CN205123276U - 基于模块化设计的储能及能量变换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于模块化设计的储能及能量变换装置，包括模块化设计的一个或者多个由储能元件组和直流/直流变换单元组成的储能单元，直流汇流单元和一个或者多个直流/交流变换单元。其中，储能元件组与直流/直流变换单元的一端相连，直流/直流变换单元的另外一端与直流汇流单元相连，直流/交流变换单元的直流端与直流汇流单元相连，直流/交流变换单元的交流端与电网或者负载相连。本实用新型具有模块化，易维护，可靠性高，易扩容，应用范围广的优点。针对具体应用，当直流/交流变换单元与电网相连时，具有稳定电网电压，提高电源质量的优点，当直流/交流变换单元与负载相连时，具有吸收回馈能量，节约能源的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种储能及能量变换系统，具体地说，涉及基于一种基于模块化设计的储能及能量变换装置。
背景技术
当前，在各种储能及能量变换系统中，多采用集中式的转换方式，即采用单一的直流/直流变换单元和直流交流变换单元，这种方法有以下缺点：不易扩容，当增加容量时需要设计新的变流器；可靠性低，单一变换器没有冗余；应用范围窄，当需要采用混合储能元件时（比如超级电容与电池混合），由于不同储能元件的充放电特性不同，单一变换器无法满足要求。因此，单一变换器设计的问题日益凸显，而模块化的设计可以很好的解决上述问题，带来易维护，可靠性高，易扩容，应用范围广的优点；并且，通过直流汇流单元将各个模块汇集在一起，针对电网和负载的具体应用，可以带来稳定电网电压，提高电源质量，吸收回馈能量，节约能源的优点；因而，本实用新型在储能及能量变换应用领域中具有较大的理论研究和实际推广的意义。
发明内容
本实用新型的目的，在于克服上述问题，提供一种易维护，可靠性高，易扩容，应用范围广的储能及能量变换装置。
本实用新型的一种基于模块化设计的储能及能量变换装置，包括模块化的储能单元、直流汇流单元、模块化的直流/交流变换单元、电网或者负载，储能单元的输出与直流汇流单元相连，直流/交流变换单元的直流端与直流汇流单元相连，直流/交流变换单元的交流端与电网或者负载相连；
所述模块化的储能单元，包括储能元件组和直流/直流变换单元，其中储能元件组与直流/直流变换单元的一端相连，直流/直流变换单元的另外一端与直流汇流单元相连。
所述的储能元件组，可以为电解电容，超级电容，离子电池，燃料电池，超导储能、飞轮储能等任意类型的储能元件组成，每个储能元件组可以是一种储能元件或者多种储能元件的组合。
所述的直流/直流变换单元，对储能元件组进行充电及放电的管理和控制。其可以是双向或者单向直流/直流变换器，变换器电路可以是升压和/或降压电路，直流/直流变换单元也可以是直通单元，即等压电路。
所述直流汇流单元，将储能单元和直流/交流变换单元的直流端汇集，其中储能单元、直流/交流变换单元与所述直流汇流单元的连接方式，可以是直通连接，通过接触器、保险连接或者通过空气开关等器件连接。
所述直流/交流变换单元的直流端与直流汇流单元相连，其交流端与电网或者负载相连，其可以是单向或者双向变换器，其交流端可以是单相或者多相。
所述的电网或者负载与直流/交流变换单元相连，当其为电网时，可以通过变压器隔离，直接相连或者通过接触器、空气开关或者保险等器件相连；当其为负载时，负载可以是异步电机、同步电机、永磁电机等各种电机类负载，也可以是各种其他类负载。
本实用新型与现有技术相比具有以下明显优点：
1、可靠性高、易维护：和传统储能与能量转换系统相比，模块化设计便于采用冗余设计而提高可靠性，维护时只需要对单个模块进行，维护简单容易。
2、模块化、易扩容：和传统储能与能量转换系统相比，模块化设计便于扩容，扩容时只需增加模块数量。
3、应用范围广：针对各种储能元件的特性，选择不同的充电放电控制算法，可以适用于各种储能元件；针对不同的负载特性和要求，采用不同的控制策略以应对负载要求。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构图；
图中标号：C1～Cn-储能单元、2-直流汇流单元、B1～Bm-直流/交流变换单元、3-电源或者负载、C1.1～Cn.1-储能元件组、C1.2～Cn.2-直流/直流变换电路。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实施例和附图对本实用新型作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。
如图1所示的一种基于模块化设计的储能及能量变换装置的具体实施方式：包括模块化的储能单元C1～Cn、直流汇流单元2、模块化的直流/交流变换单元B1～Bm，电网或者负载3，储能单元C1～Cn的输出与直流汇流单元2相连，直流/交流变换单元B1～Bm的直流端与直流汇流单元2相连，直流/交流变换单元B1～Bm的交流端与电网或者负载3相连；
所述模块化的储能单元C1～Cn包括储能元件组C1.1～Cn.1和直流/直流变换单元C1.2～Cn.2，其中储能元件组C1.1～Cn.1与直流/直流变换单元C1.2～Cn.2的一端相连，直流/直流变换单元C1.2～Cn.2的另外一端与直流汇流单元（2）相连；
所述的储能元件组C1.1～Cn.1，可以为电解电容，超级电容，离子电池，燃料电池，超导储能、飞轮储能等任意类型的储能元件组成，每个储能元件组C1.1～Cn.1可以是一种储能元件或者多种储能元件的组合。
所述的直流/直流变换单元C1.2～Cn.2，对储能元件组C1.1～Cn.1进行充电及放电的管理和控制。其可以是双向或者单向直流/直流变换器，变换器电路可以是升压和/或降压电路，直流/直流变换单元也可以是直通单元，即等压电路。
所述直流汇流单元2将储能单元C1～Cn和直流/交流变换单元B1～Bm的直流端汇集，其中储能单元C1～Cn、直流/交流变换单元B1～Bm与所述直流汇流单元2的连接方式，可以是直通连接，通过接触器、保险连接或者通过空气开关等器件连接。
所述直流/交流变换单元B1～Bm的直流端与直流汇流单元2相连，其交流端与电网或者负载3相连，其可以是单向或者双向变换器，其交流端可以是单相或者多相；
所述的电网或者负载3与直流/交流变换单元B1～Bm相连，当其为电网时，可以通过变压器隔离，直接相连或者通过接触器、空气开关或者保险等器件相连；当其为负载时，负载可以是异步电机、同步电机、永磁电机等各种电机类负载，也可以是各种其他类负载；
综上所述，本实用新型具有以下明显优点：
1、可靠性高、易维护：和传统储能与能量转换系统相比，模块化设计便于采用冗余设计而提高可靠性，维护时只需要对单个模块进行，维护简单容易。
2、模块化、易扩容：和传统储能与能量转换系统相比，模块化设计便于扩容，扩容时只需增加模块数量。
3、应用范围广：针对各种储能元件的特性，选择不同的充电放电控制算法，可以适用于各种储能元件；针对不同的负载特性和要求，采用不同的控制策略以应对负载要求。
申请人又一声明，本实用新型通过上述实施例来说明本实用新型的实现方法及装置结构，但本实用新型并不局限于上述实施方式，即不意味着本实用新型必须依赖上述方法及结构才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本实用新型的任何改进，对本实用新型所选用实现方法等效替换及步骤的添加、具体方式的选择等，均落在本实用新型的保护范围和公开的范围之内。本实用新型并不限于上述实施方式，凡采用和本实用新型相似结构及其方法来实现本实用新型目的的所有方式，均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种基于模块化设计的储能及能量变换装置，其特征在于：包括模块化的储能单元（C1～Cn）、直流汇流单元（2）、模块化的直流/交流变换单元（B1～Bm）和电网或者负载（3），所述储能单元（C1～Cn）的输出与直流汇流单元（2）相连，所述直流/交流变换单元（B1～Bm）的直流端与直流汇流单元（2）相连，所述直流/交流变换单元（B1～Bm）的交流端与电网或者负载（3）相连。
2.根据权利要求1所述一种基于模块化设计的储能及能量变换装置，其特征在于：所述模块化的储能单元（C1～Cn）包括储能元件组（C1.1～Cn.1）和直流/直流变换单元（C1.2～Cn.2），其中储能元件组（C1.1～Cn.1）与直流/直流变换单元（C1.2～Cn.2）的一端相连，所述直流/直流变换单元（C1.2～Cn.2）的另外一端与直流汇流单元（2）相连。
3.根据权利要求2所述一种基于模块化设计的储能及能量变换装置，其特征在于：所述储能元件组（C1.1～Cn.1）为电解电容、超级电容、离子电池、燃料电池、超导储能或飞轮储能的储能元件组成，每个储能元件组为一种储能元件或者多种储能元件的组合。
4.根据权利要求2所述一种基于模块化设计的储能及能量变换装置，其特征在于：所述直流/直流变换单元（C1.2～Cn.2），为双向或者单向变换器，所述变换器电路为升压和/或降压电路，所述直流/直流变换单元为直通单元，即等压电路。
5.根据权利要求1所述一种基于模块化设计的储能及能量变换装置，其特征在于：所述直流汇流单元（2）将储能单元（C1～Cn）和直流/交流变换单元（B1～Bm）的直流端汇集，其中储能单元（C1～Cn）、直流/交流变换单元（B1～Bm）与所述直流汇流单元（2）的连接方式，为直通连接，通过接触器、保险连接或者通过空气开关器件连接。
6.根据权利要求1所述一种基于模块化设计的储能及能量变换装置，其特征在于：所述直流/交流变换单元（B1～Bm）的直流端为单向或者双向变换器，交流端为单相或者多相变换器。
7.根据权利要求1所述一种基于模块化设计的储能及能量变换装置，其特征在于：所述的电网或者负载（3）与直流/交流变换单元（B1～Bm）的交流端相连，当其为电网时，通过变压器隔离，直接相连或者通过接触器、空气开关或者保险器件相连；当其为负载时，负载为异步电机、同步电机或永磁电机。
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| CN201520902210.XU CN205123276U (zh) | 2015-11-13 | 2015-11-13 | 基于模块化设计的储能及能量变换装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN106385044A (zh) * | 2016-09-30 | 2017-02-08 | 安徽工程大学 | 用于风电场发电计划跟踪的复合储能控制系统及其控制方法 |
| CN112968370A (zh) * | 2021-01-29 | 2021-06-15 | 福建永福电力设计股份有限公司 | 一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法 |
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| CN106385044B (zh) * | 2016-09-30 | 2018-08-17 | 安徽工程大学 | 用于风电场发电计划跟踪的复合储能控制系统及其控制方法 |
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| CN112968370B (zh) * | 2021-01-29 | 2023-03-03 | 福建永福电力设计股份有限公司 | 一种户外液冷高压标准储能子单元布置方法 |
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