CN204905884U - 备电调峰系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种备电调峰系统，包括：供电装置，供电装置包括将来自电网的交流电转换为直流电的整流器和多个DC/DC变换器，多个DC/DC变换器分别与整流器相连；电池装置；汇流柜，汇流柜分别与多个DC/DC变换器和电池装置相连，汇流柜用以对多个DC/DC变换器的输出和电池装置的输出分别进行汇流，以供给用电负载。该备电调峰系统不仅能够存储电能以便在紧急掉电情况下作为后备电源对用电负载进行供电，而且可以分时段进行调峰控制，有效防止在负荷用电高峰阶段对电网产生不利影响。

Description

备电调峰系统

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，特别涉及一种备电调峰系统。

背景技术

通信用高压直流供电系统是一种新型的直流不间断供电系统，其中高压是相对于传统的48V直流通信电源而言。

相关技术中，高压直流供电系统主要由多个独立的整流模块、铅酸蓄电池、配电单元以及列头柜等组成。正常工作状态下，整流模块将交流配电源输出的380V交流电转换为240V或以上的高压直流电，经直流配电单元给通讯设备供电，同时给铅酸蓄电池充电；当交流电源出现故障时，由铅酸蓄电池放电为通讯设备供电。

由于高压直流供电系统采用多个独立的整流模块并联，因此维护不方便。而且铅酸蓄电池的容量小，重量大，对环境污染严重，并且使用寿命短，无法满足较长时间的后备供电需求，给后期维护和拓展使用带来不便。因此，需要对高压直流供电系统进行改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种通过汇流柜对多个DC/DC变换器的输出和电池装置的输出进行汇流以供给用电负载的备电调峰系统。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种备电调峰系统，包括：供电装置，所述供电装置包括将来自电网的交流电转换为直流电的整流器和多个DC/DC变换器，所述多个DC/DC变换器分别与所述整流器相连；电池装置；汇流柜，所述汇流柜分别与所述多个DC/DC变换器和所述电池装置相连，所述汇流柜用以对所述多个DC/DC变换器的输出和所述电池装置的输出分别进行汇流，以供给用电负载。

根据本实用新型实施例的备电调峰系统，来自电网的交流电经供电装置整流变压后，通过汇流柜汇流以输出满足负荷需求的直流电给用电负载供电，同时对电池装置充电，由于汇流柜的存在，使得备电调峰系统能够满足较大电流负荷需求，并且可以通过对DC/DC变换器的控制实现电压范围为200-700V的直流电输出，以满足不同用电负载的电压需求，同时DC/DC变换器能够在一定程度上起到平滑纹波的作用，提高了直流电的电能质量。

具体地，所述多个DC/DC变换器并联连接在所述整流器和所述汇流柜之间。

具体地，所述电池装置包括由磷酸铁锂电池构成的电池组和电池管理器，所述电池管理器用以实时监测所述电池组的状态信息。

具体地，上述的备电调峰系统还包括通讯装置，所述通讯装置与上层监控系统进行通讯以将所述备电调峰系统的运行状态信息上传到所述上层监控系统。

具体地，所述备电调峰系统的运行模式包括市电供电模式、削峰填谷模式和备电模式，其中，当所述备电调峰系统运行在所述市电供电模式时，所述整流器、所述多个DC/DC变换器、所述汇流柜和所述用电负载形成第一供电回路以给所述用电负载供电，所述整流器、所述多个DC/DC变换器、所述汇流柜和所述电池装置形成第二供电回路以给所述电池装置充电。

进一步地，当所述备电调峰系统运行在所述削峰填谷模式时，所述电网供电正常，并在负荷用电高峰阶段，将所述电网断开，所述供电装置停止工作，所述电池装置进行放电以给所述用电负载供电。

具体地，当所述备电调峰系统运行在所述备电模式时，所述电网断电，所述供电装置停止工作，所述电池装置进行放电以给所述用电负载中的预设负载供电。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的备电调峰系统的结构示意图。

图2是根据本实用新型另一个实施例的备电调峰系统的结构示意图。

图3是根据本实用新型一个实施例的备电调峰系统运行于市电供电模式时的能量流向图。

图4是根据本实用新型一个实施例的削峰填谷的示意图。

图5是根据本实用新型一个实施例的备电调峰系统运行于削峰填谷模式时的能量流向图。

图6是根据本实用新型一个实施例的备电调峰系统运行于备电模式时的能量流向图。

附图标记：供电装置10、整流器11、第一DC/DC变换器121、第二DC/DC变换器122、…、第nDC/DC变换器12n、电池装置20、电池组21、电池管理器22、汇流柜30、第一可控开关K1、第二可控开关K2、第三可控开关K3、第一选择开关K21、第二选择开关K22、…、第n选择开关K2n。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图来描述根据本实用新型实施例提出的备电调峰系统。

图1是根据本实用新型一个实施例的备电调峰系统的结构示意图。如图1所示，该备电调峰系统包括：供电装置10、电池装置20和汇流柜30。

其中，供电装置10包括将来自电网的交流电转换为直流电的整流器11和多个DC/DC变换器，多个DC/DC变换器分别与整流器11相连，汇流柜30分别与多个DC/DC变换器和电池装置20相连，汇流柜30用以对多个DC/DC变换器的输出和电池装置20的输出分别进行汇流，以供给用电负载。

根据本实用新型的一个实施例，多个DC/DC变换器并联连接在整流器11和汇流柜30之间。

具体而言，多个DC/DC变换器可以包括第一DC/DC变换器121、第二DC/DC变换器122、…、第nDC/DC变换器12n，其中，n为正整数。正常工作状态下，整流器11将来自电网的交流电转换为第一直流电后，通过DC/DC变换器输出如240V的直流电给用电负载供电，但是由于单个DC/DC变换器的最大输出电流值是一定的，因此为了能够满足更大电流负荷需求，可以采用多个DC/DC变换器并联的方式，并通过汇流柜30汇流后给用电负载供电，其中，在给用电负载供电的同时，还给电池装置20进行充电，其充电方式可以为浮充方式。

可以理解的是，可以通过对DC/DC变换器的控制实现电压范围为200-700V的直流电输出，以满足不同用电负载的电压需求，同时DC/DC变换器能够在一定程度上起到平滑纹波的作用，提高了直流电的电能质量。另外，由于供电装置10采用一体化方式实现，与传统的采用多个独立的整流模块并联使用相比，线路连接数量减少，可靠性高且维护方便。

根据本实用新型的一个实施例，电池装置20包括由磷酸铁锂电池构成的电池组21和电池管理器22，电池管理器22用以实时监测电池组21的状态信息。

具体而言，电池组21可以由一定数量的磷酸铁锂蓄电池串并联组成，电池管理器22实现对电池组21的状态监测、绝缘监测、运行控制、均衡管理、保护报警以及通讯等功能，通过对电池组21的实时监测以保证系统的正常、稳定、安全的运行。其中，在正常工作状态下，电池装置20作为能量存储系统能够独立地在供电装置10的配合下完成对电池组21的充电；当市电掉电时，供电装置10停止输出，电池装置20作为后备电源输出以给用电负载供电；当出现用电高峰时，电池装置20和用电负载构成放电回路，直接为用电高峰时段的用电负载供电，以对电网起到削峰填谷作用，缓解供电压力。

由于铅酸蓄电池具有比能低，即每公斤所存储的电能低，使用寿命短，电池维护更换频繁等缺点，而磷酸铁锂蓄电池相比铅酸蓄电池具有更高的比容，且技术成熟、安全、经济、绿色环保、超长寿命(是铅酸蓄电池使用寿命的2倍以上，有效减少了蓄电池更换次数，节省了后期的维护成本)、无记忆效应的高可靠性，因此，在本实用新型的实施例中，可以采用磷酸铁锂蓄电池替代传统的铅酸蓄电池。另外，电池管理器22采用三级管理，即按照单体电池、电池模块和电池组三个等级进行管理，具有灵活、可靠，便于扩展升级等优点。

根据本实用新型的一个实施例，上述的备电调峰系统还包括通讯装置(图中未具体示出)，通讯装置与上层监控系统进行通讯以将备电调峰系统的运行状态信息上传到上层监控系统。

具体而言，如图2所示，上述的备电调峰系统还可包括配电装置，其中配电装置可以包括第一可控开关K1、第二可控开关K2、第三可控开关K3、第一选择开关K21、第二选择开关K22、…、第n选择开关K2n，第一可控开关K1和第二可控开关K2可以为断路器，第三可控开关K3可以为隔离开关，第一选择开关K21、第二选择开关K22、…、第n选择开关K2n可以为继电器。通过控制配电装置中可控开关和/或选择开关以保证整个系统的电力供应，同时通讯装置与上层监控系统进行通讯以将备电调峰系统的运行状态信息上传到上层监控系统，上层监控系统根据备电调峰系统的运行状态信息如电池组21的剩余电量信息，通过控制可控开关和/或选择开关以实现备电调峰系统运行模式的自动控制。

根据本实用新型的一个实施例，备电调峰系统的运行模式包括市电供电模式、削峰填谷模式和备电模式，其中，如图3所示，当备电调峰系统运行在市电供电模式时，整流器11、多个DC/DC变换器、汇流柜30和用电负载形成第一供电回路以给用电负载供电，整流器11、多个DC/DC变换器、汇流柜30和电池装置20形成第二供电回路以给电池装置20充电。

根据本实用新型的一个实施例，如图5所示，当备电调峰系统运行在削峰填谷模式时，电网供电正常，并在负荷用电高峰阶段，将电网断开，供电装置10停止工作，电池装置20进行放电以给用电负载供电。需要说明的是，削峰是指在负荷用电高峰阶段，由电池组21存储的电能直接给某些用电负载供电以减少对电网的电力需求，填谷是指在在负荷用电低谷阶段，通过对电池组21充电以增加对电网的电力需求。

根据本实用新型的一个实施例，如图6所示，当备电调峰系统运行在备电模式时，电网断电，供电装置10停止工作，电池装置20进行放电以给用电负载中的预设负载供电。

具体地，如图3所示，当备电调峰系统运行在市电供电模式时，来自电网的交流电经过整流器11和多个DC/DC变换器整流变压后，再经过汇流柜30汇流后输出满足负荷需求的直流电给用电负载供电，同时给电池装置20中的电池组21进行充电，其充电方式可以为浮充方式。

如图4所示，当备电调峰系统运行在削峰填谷模式时，可以通过设置时间段来控制电池组21进行充放电，其中，在负荷用电低谷阶段，控制供电装置10对电池组21进行充电以存储电能；在负荷用电高峰阶段，控制供电装置10停止工作，并控制电池组21对外放电。即言，当来自电网的交流电正常时，在负荷用电低谷阶段，控制供电装置10对电池组21进行充电以存储电能；在负荷用电高峰阶段，通过控制第一可控开关K1断开以使供电装置10停止给用电负载供电，并停止给电池组21充电，此时由电池组21直接放电为用电负载供电，以缓解该阶段内电网的带载压力。该模式下需设定电池组21的放电时间，以保证电池组21留有一定的容量，用于紧急掉电时重要负荷的应急电源，当达到设定的放电时间后，控制电池组21停止放电，并控制整流器11恢复工作以开始下一个充电循环。当然，也可以通过电池组21的剩余电量信息来控制电池组21是否放电结束。

采用削峰填谷运行模式，不仅可以减少冲击负荷对电网的影响，同时降低供电线路的建设成本，而且可以减小电网所需的发电设备调峰容量，提高发电设备的利用率，对电网安全运行非常有益，此外，还可以利用峰谷差价来减少用电费用，例如，实行峰谷分时电价的一些地区，峰谷电价执行标准是将一天划分为几个时段进行计收电费，高峰时段电价最高，正常时段相对低，而低谷时段电价最低，如果在低谷时段对电能进行存储，在高峰时段再给用电负载进行供电，则可以节约成本。

如图6所示，当备电调峰系统运行在备电模式时，如电网突然断电，备电调峰系统运行在备电模式，电池组21作为后备电源为重要负荷供电，以使用电设备能够维持工作一段时间。例如，可以防止掉电瞬间计算机系统的信息和数据丢失，保证磁盘的盘面或磁头不受损坏，保证设备在停电时还能正常无误的运行，其中，备电延时时间由电池组21的容量决定，一般为15-30min。

根据本实用新型实施例的备电调峰系统，来自电网的交流电经供电装置整流变压后，通过汇流柜汇流以输出满足负荷需求的直流电给用电负载供电，同时对电池装置充电，由于汇流柜的存在，使得备电调峰系统能够满足较大电流负荷需求，并且可以通过对DC/DC变换器的控制实现电压范围为200-700V的直流电输出，以满足不同用电负载的电压需求，同时DC/DC变换器能够在一定程度上起到平滑纹波的作用，提高了直流电的电能质量。另外，由于供电装置采用一体化方式实现，与传统的采用多个独立的整流模块并联使用相比，线路连接数量减少，可靠性高且维护方便。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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实用新型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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (7)

1.一种备电调峰系统，其特征在于，包括：

供电装置，所述供电装置包括将来自电网的交流电转换为直流电的整流器和多个DC/DC变换器，所述多个DC/DC变换器分别与所述整流器相连；

电池装置；

汇流柜，所述汇流柜分别与所述多个DC/DC变换器和所述电池装置相连，所述汇流柜用以对所述多个DC/DC变换器的输出和所述电池装置的输出分别进行汇流，以供给用电负载。

2.根据权利要求1所述的备电调峰系统，其特征在于，所述多个DC/DC变换器并联连接在所述整流器和所述汇流柜之间。

3.根据权利要求1所述的备电调峰系统，其特征在于，所述电池装置包括由磷酸铁锂电池构成的电池组和电池管理器，所述电池管理器用以实时监测所述电池组的状态信息。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的备电调峰系统，其特征在于，还包括通讯装置，所述通讯装置与上层监控系统进行通讯以将所述备电调峰系统的运行状态信息上传到所述上层监控系统。

5.根据权利要求1所述的备电调峰系统，其特征在于，所述备电调峰系统的运行模式包括市电供电模式、削峰填谷模式和备电模式，其中，

当所述备电调峰系统运行在所述市电供电模式时，所述整流器、所述多个DC/DC变换器、所述汇流柜和所述用电负载形成第一供电回路以给所述用电负载供电，所述整流器、所述多个DC/DC变换器、所述汇流柜和所述电池装置形成第二供电回路以给所述电池装置充电。

6.根据权利要求5所述的备电调峰系统，其特征在于，当所述备电调峰系统运行在所述削峰填谷模式时，所述电网供电正常，并在负荷用电高峰阶段，将所述电网断开，所述供电装置停止工作，所述电池装置进行放电以给所述用电负载供电。

7.根据权利要求5所述的备电调峰系统，其特征在于，当所述备电调峰系统运行在所述备电模式时，所述电网断电，所述供电装置停止工作，所述电池装置进行放电以给所述用电负载中的预设负载供电。