小的时候将电网的电能存储在储能系统中，并在电网负荷大时，将存储在储能系统中的电能供给负载或者释放到电网中，以达到平衡电网负荷的目的。本实用新型提供的储能电站具有占地面积小、造价低、无污染、且安全性高的优点。

附图说明

图1是本实用新型提供的电池储能电站的结构框图；

图2是本实用新型一种实施例的储能电站的结构示意图；

图3是本实用新型另一种实施例的储能电站的结构示意图；

图4是本实用新型第三种实施例的储能电站的结构示意图。

具体实施方式

下面参考附图详细描述本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种储能电站，所述储能电站包括：储能系统1，所述储能系统1用于储存电能；充电系统2，所述充电系统2用于利用电网的电能对所述储能系统1充电；逆变系统3，所述逆变系统3用于将储能系统1的电能输入到电网；第一继电保护系统4，所述第一继电保护系统4用于保护所述充电系统2及充电支路；充电变压器7，所述充电变压器7用于将来自电网的高压电转换为低压电，并将该低压电通过第一继电保护系统4提供给充电系统2，以使充电系统2利用该低压电对储能系统1充电；第二继电保护系统5，所述第二继电保护系统5用于保护所述逆变系统及放电支路；以及监控系统6，所述监控系统6用于控制所述充电系统2向所述储能系统1充电，在充电过程中出现异常时，控制所述第一继电保护系统4断开；所述监控系统6还用于控制所述储能系统1向所述逆变系统3放电，在放电过程中出现异常时，控制所述第二继电保护系统5断开。

所述储能系统1包括多个并联电池组，所述储能系统1中的电池组包括若干串联的节电池，所述电池可以是铁电池(即磷酸铁锂电池，其额定电压可以为3.2V)或者其他类型的电池；所述充电系统2用于将来自电网的交流电转换为直流电，并利用该直流电对储能系统1充电；所述逆变系统3用于根据电网的频率和相位，将来自储能系统1的直流电转换为与电网的频率和相位相同的交流电，并将该交流电输入到电网；所述第一继电保护系统4可以为继电器，在充电过程中处于闭合状态，用于保护充电系统2和充电之路，当在充电过程中电池出现过温、过压、欠压或者过流状态时，所述监控系统6控制所述第一继电保护系统4断开以保护电池；所述第二继电保护系统5也可以为继电器，在放电过程中处于闭合状态，用于保护逆变系统3和放电之路，当在放电过程中电池出现过温、过压、欠压或者过流状态时，所述监控系统6控制所述第二继电保护系统5断开以保护电池；监控系统6包括检测单元和控制单元，所述检测单元用于检测电网的负荷、频率和相位，并当所述负荷小于预定值时，控制单元控制充电系统2对储能系统1进行充电；当所述负荷大于或等于预定值时，控制单元控制所述逆变系统3将储能系统1的电能以与电网的频率和相位相同步的方式输入到电网。其中所述预定值可以设定为电网的额定功率，所述预定值小于电网的额定功率。

所述储能电站还包括第三继电保护系统8，所述第三继电保护系统8位于高压电网与所述充电变压器7之间，用于保护所述充电变压器7。

所述储能电站还包括放电变压器9，所述放电变压器9用于将来自逆变系统3的低压电转换为具有与高压电网的相等电压的高压电，并将该高压电输入到电网。

所述储能电站还包括第四继电保护系统10，所述第四继电保护系统10用于保护所述放电变压器9。

下面根据具体实施方式来详细介绍本实用新型的工作过程：

如图2所示为储能电站一种实施例，所述储能电站包括：储能系统1，所述储能系统1是由多个电池组并联组成，所述电池组由多节电池串联组成，其中所用到电池为高安全性的铁电池，每节电池的额定电压可选3.2V；电网11，与电网11连接的第一开关柜4(即第一继电保护系统)；充电系统2，所述充电系统2为交流直流变换器，用于利用电网的电能对所述储能系统1充电；充电变压器7，所述充电变压器7用于将来自电网11的高压电转换为低压电，并将该低压电通过第一开关柜4提供给充电系统2，以使充电系统利用该低压电对储能系统1充电；逆变系统3，所述逆变系统3为直流交流变换器，所述逆变系统3用于将储能系统1的电能输入到负载，以及连接在逆变系统3于负载之间的第二开关柜5(即第二继电保护系统)，用于保护所述逆变系统3；监控系统6，所述监控系统6包括检测单元和控制单元，所述控制单元用于控制所述充电系统2向所述储能系统1充电，在充电过程中出现异常时，控制所述第一开关柜4断开；所述控制单元还用于控制所述储能系统1向所述逆变系统3放电，在放电过程中出现异常时，控制所述第二开关柜5断开，所述第一开关柜和第二开关柜可以采用高压熔断器、避雷器、带电显示装置等，具有隔离高压电源、保证安全检修以及保护充电变压器的功能。

本储能电站实施例有三种工作模式：

1、充电模式：当所述监控系统6的检测单元检测检测电网的负荷、频率和相位，并当所述负荷小于预定值时，所述监测系统6的控制单元控制第一开关柜4闭合，控制第二开关柜5断开，所述充电变压器7用于将来自电网11的高压电转换为低压电，并将该低压电通过第一开关柜4提供给充电系统2，控制充电系统2将来自电网的交流电转化为直流电对储能系统1进行充电，当监控系统检测到储能系统充电充满时停止充电。

2、放电模式：当所述监控系统6的检测单元检测负载需要充电时，所述监测系统6的控制单元控制第一开关柜4断开，控制第二开关柜5闭合，控制逆变系统3将来自储能系统1直流电转化为交流电对通过第二开关柜5对负载12进行供电，当监控系统检测到储能系统剩余电量为总电量的10％时停止放电。最好能设置下限值

3、停机模式：在充电模式时，监测系统1检测到电池出现的过温、过压、欠压或过流状态时，先控制充电系统2停止工作，然后控制第一开关柜4断开，使系统进入停机工作模式；在放电模式时，监测系统1检测到电池出现的过温、过压、欠压或过流状态时，先控制逆变系统3停止工作，然后控制第二开关柜5断开，使系统进入停机工作模式。

如图3所示为储能电站另一种实施例，所述储能电站包括：储能系统1，所述储能系统1是由多个电池组并联组成，所述电池组由多节电池串联组成，其中所用到电池为高安全性的铁电池，每节电池的额定电压可选3.2V；电网11，所述电网11为高压电网；与电网11连接的第三开关柜8(即第三继电保护系统)，所述第三开关柜保护装置中可以采用高压熔断器、避雷器、带电显示装置等，具有隔离高压电源、保证安全检修以及保护充电变压器的功能，所述第三开关柜8在电池储能电站中还可以有复费计量的作用；与所述第三开关柜8连接的充电变压器7，所述充电变压器的高压侧从10KV电网引进的AC10KV电能变为低压侧AC0.4KV电能，然后进入充电系统；与所述充电变压器7连接第一开关柜4，所述第一开关柜4可实现过载长延时、短路短延时、短路瞬时保护的作用；与所述第一开关柜4连接的充电系统2，所述充电系统2为交流直流变换器，用于利用电网的电能对所述储能系统1充电；逆变系统3，所述逆变系统3为直流交流变换器，所述逆变系统3用于将储能系统1的电能输入到负载，以及连接在逆变系统3于负载之间的第二开关柜5，用于保护所述逆变系统3；监控系统6，所述监控系统6包括检测单元和控制单元，所述控制单元用于控制所述充电系统2向所述储能系统1充电，在充电过程中出现异常时，控制所述第一开关柜4断开；所述控制单元还用于控制所述储能系统1向所述逆变系统3放电，在放电过程中出现异常时，控制所述第二开关柜5断开。

本储能电站实施例有三种工作模式：

1、充电模式：当所述监控系统6的检测单元检测检测电网的负荷、频率和相位，并当所述负荷小于预定值时，所述监测系统6的控制单元控制第一开关柜4和第三开关柜8闭合，控制第二开关柜5断开，充电变压器7将通过第三开关柜8来自高压电网的交流10KV高压电变为符合储能系统的380V低压电，监测系统6控制充电系统2将来自充电变压器的交流电转化为直流电对储能系统1进行充电，当监控系统检测到储能系统充电充满时停止充电。

2、放电模式：当所述监控系统6的检测单元检测负载需要充电时，所述监测系统6的控制单元控制第一开关柜4和第三开关柜8断开，控制第二开关柜5闭合，控制逆变系统3将来自储能系统1直流电转化为交流电对通过第二开关柜5对负载12进行供电，当监控系统检测到储能系统放电到剩余电量为总电量的10％时停止放电。

3、停机模式：在充电模式时，监测系统1检测到电池出现的过温、过压、欠压或过流状态时，先控制充电系统2停止工作，然后控制第一开关柜4和第三开关柜8断开，使系统进入停机工作模式；在放电模式时，监测系统1检测到电池出现的过温、过压、欠压或过流状态时，先控制逆变系统3停止工作，然后控制第二开关柜5断开，使系统进入停机工作模式。

如图4所示为储能电站第三种实施例，所述储能电站包括：储能系统1，所述储能系统1是由多个电池组并联组成，所述电池组由多节电池串联组成，其中所用到电池为高安全性的铁电池，每节电池的额定电压可选3.2V；电网11，所述电网11为高压电网；与电网11连接的第三开关柜8，所述第三开关柜保护装置中可以采用高压熔断器、避雷器、带电显示装置等，具有隔离高压电源、保证安全检修以及保护充电变压器的功能，所述第三开关柜8在电池储能电站中还可以有复费计量的作用；与所述第三开关柜8连接的充电变压器7，所述充电变压器的高压侧从10KV电网引进的AC10KV电能变为低压侧AC0.4KV电能，然后进入充电系统；与所述充电变压器7连接第一开关柜4，所述第一开关柜4可实现过载长延时、短路短延时、短路瞬时保护的作用；与所述第一开关柜4连接的充电系统2，所述充电系统2为交流直流变换器，用于利用电网的电能对所述储能系统1充电；逆变系统3，所述逆变系统3为直流交流变换器，所述逆变系统3用于将储能系统1的电能输入到负载以及连接在逆变系统3于负载之间的第二开关柜5，用于保护所述逆变系统3；与逆变系统3相连的放电变压器9，所述放电变压器9用于将来自逆变系统3的低压电转换为具有与电网相等电压的高压电，并将该高压电输入到电网；与所述放电变压器9相连的第四开关柜10(即第四继电保护系统)，用于保护放电变压器9，所述第四开关柜10与高压电网相连；监控系统6，所述监控系统6包括检测单元和控制单元，所述控制单元用于控制所述充电系统2向所述储能系统1充电，在充电过程中出现异常时，控制所述第一开关柜4和第三开关柜8断开；所述控制单元还用于控制所述储能系统1向所述逆变系统3放电，在放电过程中出现异常时，控制所述第二开关柜5和第四开关柜10断开。

本储能电站实施例有三种工作模式：

1、充电模式：当所述监控系统6的检测单元检测检测电网的负荷、频率和相位，并当所述负荷小于预定值时，所述监测系统6的控制单元控制第一开关柜4和第三开关柜8闭合，控制第二开关柜5和第四开关柜10断开，充电变压器7将通过第三开关柜8来自高压电网的交流10KV高压电变为符合储能系统的380V低压电，监测系统6控制充电系统2将来自充电变压器的交流电转化为直流电对储能系统1进行充电，当监控系统检测到储能系统充电充满时停止充电。

2、放电模式：当所述监控系统6的检测单元电网的电压、频率和相位，所述监测系统6的控制单元控制第一开关柜4和第三开关柜8断开，控制第二开关柜5闭合和第四开关柜10闭合，控制逆变系统3将来自储能系统1直流电转化为交流电通过第二开关柜5传输给放电变压器9，放电变压器9用于将来自逆变系统3的低压电转换为具有与电网相等电压的高压电，并将该高压电输入到电网中，当监控系统检测到储能系统放电到剩余电量为总电量的10％时停止放电。

3、停机模式：在充电模式时，监测系统1检测到电池出现的过温、过压、欠压或过流状态时，先控制充电系统2停止工作，然后控制第一开关柜4和第三开关柜8断开，使系统进入停机工作模式；在放电模式时，监测系统1检测到电池出现的过温、过压、欠压或过流状态时，先控制逆变系统3停止工作，然后控制第二开关柜5和第四开关柜10断开，使系统进入停机工作模式。

本实用新型提供的储能电站可以有效地平衡电网负荷，很好地解决了现有的电网在用电高峰时段无法满足用电需求的问题。

Claims (7)

1、一种储能电站，其特征在于：所述储能电站包括：

储能系统，所述储能系统用于储存电能；

充电系统，所述充电系统用于利用电网的电能对所述储能系统充电；

逆变系统，所述逆变系统用于将储能系统的电能输入到负载；

第一继电保护系统，所述第一继电保护系统用于保护所述充电系统及充电支路；

充电变压器，所述充电变压器用于将来自电网的高压电转换为低压电，并将该低压电通过第一继电保护系统提供给充电系统，以使充电系统利用该低压电对储能系统充电；

第二继电保护系统，所述第二继电保护系统用于保护所述逆变系统及放电支路；以及

监控系统，所述监控系统用于控制所述充电系统向所述储能系统充电，在充电过程中出现异常时，控制所述第一继电保护系统断开；所述监控系统还用于控制所述储能系统向所述逆变系统放电，在放电过程中出现异常时，控制所述第二继电保护系统断开。

2、根据权利要求1所述的储能电站，其特征在于：所述负载为电网或用电装置。

3、根据权利要求1或2所述的储能电站，其特征在于：所述储能电站还包括第三继电保护系统，所述第三继电保护系统位于电网与所述充电变压器之间，用于保护所述充电变压器。

4、根据权利要求3所述的储能电站，其特征在于：所述储能电站还包括放电变压器，所述放电变压器用于将来自逆变系统的低压电转换为具有与高压电网的相等电压的高压电，并将该高压电输入到电网。

5、根据权利要求4所述的储能电站，其特征在于：所述储能电站还包括第四继电保护系统，所述第四继电保护系统用于保护所述放电变压器。

6、根据权利要求3或4所述的储能电站，其特征在于：所述储能系统包括多个并联电池组，所述电池组由多节电池串联组成。

7、根据权利要求6所述的储能电站，其特征在于：所述第一继电保护系统、第二继电保护系统、第三继电保护系统和第四继电保护系统为继电器或者熔断器。

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