CN207753461U - 储能式站用电源系统和变电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种储能式站用电源系统和变电站，涉及电力技术领域，该储能式站用电源系统包括站用直流电源系统中的蓄电池和放电装置；该放电装置的两端分别与交流侧线路和蓄电池连接；该放电装置用于将蓄电池的电能输出至交流侧线路。本实用新型实施例提供的储能式站用电源系统和控制方法，将站用直流电源系统中的蓄电池通过放电装置与交流侧线路连接，在电力系统发生波动时，由该蓄电池进行充放电，使其作为备用直流电源的同时，可以接入交流线路提供电能，从而具备储能载体削峰填谷的作用。同时在蓄电池的充放电过程中可以发现电池开路、短路、落后单体等问题，减少事故的发生。

Description

储能式站用电源系统和变电站

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，尤其是涉及一种储能式站用电源系统和变电站。

背景技术

随着社会经济的发展，对电力的依赖程度越来越大。一方面，电网负荷迅速增长，峰谷差不断加大，而电网的发电厂以火电为主，调峰能力受到限制且调峰成本较高，同时电厂的建设规模必须满足负荷高峰时的用电需求，使得投资效率较低。由于用户端负荷的随机性，增加调峰、调频电厂容易造成整体效率低下，而单独增加储能系统进行削峰填谷暂不具备经济性，建抽水蓄能电站等方式又受限于地理条件。

另一方面，站用直流系统中的蓄电池作为备用电源，对保障站用直流安全起着重要作用。蓄电池基本处于浮充备用状态，未能有效利用蓄电池的循环次数。对于磷酸铁锂电池超过5000次以上的循环次数浪费会更显著。而蓄电池浮充状态下的端电压与容量无对应关系，即使性能很差的蓄电池在浮充状态下也可能测得合格的电压。因此难以掌握蓄电池处于浮充状态下的健康状况。为此投入大量人力、设备每年进行全容量的人工核容试验。

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

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种储能式站用电源系统和变电站，激活站用电源系统中的蓄电池，使其起到储能载体削峰填谷的作用。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种储能式站用电源系统，包括站用直流电源系统中的蓄电池和放电装置；该放电装置的两端分别与交流侧线路和蓄电池连接；该放电装置用于将蓄电池的电能输出至交流侧线路。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，放电装置为有源逆变模块；系统还包括充电模块，充电模块分别与交流侧线路和蓄电池连接，用于向蓄电池充电。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，还包括储能蓄电池，储能蓄电池与交流侧线路连接。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，蓄电池包括多个，每个蓄电池均与有源逆变模块和充电模块连接。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，放电装置为双向AC/DC模块；双向AC/DC模块还用于向蓄电池充电。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，放电装置包括双向AC/DC模块和双向DC/DC模块；双向DC/DC模块分别与蓄电池和双向AC/DC模块连接；双向AC/DC模块和双向DC/DC模块还用于向蓄电池充电。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本实用新型实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，蓄电池包括多个，每个蓄电池分别与一个双向DC/DC模块连接。

结合第一方面及其第一至第六种可能的实施方式之一，本实用新型实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，放电装置与蓄电池之间还设置有直流侧线路；放电装置和蓄电池均与直流侧线路连接。

结合第一方面及其第一至第六种可能的实施方式之一，本实用新型实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，蓄电池包括多个并联的单体蓄电池组，每个单体蓄电池组包括多个串联的单体蓄电池。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种变电站，包括上述第一方面及其各可能的实施方式任一项提供的储能式站用电源系统。

本实用新型实施例带来了以下有益效果：

本实用新型实施例提供的储能式站用电源系统和变电站，将站用直流电源系统中的蓄电池通过放电装置与交流侧线路连接，在电力系统发生波动时，由该蓄电池进行充放电，使其作为备用直流电源的同时，可以接入交流线路提供电能，从而具备储能载体削峰填谷的作用。同时在蓄电池的充放电过程中可以发现电池开路、短路、落后单体等问题，避免原来长期浮充备用状态下无法检测电池好坏的问题，可以提前发现蓄电池的问题，减少事故的发生。

本公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种储能式站用电源系统的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种储能式站用电源系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种储能式站用电源系统的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的另一种储能式站用电源系统的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的另一种储能式站用电源系统的结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的另一种储能式站用电源系统的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种储能式站用电源控制方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

现有的削峰填谷方式受限于地理条件或者经济成本问题，有很大的局限性。同时，变电站用直流电源系统包括蓄电池，直流电源系统在变电站中为控制、信号、继电保护、自动装置及事故照明等提供可靠的直流电源，它还为操作提供可靠的操作电源。直流系统的可靠与否，对变电站的安全运行起着至关重要的作用，是变电站安全运行的保证。然而站用电源系统中最重要的蓄电池绝大部分时间处于备用状态，利用率低；蓄电池健康状态在浮充下很难检测，如果存在问题则容易出现事故。

基于此，本实用新型实施例提供的一种储能式站用电源系统和变电站，可以激活站用电源系统中的蓄电池，使其作为备用直流电源的同时，具备储能载体削峰填谷的作用。考虑220V/500Ah的蓄电池，其储存的能量为110KWh；深圳地区2百多座变电站，全部蓄电池储能达20MWh；广东地区2千多座变电站，全部蓄电池储能达200MWh；全国2万多座变电站，全部蓄电池储能达2GWh。因此具有极大的存储容量。

为便于对本实施例进行理解，首先对本实用新型实施例所公开的一种储能式站用电源系统进行详细介绍。

实施例1

本实用新型实施例提供了一种储能式站用电源系统，包括站用直流电源系统中的蓄电池和放电装置。

其中，蓄电池通过变电站的交流系统进行充电，例如可以在交流系统和蓄电池之间连接有充电模块，该充电模块可以将交流电转换成直流电。在需要备用的蓄电池进行直流供电时，可以通过直流系统的线路输出直流电。上述放电装置两端分别与交流侧线路和蓄电池连接，用于将蓄电池的电能输出至交流侧线路。该放电装置包括将直流转换交流的转换模块。放电装置与蓄电池之间还设置有直流侧线路，放电装置和蓄电池均与直流侧线路连接。

本实用新型实施例提供的储能式站用电源系统，将站用直流电源系统中的蓄电池通过放电装置与交流侧线路连接，在电力系统发生波动时，由该蓄电池进行充放电，使其作为备用直流电源的同时，可以接入交流线路提供电能，从而具备储能载体削峰填谷的作用。

为不影响备用直流电源的可靠性，可以适当增加蓄电池的容量。为满足储能系统充放电循环次数的增加，将原有铅酸蓄电池改为铅碳电池或磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池不含重金属，若站用电源全部采用磷酸铁锂电池，对环保具有较大益处。

另一方面，在蓄电池的充放电过程中可以发现电池开路、短路、落后单体等问题，避免原来长期浮充备用状态下无法检测电池好坏的问题，可以提前发现蓄电池的问题，减少事故的发生。

实施例2

本实用新型实施例提供了一种储能式站用电源系统，包括站用直流电源系统中的蓄电池和放电装置。

参见图1所示的储能式站用电源系统的结构示意图，其中以蓄电池连接220/110Vdc线路为例进行说明。在本实施例中放电装置为有源逆变模块。在蓄电池与交流线路之间还设置有充电模块，该充电模块分别与交流侧线路和蓄电池连接，用于向蓄电池充电。蓄电池包括多个串联的单体蓄电池。

上述方案可以在现有的变电站直流、交流系统的基础上进行改造。如图1所示，在现有串联式直流电源的基础上，增加有源逆变模块。在需要给蓄电池充电时，有源逆变模块处于待机状态；在需要蓄电池放电时，通过监控调低充电模块电压，有源逆变模块将蓄电池的能量回馈到380V交流侧。

上述方案在现有系统上进行小改动，可靠性高。

实施例3

本实用新型实施例提供了一种储能式站用电源系统，包括站用直流电源系统中的蓄电池和放电装置，还包括储能蓄电池，该储能蓄电池与交流侧线路连接。

参见图2所示的储能式站用电源系统的结构示意图，放电装置为有源逆变模块在图1的基础上还增加了一组储能蓄电池，用于储能，可以选择大容量储能电池。当交流停电时，该大容量储能电池可为全站低压侧交流负荷提供用电和为直流系统提供充电电源，大幅提高直流系统可靠性。该储能蓄电池链接有PCS(Power Control System，储能变流器)，可以控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。

参见图3所示的储能式站用电源系统的结构示意图，在图2的基础上增加了一组蓄电池，该蓄电池可以与站用直流电源系统中的蓄电池相同。在图3中，两组220/110Vdc蓄电池，容量为500Ah～1000Ah，运行时一组作为直流后备电源，另一组作储能充放电，两组轮换，可以确保直流电源的可靠性。

实施例4

本实用新型实施例提供了一种储能式站用电源系统，在上述图3的基础上增加一组蓄电池、有源逆变模块和充电模块。

如图4所示，该储能式站用电源系统包括三组220/110Vdc蓄电池，容量为500Ah～1000Ah，运行时其中两组作直流后备电源，另一组做储能放电，三组轮换，可以确保直流电源的可靠性。

实施例5

本实用新型实施例提供了一种储能式站用电源系统，包括站用直流电源系统中的蓄电池和放电装置。

参见图5所示的储能式站用电源系统的结构示意图，放电装置为双向AC/DC模块，该双向AC/DC模块不但可以将蓄电池的电能输出至交流侧线路(即放电)，还用于向蓄电池充电。

上述方案可以在现有串联式直流电源基础上，将充电模块改为双向AC/DC模块。需要给蓄电池充电时，双向AC/DC模块处于整流工作状态；需要蓄电池放电时，双向AC/DC模块处于逆变工作状态，将蓄电池的能量回馈到380V交流侧。上述方案可以包括更少的部件，系统简洁。

实施例6

本实用新型实施例提供了一种储能式站用电源系统，包括站用直流电源系统中的蓄电池和放电装置。

参见图6所示的储能式站用电源系统的结构示意图，放电装置包括双向AC/DC模块和双向DC/DC模块。其中，双向DC/DC模块分别与蓄电池和双向AC/DC模块连接。双向AC/DC模块和双向DC/DC模块还用于向蓄电池充电。

蓄电池包括多个，每个蓄电池分别与一个双向DC/DC模块连接。在图3中以蓄电池包括两个为例进行说明。蓄电池可以包括多个并联的单体蓄电池组，每个单体蓄电池组可以包括多个串联的单体蓄电池。

上述方案采用间接并联式蓄电池结构，12V～48V的电池升压至220V/110V直流，同时采用双向AC/DC模块。需要给蓄电池充电时，双向AC/DC模块处于整流工作状态，同时双向DC/DC模块处于降压工作状态。需要蓄电池放电时，双向AC/DC模块处于逆变工作状态，同时双向DC/DC模块处于升压工作状态，将蓄电池的能量回馈到380V交流侧。蓄电池通过先串联再并联的方式，减少串联节数，大大降低一致性要求。

实施例7

本实用新型实施例提供了一种储能式站用电源控制方法，该储能式站用电源包括站用直流电源系统中的蓄电池、充电模块和放电模块，参见图7所示的储能式站用电源控制方法的流程示意图，该方法包括如下步骤：

步骤S702，当蓄电池需要放电时，控制放电模块将蓄电池的电能输出至交流侧线路。

步骤S704，当蓄电池需要充电时，控制充电模块向蓄电池充电。

可以由变电站的控制系统或独立的控制系统对蓄电池的充放电状态进行判断，并控制放电模块和充电模块进行充放电。

本实用新型实施例提供的储能式站用电源控制方法，站用直流电源系统中的蓄电池通过放电装置与交流侧线路连接，在电力系统发生波动时，由该蓄电池进行充放电，使其作为备用直流电源的同时，可以接入交流线路提供电能，从而具备储能载体削峰填谷的作用。

本实用新型实施例还提供一种变电站，包括上述实施例提供的储能式站用电源系统。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种储能式站用电源系统，其特征在于，包括站用直流电源系统中的蓄电池和放电装置；

所述放电装置的两端分别与交流侧线路和所述蓄电池连接；

所述放电装置用于将所述蓄电池的电能输出至所述交流侧线路。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述放电装置为有源逆变模块；

所述系统还包括充电模块，所述充电模块分别与交流侧线路和所述蓄电池连接，用于向所述蓄电池充电。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括储能蓄电池，所述储能蓄电池与所述交流侧线路连接。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述蓄电池包括多个，每个所述蓄电池均与所述有源逆变模块和所述充电模块连接。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述放电装置为双向AC/DC模块；所述双向AC/DC模块还用于向所述蓄电池充电。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述放电装置包括双向AC/DC模块和双向DC/DC模块；

所述双向DC/DC模块分别与所述蓄电池和所述双向AC/DC模块连接；

所述双向AC/DC模块和所述双向DC/DC模块还用于向所述蓄电池充电。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述蓄电池包括多个，每个所述蓄电池分别与一个所述双向DC/DC模块连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述放电装置与所述蓄电池之间还设置有直流侧线路；

所述放电装置和所述蓄电池均与所述直流侧线路连接。

9.根据权利要求1-7任一项所述的系统，其特征在于，所述蓄电池包括多个并联的单体蓄电池组，每个所述单体蓄电池组包括多个串联的单体蓄电池。

10.一种变电站，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的储能式站用电源系统。