CN208835762U - 一种应用于基站的储能供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种低成本、支持宽电压储能电池、较高电力资源利用率、利用峰谷差价应用于基站的储能供电系统，其第一母线连接于配电网、第一电表与基站AC/DC模块相连接，基站AC/DC模块的直流输出通过第二母线到达直流负载，后备电池与第二母线、直流负载相连接，能量管理模块分别与第一电表、后备电池以及基站AC/DC模块的输出端相连接，微网控制器与储能电池相连接，第一电表的输出端与微网控制器相连接，并且微网控制器的直流输出端与第二母线相连接，能量管理模块还与储能电池、微网控制器相连接。整个储能系统成本低，经济实用。

Description

一种应用于基站的储能供电系统

技术领域

本专利涉及一种储能供电系统，尤其是涉及一种适用于基站的储能供电系统。

背景技术

现有基站的通信应急供电一般采用48伏直流（VDC）后备电池供电或交流发电机组应急启动发电的保障方式。对于后备电池，考虑应急冗余设计，一组正常工作时，另一组备用。备用的另一组电池在第一组电池发生故障时被启用，备用电池电压等级限制在48V。对于48VDC后备电池，由于长期使用或闲置存在老化面临退服的问题，更换电池耗资不菲。

对于交流侧应急，通常是采用其他离网光伏或其他电源通过逆变(DC/AC)、基站开关电源整流

(AC/DC)转换，或将其他转换后的交流电源连接到基站的交流配电系统后，通过基站开关电源整流(AC/DC)转换将交流电转变为低压直流电(48VDC)，供通信基站及其各类负载使用。多级电力变换之后供电效率急剧下降，甚至低于75％，电能浪费严重。多能源接入如引入光伏，在安装施工、材料成本、维护上的投资加大。

另现有的储能系统虽有针对后备电池的调峰填谷利用，但后备电池存在面临退役老化、容量有限、应急供电时间短、调峰填谷利用效果不佳问题。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种低成本、支持宽电压储能电池、较高电力资源利用率、利用峰谷差价的、应用于基站的储能供电系统，将12~1000VDC宽电压等级的储能电池通过单向DC/DC模块进行直流放电和通过单向AC/DC模块进行直流充电，通过微网控制器内的单向DC/DC模块的Boost-buck电路，自动识别储能电池和第二母线的电压等级完成升压或降压的功能；单向DC/DC模块可为非隔离或隔离，微网控制器内的控制单元通过控制储能电池充放电，对现有交流用电进行峰谷调节，在第一母线与单向AC/DC模块之间有第三电表、在第二母线和微网控制器内的单向DC/DC模块之间有第二电表，支持峰谷差利用效益的结算。整个储能系统成本低，经济实用。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种应用于基站的储能供电系统，包括第一母线、基站AC/DC模块、后备电池、能量管理模块、第一电表、第二母线、直流负载以及后备电池,第一母线连接于配电网、第一电表与基站AC/DC模块相连接，基站AC/DC模块的直流输出通过第二母线到达直流负载，后备电池与第二母线、直流负载相连接，能量管理模块分别与第一电表、后备电池以及基站AC/DC模块的输出端相连接，该储能供电系统还包括微网控制器、储能电池，其中，微网控制器与储能电池相连接，第一电表的输出端与微网控制器相连接，并且微网控制器的直流输出端与第二母线相连接，能量管理模块还与储能电池、微网控制器相连接。

优选地，微网控制器还包括第三电表、单向AC/DC模块、第三母线、单向DC/DC模块、第二电表、以及控制单元，其中，第一电表的输出端连接至第三电表的输入端，第三电表的输出依次与单向AC/DC模块、第三母线、单向DC/DC模块以及第二电表相连接，第三母线还与储能电池相连接，第二电表的输出端与第二母线相连接，控制单元分别与能量管理模块、第三电表、单向AC/DC模块、单向DC/DC模块、以及第二电表相连接。

优选地，单向DC/DC模块具有Boost-buck电路，通过第三母线可自动识别储能电池的电压等级完成升压或降压的功能，并经过第二电表给直流负载供电。

优选地，第三电表是单向交流电表，用于计量微网控制器从配电网消耗的交流电量。

优选地，第二电表是单向直流电表，用于计量微网控制器向第二母线输出的直流电量。

优选地，控制单元与能量管理模块、第三电表、第二电表、单向AC/DC模块、单向DC/DC模块的连接，接口是CAN、RS485一类的有线通讯接口或GPRS一类的无线通讯接口中的一种或者它们的组合。

本实用新型与现有技术相比，优势非常明显，包括但不限于：

1.低成本：比起光储等多能源接入，系统安装与实现简单，成本低，经济实用。

2.支持宽电压电池储能：储能电池电压范围广，12~1000VDC。

3.电力资源利用率高：整体储能供电效率可保证在90%左右。

4.峰谷差电价利用：节约电费,同时降低对电网负荷冲击。

5.计费方式便捷：用电及输电独立，对峰谷差价利用效益结算清晰明了。

附图说明

图1为根据本实用新型的一个实施例的一种应用于基站的储能供电系统的功能示意图；

图2为常规基站直流供电系统的功能示意图。

其中，

1 配电网 2 基站AC/DC模块 3 直流负载

4 后备电池 5 能量管理模块 6 第一电表

7 第三电表 8 第二电表 9 微网控制器

10 单向AC/DC模块 11 单向DC/DC模块 12 控制单元

13 储能电池 B1 第一母线 B2 第二母线

B3 第三母线

具体实施方式

为了对实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本专利的具体实施方式。为使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

常规基站直流供电系统如图2所示，其中第一电表6为用户交流电表，对来自配电网1的交流供电量计费；能量管理模块5为能量管理系统，对第一母线B1、第二母线B2的电压、电流等参数进行采集，以及对后备电池4各项参数进行监测，其中对第一母线B1的采集也可通过读取第一电表6的电表数据获得。能量管理模块5有时会被电池管理系统（BMS）代替，BMS主要用来对后备电池4的安全运行进行检测，确保后备电池4的正常使用。目前常用的是24VDC~700VDC的BMS，电压等级越高，BMS的成本越贵。

常规基站直流供电系统的工作模式是：当有市电即配电网1有电时，交流电依次经第一母线B1、基站开关电源即基站AC/DC模块2、第二母线B2，一方面给直流负载3供电，另一方面给后备电池4充电；当无市电时，由后备电池4应急放电给直流负载3供电。

通信基站直流供电的现有方式如背景技术所描述的，存在一些缺陷，这里不再赘述，本实用新型针对这些缺陷提出了一种新的通信基站直流供电方案。图1示出了根据本实用新型的一个实施例的一种应用于基站的储能供电系统的功能示意图。下面结合图1、图2对本实用新型的实施例进行详细说明。

根据本实用新型的一个实施例，在图2所示的系统上，增加了微网控制器9和储能电池13。其中，微网控制器9与储能电池13相连接，第一电表6的输出端与微网控制器9相连接，并且微网控制器9的直流输出端与第二母线B2相连接，能量管理模块5还与储能电池13相连接，能量管理模块5可以对储能电池13的各项性能参数进行监测和控制。当有市电即配电网1有电时，交流电依次经第一母线B1、基站开关电源即基站AC/DC模块2、第二母线B2，一方面给直流负载3供电，另一方面给后备电池4充电，还可以通过微网控制器9对储能电池13进行充电；当无市电时，由能量管理模块5决定由后备电池4或者储能电池13应急放电给直流负载3供电。

优选地，上述微网控制器9具体包括第三电表7、单向AC/DC模块10、第三母线B3、单向DC/DC模块11、第二电表8、以及控制单元12，其中，第一电表6的输出端连接至第三电表7的输入端，第三电表7的输出依次与单向AC/DC模块10、第三母线B3、单向DC/DC模块11以及第二电表8相连接，第三母线B3还与储能电池13相连接，第二电表8的输出端与第二母线B2相连接，控制单元12分别与能量管理模块5、第三电表7、单向AC/DC模块10、单向DC/DC模块11、以及第二电表8相连接。通过这样的模块设置，微网控制器9可以对新增输入自市电即配电网1的交流电电量、以及新增输出至第二母线B2的直流电电量分别进行计量，也就是第三电表7对新增输入自市电即配电网1的交流电电量进行计量，第二电表8对新增输出至第二母线B2的直流电电量进行计量。

优选地，其中，单向DC/DC模块11具有Boost-buck电路，通过第三母线B3可自动识别储能电池13的电压等级完成升压或降压的功能，并经过第二电表8给直流负载3供电。进一步优选地，单向DC-DC模块11支持储能电池13宽电压输入，电压范围：12~1000V，储能电池的种类可以是铅酸、铅碳、锂电池,单向DC/DC模块11至少含有2个电池输入功率接口，每个功率接口连接的电池种类和电压等级可以相同，也可以为不同种类、不同电压等级的电池。单向DC/DC模块11可为非隔离或隔离，隔离型效率可达95%，非隔离型效率可达98%；单向AC/DC模块10用于给储能电池13充电，目前AC/DC转换效率可达93%以上；整体储能电池供电效率可保证在90%左右。

其中，控制单元12对能量管理模块5、第三电表7、第二电表8、单向AC/DC模块10、单向DC/DC模块11进行通讯检测或控制，检测整个系统的运行情况；能量管理模块5对交流输入第一母线B1、直流输出侧第二母线B2进行电压、电流采集，对储能电池13、后备电池4各项参数进行检测，其中对第一母线B1的采集也可通过读取第三电表7的电表数据获得。

其中，控制单元12实现直流输出功率的控制：在有市电且峰电（电价最高）时，储能电池13优先放电，即控制单元12控制单向DC/DC模块11使其输出电压略高于直流第二母线B2的电压，使原有开关电源即基站AC/DC模块2处于停机或涓流充电状态；在有市电且谷电（电价最低）时，储能电池13充电，控制单元12控制单向AC/DC模块10给储能电池13充电，单向DC/DC模块11不工作；无市电时，控制单元12控制单向DC/DC模块11直流输出与原有后备电池4同时向直流负载3保障供电。峰谷电时间段通过读取能量管理模块5的数据得到，或通过控制单元12设置好峰谷时间段。

其中，第三电表7是单向交流电表，用于计量微网控制器从配电网1消耗的交流电量；第二电表8是单向直流电表，用于计量微网控制器9向第二母线B2输出的直流电量。这两个电表作为本储能供电系统产生的峰谷利用效益的结算。采用本储能供电系统方案，在有市电时，经过控制单元12的峰谷差价控制，第一电表6计量的峰谷数值对应的总电价费用会降低。在无市电时，第二电表8计量的直流电量可单独计费结算。

其中，控制单元12与能量管理模块5、第三电表7、第二电表8、单向AC/DC模块10、单向DC/DC模块11的连接，接口可以是CAN、RS485一类的有线通讯接口或GPRS一类的无线通讯接口中的一种或者它们的组合。

考虑到原有48V后备电池采用2组或以上的冗余度问题，采用本储能供电系统方案，以解决原有后备电池老化降额使用的问题，以本方案内的储能电池13来补充执行直流应急供电。

由上， 本实用新型提供了一种低成本、支持宽电压储能电池、较高电力资源利用率、利用峰谷差价应用于基站的储能供电系统，本领域技术人员在不脱离本专利的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本专利的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于基站的储能供电系统，包括第一母线（B1）、基站AC/DC模块（2）、后备电池（4）、能量管理模块（5）、第一电表（6）、第二母线（B2）、直流负载（3）以及后备电池（4）,其中，所述第一母线（B1）连接于配电网（1）、所述第一电表（6）与所述基站AC/DC模块（2）相连接，所述基站AC/DC模块（2）的直流输出通过所述第二母线（B2）到达直流负载（3），所述后备电池（4）与所述第二母线（B2）、所述直流负载（3）相连接，所述能量管理模块（5）分别与所述第一电表（6）、所述后备电池（4）以及所述基站AC/DC模块（2）的输出端相连接，其特征在于，所述储能供电系统还包括微网控制器（9）、储能电池（13），其中，所述微网控制器（9）与所述储能电池（13）相连接，所述第一电表（6）的输出端与所述微网控制器（9）相连接，并且所述微网控制器（9）的直流输出端与所述第二母线（B2）相连接，所述能量管理模块（5）还与所述储能电池（13）、微网控制器（9）相连接。

2.根据权利要求1所述的储能供电系统，其特征在于，所述微网控制器（9）还包括第三电表（7）、单向AC/DC模块（10）、第三母线（B3）、单向DC/DC模块（11）、第二电表（8）、以及控制单元（12），其中，所述第一电表（6）的输出端连接至所述第三电表（7）的输入端，并且，所述第三电表（7）的输出依次与所述单向AC/DC模块（10）、所述第三母线（B3）、所述单向DC/DC模块（11）以及所述第二电表（8）相连接，所述第三母线（B3）还与所述储能电池（13）相连接，所述第二电表（8）的输出端与所述第二母线（B2）相连接，所述控制单元（12）分别与所述能量管理模块（5）、所述第三电表（7）、所述单向AC/DC模块（10）、所述单向DC/DC模块（11）、以及所述第二电表（8）相连接。

3.根据权利要求2所述的储能供电系统，其特征在于，所述单向DC/DC模块（11）具有Boost-buck电路，通过所述第三母线（B3）可自动识别所述储能电池（13）的电压等级完成升压或降压的功能，并通过所述第二电表（8）给所述直流负载（3）供电。

4.根据权利要求2所述的储能供电系统，其特征在于，所述第三电表（7）是单向交流电表，用于计量所述微网控制器（9）从所述配电网（1）消耗的交流电量。

5.根据权利要求2所述的储能供电系统，其特征在于，所述的第二电表（8）是单向直流电表，用于计量所述微网控制器（9）向所述第二母线（B2）输出的直流电量。

6.根据权利要求2所述的储能供电系统，其特征在于，所述控制单元（12）与所述能量管理模块（5）、所述第三电表（7）、所述第二电表（8）、所述单向AC/DC模块（10）、所述单向DC/DC模块（11）的连接，接口是CAN、RS485一类的有线通讯接口或GPRS一类的无线通讯接口中的一种或者它们的组合。