CN207368661U - 储能网络系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种储能网络系统，其中，该储能网络系统包括：多个储能节点、用电设备、分布式可再生能源，其中：所述多个储能节点、所述用电设备和所述分布式可再生能源通过能源路由器接入公共输电母线；所述多个储能节点包括第一级储能节点和第二级储能节点，其中，所述第一级储能节点的响应速度高于所述第二级储能节点的响应速度。在上例中，因储能节点是分层设置的，从而可以提升网络运行安全性的目的，且储能节点通过能源路由器直接连接在公共输电母线上，可以自由增删储能节点，避免了单点失效的问题。

Description

储能网络系统

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种储能网络系统。

背景技术

目前，微电网的网络式储能系统一般都是一种集中式的储能体系，仅是将储能的物理装置加以分布化，并没有考虑不同层级的储能需求。这种集中式的储能体系会导致储能效果不好，资源得不到合理的分配和利用。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种储能网络系统，以实现分层构建储能网络，提升网络运行安全性的目的，该系统包括：多个储能节点、用电设备、分布式可再生能源，其中：

所述多个储能节点、所述用电设备和所述分布式可再生能源通过能源路由器接入公共输电母线；

所述多个储能节点包括第一级储能节点和第二级储能节点，其中，所述第一级储能节点的响应速度高于所述第二级储能节点的响应速度。

在一个实施方式中，每个第一级储能节点由节点集群组成，每个第二级储能节点由节点设备组成。

在一个实施方式中，所述第一级储能节点包括：毫秒级储能装置和秒级储能装置。

在一个实施方式中，所述第一级储能节点的容量大于等于需求侧在供给不足时预定时长的功能需求。

在一个实施方式中，所述多个储能节点中的各个单个子节点通过能源路由器接入公共输电母线。

在一个实施方式中，还包括：SDN控制器，用于根据策略调整所述储能网络系统的储供路径和优先级。

在上述实施例中，提供了一种设置有第一级储能节点和第二级储能节点的储能网络系统，其中，第一级储能节点的响应速度高于第二级储能节点的响应速度，即，储能节点是分层设置的，从而可以提升网络运行安全性的目的，且储能节点通过能源路由器直接连接在公共输电母线上，可以自由增删储能节点，避免了单点失效的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的储能网络系统的架构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的储能网络系统的工作方法的方法流程图；

图3是根据本实用新型实施例的储能网络系统的详细架构图；

图4是根据本实用新型实施例的需求侧状态转化示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

考虑到现有的储能网络系统难以得到精细化控制的控制粒度，且无法实现即插即拔的效果。在本例中，提供了一种储能网络系统，如图1所示，可以包括：多个储能节点101、用电设备102、分布式可再生能源103，其中：

多个储能节点101、所述用电设备102和所述分布式可再生能源103可以通过能源路由器104接入公共输电母线；

多个储能节点101包括第一级储能节点和第二级储能节点，其中，所述第一级储能节点的响应速度高于所述第二级储能节点的响应速度。

在实际实现的时候，上述的第一级储能节点可以是毫秒级储能装置和秒级储能装置，对于这些储能装置而言，响应速度比较快，但是存储能量较小，因此可以采用节点集群的方式，即，一个储能节点中设置多个子节点组成节点集群。上述的第二级储能节点可以是分钟级或者更长响应时间的储能装置组成，响应速度比较慢，但是总容量较大，性价比高，可以采用单节点的方式。即，每个第一级储能节点由节点集群组成，每个第二级储能节点由节点设备组成。

对于第一级储能节点的容量的设置，可以按照大于等于需求侧在供给不足时预定时长的功能需求的容量进行设置。

为了使得控制更为精细化，储能节点中的各个单个子节点可以通过能源路由器直接接入公共输电母线，这样对于子节点而言也可以实现插拔。

在一个实施方式中，上述储能网络系统还可以包括：SDN控制器，通过该SDN控制可以根据策略调整储能网络系统的储供路径和优先级。

基于上述的储能网络系统，可以按照如图2所示的方法进行工作，可以包括如下步骤：

步骤201：在储能网络系统处于充能或者供能的情况下，获取充能或供能需求；

步骤202：根据所述充能或供能需求，确定参与的储能节点的数量和优先级。

具体地，因为在设置储能节点的时候选择了两种储能节点：第一级储能节点和第二级储能节点。对于这两种储能节点，可以按照如下方式进行选择和控制，以实现根据所述充能或供能需求，确定参与的储能节点的数量和优先级，包括：

S1：在新增用电设备，且可再生能源发电能力小于当前的用电需求的情况下，确定新增用电设备的需要求持续时间；

S2：在需求持续时间小于等于预设时长的情况下，通过第一级储能节点供电；

S3：在需求持续时间大于预设时长的情况下，通过第二级储能节点供电。

即，如果当前需求不大，第一级储能节点就能满足的情况下，可以仅通过第一级储能节点供电，这样响应速度比较快。如果当前需求比较大，那么可以同时开启第二级储能节点，通过第一级储能节点和第二级储能节点一起进行供电，从而可以在满足响应速度的情况下，实现更为合理的资源分配。

在选择第一级节点供电或者选择第二级节点供电的情况下，也可以是选择其中的一部分节点供电，而并不需要每次都将所有的第一级节点都开启。具体的，在需求持续时间小于等于预设时长的情况下，通过第一级储能节点供电，可以包括：在需求持续时间小于等于预设时长的情况下，确定需要参与供电的第一级储能节点；控制确定的需要参与供电的第一级储能节点供电，从而可以有效节省资源，使得资源可以得到合理分配。

因为是去中心化的，为了使得各个节点可以知道其它储能节点的情况，那么多个储能节点之间可以相互通告自身的能力和状态变化。即，每个储能装置可以以约定的方式向网络上的其它设备通告自己的能力，也可以接收其它设备相应的通告信息。设备都可以是主动通告自己的能力和状态改变，这样在每个储能装置中都可以在本地建立起需求侧所有设备的能力和当前使用能力的影像。

对于需求侧而言，可以存在如下三种状态：

1)在可再生能源发电能力大于当前用电总需求的情况下，确定所述储能网络系统中的储能节点处于充能状态；

2)在可再生能源发电能力等于当前用电总需求的情况下，确定所述储能网络系统中的储能节点不工作；

3)在可再生能源发电能力小于当前用电总需求的情况下，确定所述储能网络系统中的储能节点处于供能状态。

下面结合一个具体实施例对上述方法进行说明，然而，值得注意的是，该具体实施例仅是为了更好地说明本申请，并不构成对本申请的不当限定。

本例采用在需求侧采用分布式可再生能源接入的即插即用分布式公共直流储能网络体系，通过储能分布式智能，其中，每个储能节点可自己决定是否参与储能，也可与其它节点协同，每个储能节点可以由储能单元组成集群。在实现的时候，可以采用SDN，根据需求重构储能路径，按照响应时间，储能装置经济性，合理利用多种储能，分层构建。

由于采用了即插即用的分布式储能网络体系，因此，不需要事先配置，可以自由增删储能节点，且不存在上位机和集中式储能装置，可以避免出现单点失效的问题，增加了网络运行的安全性。

进一步的，综合利用不同储能方式的分层构建，可以减少需求侧电网的电压波动，提高稳定恢复时间，同时还可以降低搭建成本。另外，通过采用SDN技术，可以动态重构储能路径，方便了储能需求管理。

具体的，储能网络由多个储能节点构成，每个储能节点经由能量路由器接入储能网络或者是储能节点直接接入公共输电母线。每个节点由多个模块化的储能装置构成储能集群。

下面对该储能系统进行具体说明如下：

1)划分储能网络。

储能网络由多个节点集群构成多层网络，如图3所示，该储能网络可以包括3级：第1级、第2级和第3级，其中，第1级由1A、1B、1C这三个节点集群组成，第2级由2A、2B这两个节点集群组成，第3级由3A组成。

在划分的时候，可以根据网络储能/供能的响应时间、储能装置的性价比(即，容量/价格比)、储能总容量等确定具体的层级划分。

在满足发、储、用的同时，需要减少需求侧的公共输电直流网络的电压波动，在用电负荷加大而可再生能源发电供给不足时，优先由需求侧储能网络供能。

由于储能方式的不同，不同储能方式最快响应需求的时间也不相同，相应的单位容量的性价比也是不同的。

一般情况下，具有最快响应时间的储能装置容量比较小，性价比也比较低，性价比较高的储能装置响应时间一般会比较长。因此，为了减少电压波动、提高综合储能性价比和使用效率，可以对多种储能方式综合使用，分层分级地构建储能网络系统。

对于储能装置而言，将响应时间分成毫秒、秒、分或更长时间。1级储能可以是由毫秒级储能装置组成的，总容量较小，性价比较低，可以由较多的集群节点构成。2级储能可以由秒级储能装置组成，性价比中等，总容量中等。3级可以由分钟或更长响应时间的储能装置组成，性价比较高，总容量较大。

其中，1级、2级储能系统容量设计需要满足整个需求侧在供给不足时的一段时间内的供能需求，直至第3级启用。

其中，第3级的容量设计可以根据发电计算周期的总储能能力需求、仅储能网络供能可续航时间、买电规模、售电时间段来进行规划。

由于1，2级具有较快的响应时间，因此，两者结合可以确保电网电压波动幅度较小，然后将第3级作为长时间供能和储能的保障。同时，储能网络第3级是售买电的关键支撑，也就是起到大容量相对长期的储备功能。

2)安全运维。

每一级都由多个节点组成，每个节点是一个集群。每个节点都通过能源路由器连接至需求侧的公共输电母线，每个节点集群中的单个子节点可以通过能源路由器接入集群节点的公共母线。

通过这种连接方式，使得当某个节点或是其子节点出现故障，或是受到攻击时，其它节点可以分担其功能，尤其采用冗余的备份节点时，需求侧的电网具有足够的健壮性。

3)能量供给分配和路由。

每个储能装置可以以约定的方式向网络上的其它设备(例如：发、储、用)通告自己的能力，也可以接收其它设备发出的通告信息。

其中，整个通讯网络可以是多主的，无中心的，设备都是主动通告自己的能力和状态改变。通过这种方式使得每个储能装置都可以在本地建立起需求侧所有的发、储、用设备的总能力和当前使用能力的影像。

考虑到需求侧包含分布式的可再生能源，因此，可以形成一个发、储、用网络，具体的，需求侧网络可以表现为如图4中的3个状态之一：

A：超平衡状态，即，可再生能源发电能力>当前用电总需求，储能设备储能中。

B：平衡状态，即，可再生能源发电能力＝当前用电总需求，储能设备不动作。

C：欠平衡状态，即，可再生能源发电能力<当前用电总需求，储能设备供能中。

具体的，当新增用电需求后，如果当前状态进入到欠平衡状态，则储能网络开始协同供能。如果新增设备通告的需求持续时间较短，由1级联合2级供能(此时，互相协商由哪些节点参与供能，不一定每一级的全部节点都参与)，否则，同时启动3级功能。

在储能时，优先对1级和2级进行充能。储能网络充能和供能时，需要确定总的充能或供能的功率匹配情况，可以根据匹配情况确定参与节点的数量和优先级，以确保动态平衡。

4)能量路由重构。

SDN控制器可以根据策略变更储能网络的储供路径和优先级，例如，将储能网络划分为关键域、非关键域、备份域。SDN控制器可以配置关键域和非关键域的工作时间、轮换时间、充放电频率和日程，还可以控制备份域和工作域的切换时间、轮换周期，以保证可用性、健壮性、平衡充放电次数以均衡储能装置工作寿命等。在前面策略之上，再辅以优先级控制。即，由SDN控制参与的储能装置，以实现动态储能路径。

5)智能。

储能网络可以根据运维经验和数据，运用机器学习和深度学习，发现模式，通过SDN控制器来优化运维。

在上例中，通过使用能源路由器可以使得网络具备备精细的控制粒度，可以很简单地实现即插即用。通过分层设置储能节点的方式，可以根据不同储能装置的特性来综合使用，以达到最高的性价比。通过SDN的设置，可以方便统一管理储能路由重构，而需要手工对每个节点逐点配置，通过设置机器学习等功能，可以使得已有的经验得到有效利用，从而实现自动优化。通过划分关键域、非关键域、备份域；或是其中二者任意组合，这样提升网络运行的安全性和健壮性。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型实施例实现了如下技术效果：提供了一种设置有第一级储能节点和第二级储能节点的储能网络系统，其中，第一级储能节点的响应速度高于第二级储能节点的响应速度，即，储能节点是分层设置的，从而可以提升网络运行安全性的目的，且储能节点通过能源路由器直接连接在公共输电母线上，可以自由增删储能节点，避免了单点失效的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种储能网络系统，其特征在于，包括：多个储能节点、用电设备、分布式可再生能源，其中：

所述多个储能节点、所述用电设备和所述分布式可再生能源通过能源路由器接入公共输电母线；

所述多个储能节点包括第一级储能节点和第二级储能节点，其中，所述第一级储能节点的响应速度高于所述第二级储能节点的响应速度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每个第一级储能节点由节点集群组成，每个第二级储能节点由节点设备组成。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一级储能节点包括：毫秒级储能装置和秒级储能装置。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一级储能节点的容量大于等于需求侧在供给不足时预定时长的功能需求。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个储能节点中的各个单个子节点通过能源路由器接入公共输电母线。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：SDN控制器，用于根据策略调整所述储能网络系统的储供路径和优先级。