CN208001184U - 一种能源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能源系统，应用于能源技术领域。本实用新型中，能源系统包括：能量转换设备，包括干接点输入端口；电池及管理设备，包括干接点输出端口，所述干接点输出端口与所述干接点输入端口连接；发电设备；用电设备；所述能量转换设备分别与所述电池及管理设备、所述发电设备、所述用电设备连接。因此，本实用新型提供的技术方案能够在一定程度上降低通信成本并简化通信系统架构，提高系统运行效率。

Description

一种能源系统

【技术领域】

本实用新型涉及能源技术领域，尤其涉及一种能源系统。

【背景技术】

目前，新能源发电设备一般通过能量转换设备与用电设备、电池及管理设备进行能量交换，其中，新能源发电设备可以通过能量转换设备为用电设备和/或电池及管理设备进行供电，以及，电池及管理设备还可以通过能量转换设备为用电设备进行供电。在实际的应用场景中，电池及管理设备一般通过控制器局域网络(Controller Area Network，CAN)、以太网(Ethernet)等方式进行通信。

在实现本实用新型过程中，实用新型人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的通信方式，需要在电池及管理设备、能量转换设备中设置相连接的总线，并且，通过总线上传递的数据进行交互，这种通信方式的成本较高，并且由于通信的复杂程度较高，需要调度中心调度整个系统才能实现能量交换过程，实现方式复杂且效率较低。

【实用新型内容】

有鉴于此，本实用新型提供了一种能源系统，用以在一定程度上降低通信成本并简化通信系统架构，提高系统运行效率。

一方面，本实用新型提供了一种能源系统，包括：

能量转换设备，包括干接点输入端口；

电池及管理设备，包括干接点输出端口，所述干接点输出端口与所述干接点输入端口连接；

发电设备；

用电设备；

所述能量转换设备分别与所述电池及管理设备、所述发电设备、所述用电设备连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述干接点输入端口与所述干接点输出端口之间通过干接点信号进行通信。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述干接点信号包括以下信号中的至少一种：

放电使能信号，用于指示对所述电池及管理设备进行放电；

充电使能信号，用于指示对所述电池及管理设备进行充电；

降额使能信号，用于指示按照指定范围对所述电池及管理设备进行放电或充电。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述能量转换设备包括：

控制器；

多个直流转换器；

所述控制器与所述多个直流转换器分别连接，且所述控制器与所述干接点输入端口连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述能量转换设备还包括：

第一直流转换器，所述第一直流转换器的输入端与所述发电设备连接，所述第一直流转换器的输出端与所述电池及管理设备连接；

第二直流转换器，所述第二直流转换器的输入端与所述发电设备连接；

第三直流转换器，所述第三直流转换器的输入端与所述电池及管理设备连接；

第四直流转换器，所述第四直流转换器的输入端与所述第二直流转换器的输出端、所述第三直流转换器的输出端连接，所述第四直流转换器的输出端与所述用电设备连接；

所述控制器，与所述干接点输入端口连接；以及，与所述第一直流转换器的驱动端、所述第二直流转换器的驱动端、所述第三直流转换器的驱动端、所述第四直流转换器的驱动端均连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述能量转换设备还包括：

第五直流转换器，所述第五直流转换器的输入端与所述发电设备连接；

第六直流转换器，所述第六直流转换器的第一输入输出端与所述电池及管理设备连接；

第七直流转换器，所述第七直流转换器的输入端与所述第五直流转换器的输出端、所述第六直流转换器的第二输入输出端连接，所述第七直流转换器的输出端与所述用电设备连接；

所述控制器，与所述干接点输入端口连接；以及，与所述第五直流转换器的驱动端、所述第六直流转换器的驱动端、所述第七直流转换器的驱动端均连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述电池及管理设备还包括：

电池；

电池管理装置，与所述电池连接。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述发电设备包括新能源发电设备。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述用电设备包括：至少一个负载；

当所述负载的数目为多个时，多个负载的优先级相同或不完全相同。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述能源系统还包括：

负载开关，连接于所述能量转换设备与所述用电设备之间。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下有益效果：

本实用新型中，能量转换设备分别与电池及管理设备、发电设备、用电设备连接，因此，通过能量转换设备进行能量转换，可以实现电池及管理设备、发电设备、用电设备之间的能量交互；并且，能量转换设备与电池及管理设备之间具备相互连接的干接点端口，因此，能量转换设备与电池及管理设备之间可以通过干接点的方式进行通信，这样，无需进行通信总线上的数据交互，也不需要调度中心对整个系统进行调度，极大地简化了能源系统中的通信系统的架构，在满足通信需求的同时，能够使得该能源系统更加简单可靠，降低了设备成本与维护成本。因此，本实用新型提供的技术方案能够在一定程度上降低通信成本并简化通信系统架构，提高系统运行效率。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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它的附图。

图1是本实用新型所提供的能源系统的实施例一的结构示意图；

图2是本实用新型所提供的能源系统的实施例二的结构示意图；

图3是本实用新型所提供的能源系统的实施例三的结构示意图。

【具体实施方式】

为了更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图对本实用新型进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本实用新型。在本实用新型和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，尽管在本实用新型中可能采用术语第一、第二、第三等来描述直流转换器等，但这些直流转换器不应限于这些术语。这些术语仅用来将直流转换器彼此区分开。例如，在不脱离本实用新型范围的情况下，第一直流转换器也可以被称为第二直流转换器，类似地，第二直流转换器也可以被称为第一直流转换器。

取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”或“响应于检测”。类似地，取决于语境，短语“如果确定”或“如果检测(陈述的条件或事件)”可以被解释成为“当确定时”或“响应于确定”或“当检测(陈述的条件或事件)时”或“响应于检测(陈述的条件或事件)”。

针对现有技术中所存在的能源系统中通信系统架构复杂且成本较高的问题，本实用新型提供了如下解决思路：在能源系统中需要进行通信的设备间设置干接点端口，通过干接点信号实现通信目的，以简化通信架构并降低成本。

在该思路的引导下，本方案实施例提供了以下可行的实施方案。

本实用新型给出一种能源系统。

具体的，请参考图1，其为本实用新型所提供的能源系统的实施例一的结构示意图，该能源系统100包括：

能量转换设备110，包括干接点输入端口111；

电池及管理设备120，包括干接点输出端口121，干接点输出端口121与干接点输入端口111连接；

发电设备130；

用电设备140；

其中，能量转换设备110分别与电池及管理设备120、发电设备130、用电设备140连接。

本实用新型中所涉及的粗线箭头均表示能量流动方向，细线箭头表示干接点信号的传递方向，之后不再赘述。

本实用新型中，干接点输入端口111与干接点输出端口121之间通过干接点信号进行通信。相较于现有技术中常用的数据信号的通信方式，干接点信号既能够满足通信需求，又能够简化通信、节约成本。

在具体实现过程中，能量转换设备110可以为过程控制系统(ProcessControlSystem，PCS)。

在一个具体的实现场景中，电池及管理设备可以包括：

电池(Pack)；

电池管理装置(Battery Management System，BMS)，与电池连接。干接点输出端口可以设置于电池管理装置中。

其中，电池用于存储电能，电池管理装置用于监控电池的状态，并在预设的条件下，输出干接点信号至能量转换设备。其中，本实用新型对于发送干接点信号的预设条件无特别限定。

在这种应用场景中，电池及管理设备120既可以作为用电设备的一种，由发电设备130为其供电；或者，当发电设备130异常或一些指定场景中，电池及管理设备120可以作为供电设备，由电池及管理设备120为用电设备140进行供电。

基于此，干接点信号可以包括但不限于以下信号中的至少一种：

放电使能信号(D Enable)，用于指示对电池及管理设备进行放电；

充电使能信号(C Enable)，用于指示对电池及管理设备进行充电；

降额使能信号(Derating)，用于指示按照指定范围对电池及管理设备进行放电或充电。其中，指定范围可以包括但不限于：指定电压范围、指定电流范围与指定电量范围中的至少一个。在具体实现时，指定范围的预设方式可以通过预设阈值的方式实现。

在实际应用场景中，上述三种干接点信号可以同时发送，或者，也可以发送其中的一个，本实用新型对此无特别限定。

以下，对能量转换设备的结构进行具体说明。本实用新型中，能量转换设备中包括：

控制器；

多个直流转换器；

控制器与多个直流转换器分别连接，且控制器与干接点输入端口连接。

其中，在如图1所示的能源系统100中，能量转换设备110用于进行能量转换，以便于将发电设备130输入的电能进行能量转换后，输出的电能能够满足用电设备140、电池及管理设备120的需求(电压、电流、频率等)。

其中，能量转换设备110中的能量传递线路可以包括以下三种：A、发电设备130通过能量转换设备110为电池及管理设备120供电；B、发电设备130通过能量转换设备110为用电设备140供电；C、电池及管理设备120通过能量转换设备110为用电设备140供电。

本实用新型给出以下两种具体的实现方式：

第一种，请参考图2，其为本实用新型所提供的能源系统的实施例二的结构示意图，该能源系统100中的能量转换设备110还包括：

第一直流转换器(DC-DC)112，第一直流转换器112的输入端与发电设备130连接，第一直流转换器112的输出端与电池及管理设备120连接；

第二直流转换器113，第二直流转换器113的输入端与发电设备130连接；

第三直流转换器114，第三直流转换器114的输入端与电池及管理设备120连接；

第四直流转换器115，第四直流转换器115的输入端与第二直流转换器113的输出端、第三直流转换器114的输出端连接，第四直流转换器115的输出端与用电设备140连接；

控制器116，与干接点输入端口111连接；以及，与第一直流转换器112的驱动端、第二直流转换器113的驱动端、第三直流转换器114的驱动端、第四直流转换器115的驱动端均连接。

如此，在如图2所示的能源系统100中，发电设备130可以通过第一直流转换器112为电池及管理设备120供电；发电设备130还可以通过第二直流转换器113、第四直流转换器115为用电设备140供电；电池及管理设备120可以通过第三直流转换器114、第四直流转换器115为用电设备140供电。

并且，控制器116可以通过干接点输入端口111与电池及管理设备120进行通信，并基于接收到的干接点信号实现对第一直流转换器112、第二直流转换器113、第三直流转换器114、第四直流转换器115的驱动控制。

第二种，请参考图3，其为本实用新型所提供的能源系统的实施例三的结构示意图，该能源系统100中的能量转换设备110还包括：

第五直流转换器117，第五直流转换器117的输入端与发电设备130连接；

第六直流转换器118，第六直流转换器118的第一输入输出端与电池及管理设备120连接；

第七直流转换器119，第七直流转换器119的输入端与第五直流转换器117的输出端、第六直流转换器118的第二输入输出端连接，第七直流转换器的输出端与用电设备140连接；

控制器116，与干接点输入端口111连接；以及，与第五直流转换器117的驱动端、第六直流转换器118的驱动端、第七直流转换器119的驱动端均连接。

如此，在如图3所示的能源系统100中，发电设备130可以通过第五直流转换器117、第六直流转换器118为电池及管理设备120供电；发电设备130还可以通过第五直流转换器117、第七直流转换器119为用电设备140供电；电池及管理设备120可以通过第六直流转换器118、第七直流转换器119为用电设备140供电。

并且，控制器116可以通过干接点输入端口111与电池及管理设备120进行通信，并基于接收到的干接点信号实现对第五直流转换器117、第六直流转换器118、第七直流转换器119的驱动控制。

本实用新型中，发电设备可以包括但不限于新能源发电设备。

其中，新能源发电设备可以包括但不限于：太阳能发电设备、风力发电设备等。

考虑到新能源发电设备在进行发电过程中，可能会存在不可避免的时间间隔，如：太阳能发电设备在晚上或阴天情况下不能发电或发电量少，以及，或者存在其他的不稳定情况，如风力发电时会受到自然因素的制约，因此，通过如上所述的能源系统，可以在发电设备出现上述情况时，由电池及管理设备为用电设备进行供电，保证用电设备的正常用电。

本实用新型中，考虑到发电设备可能存在的不稳定情况，因此，为了进一步保证用电设备的正常用电，还可以为用电设备设置不完全相同的优先级。

在具体实现过程中，用电设备可以包括但不限于：至少一个负载；

当负载的数目为多个时，多个负载的优先级可以相同可以不完全相同。

如图2或图3所示，用电设备140中包括两种优先级的负载：重要负载141与次要负载142，其中，重要负载141的优先级高于次要负载142的优先级。

在这种实现场景下，若用电设备中包括两个负载，则这两个负载可以均为重要负载，或者，也可以均为次要负载，或者，也可以一个为重要负载一个为次要负载。

又例如，若用电设备中包含3个负载，则存在以下两种情况：

第一种，3个负载的优先级完全相同；此时，这三个负载均为重要负载或者均为次要负载。

第二种，这3个负载的优先级不完全相同；此时，这3个负载中可以包括2个重要负载和1个次要负载，或者，可以包括1个重要负载和2个次要负载。

那么，在实际以图2或图3所示电路实现供电的过程中，当发电设备130或电池及管理设备120不稳定，或满足预设的条件时，就可以断开对次要负载142的供电，此时，仅对重要负载141进行供电，保证重要负载141的正常用电及运行工作。

在具体的实现场景中，如图2或图3所示，该能源系统100还包括：

负载开关150，连接于能量转换设备110与用电设备140之间。

如图2或图3所示，第一负载开关151连接于能量转换设备110与重要负载141之间，第二负载开关152连接于能量转换设备110与次要负载142之间。

负载开关150还与能量转换设备110连接，受到能量转换设备110的驱动控制，图2或图3中表示为虚线连接。

基于如图2或图3所示结构，当需要切断对用电设备140的供电时，只需要断开该用电设备140相连接的负载开关150即可，实现方式简单可靠。

本实用新型的技术方案具有以下有益效果：

本实用新型中，能量转换设备分别与电池及管理设备、发电设备、用电设备连接，因此，通过能量转换设备进行能量转换，可以实现电池及管理设备、发电设备、用电设备之间的能量交互；并且，能量转换设备与电池及管理设备之间具备相互连接的干接点端口，因此，能量转换设备与电池及管理设备之间可以通过干接点的方式进行通信，这样，无需进行通信总线上的数据交互，也不需要调度中心对整个系统进行调度，极大地简化了能源系统中的通信系统的架构，在满足通信需求的同时，能够使得该能源系统更加简单可靠，降低了设备成本与维护成本。因此，本实用新型提供的技术方案能够在一定程度上降低通信成本并简化通信系统架构，提高系统运行效率。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种能源系统，其特征在于，包括：

能量转换设备，包括干接点输入端口；

电池及管理设备，包括干接点输出端口，所述干接点输出端口与所述干接点输入端口连接；

发电设备；

用电设备；

所述能量转换设备分别与所述电池及管理设备、所述发电设备、所述用电设备连接。

2.根据权利要求1所述的能源系统，其特征在于，所述干接点输入端口与所述干接点输出端口之间通过干接点信号进行通信。

3.根据权利要求2所述的能源系统，其特征在于，所述干接点信号包括以下信号中的至少一种：

放电使能信号，用于指示对所述电池及管理设备进行放电；

充电使能信号，用于指示对所述电池及管理设备进行充电；

降额使能信号，用于指示按照指定范围对所述电池及管理设备进行放电或充电。

4.根据权利要求2所述的能源系统，其特征在于，所述能量转换设备包括：

控制器；

多个直流转换器；

所述控制器与所述多个直流转换器分别连接，且所述控制器与所述干接点输入端口连接。

5.根据权利要求4所述的能源系统，其特征在于，所述能量转换设备还包括：

第一直流转换器，所述第一直流转换器的输入端与所述发电设备连接，所述第一直流转换器的输出端与所述电池及管理设备连接；

第二直流转换器，所述第二直流转换器的输入端与所述发电设备连接；

第三直流转换器，所述第三直流转换器的输入端与所述电池及管理设备连接；

第四直流转换器，所述第四直流转换器的输入端与所述第二直流转换器的输出端、所述第三直流转换器的输出端连接，所述第四直流转换器的输出端与所述用电设备连接；

所述控制器，与所述干接点输入端口连接；以及，与所述第一直流转换器的驱动端、所述第二直流转换器的驱动端、所述第三直流转换器的驱动端、所述第四直流转换器的驱动端均连接。

6.根据权利要求4所述的能源系统，其特征在于，所述能量转换设备还包括：

第五直流转换器，所述第五直流转换器的输入端与所述发电设备连接；

第六直流转换器，所述第六直流转换器的第一输入输出端与所述电池及管理设备连接；

第七直流转换器，所述第七直流转换器的输入端与所述第五直流转换器的输出端、所述第六直流转换器的第二输入输出端连接，所述第七直流转换器的输出端与所述用电设备连接；

所述控制器，与所述干接点输入端口连接；以及，与所述第五直流转换器的驱动端、所述第六直流转换器的驱动端、所述第七直流转换器的驱动端均连接。

7.根据权利要求1所述的能源系统，其特征在于，所述电池及管理设备还包括：

电池；

电池管理装置，与所述电池连接。

8.根据权利要求1所述的能源系统，其特征在于，所述发电设备包括新能源发电设备。

9.根据权利要求1所述的能源系统，其特征在于，所述用电设备包括：至少一个负载；

当所述负载的数目为多个时，多个负载的优先级相同或不完全相同。

10.根据权利要求1或9所述的能源系统，其特征在于，所述能源系统还包括：

负载开关，连接于所述能量转换设备与所述用电设备之间。