CN211018285U - 一种基于物联网的即插即用电池储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于物联网的即插即用电池储能系统，该系统包括：放在发电站内部的用于电池充电的充电柜，放置在用户侧的放电柜，带有RFID芯片能直接联网的智能储能电池模块，物联网服务器和远程调度控制中心。本实用新型创新地将储能系统设计成即插即用方式，把储能系统分成充电柜、放电柜、智能储能电池模块，实现发电站和用户侧之间的电力商品直接交易，能够解决目前发电站调峰调频等电力辅助服务以及普遍存在的弃电问题，极大地提高了发电站的收益，实现了发电站收益模式的革新，具有很好的经济效益。

Description

一种基于物联网的即插即用电池储能系统

技术领域

本实用新型涉及物联网和储能领域，具体涉及一种基于物联网的即插即用电池储能系统。

背景技术

在国内及国际范围内，目前都普遍存在火电厂发电小时低、发电收益亏损等情况，同时水电厂、光伏发电、风力发电等发电站存在弃水、弃光弃风等新能源发电的消纳难问题。这些都造成了发电电源与用户侧用电之间的需求严重不平衡，造成发电资产和能源的极大浪费，这些都是由于输电网络中发电和用电必须即时要达到平衡，不可避免地造成发电电量和用户用电量不平衡的问题。为了避免这些问题，电池储能由于可以实现电量的存储，能够解决这种发电量和用电量之间的不平衡问题，将会更多地应用到电网领域中。

最近几年电池储能已经广泛应用于发电站的调峰调频中，但由于电池储能成本较高，纯粹的调峰调频等辅助服务收益还无法满足较好的投资回收率，为解决这一问题并提高电池储能系统在发电站的收益，在这里提出一种基于物联网的即插即用电池储能系统，使发电站不仅可以获取调峰调频等辅助服务的收益，而且还可以获得弃火弃水、弃光弃风期间的发电量，避免这部分发电量的废弃并继续获取收益，采用即插即用的电池储能方式，可以直接实现发电站与用户之间的电力交易，用户也可以获得成本更低的电力。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于物联网的即插即用电池储能系统，其特征在于，该系统包括：放在发电站内部的用于电池充电的充电柜，放置在用户侧的放电柜，带有RFID芯片能直接联网的智能储能电池模块，物联网服务器和远程调度控制中心；所述充电柜在放电站需要调频调峰或限电时将富余的电能充入到阵列排布的各个智能储能电池模块中，所述智能储能电池模块与充电柜之间的连接为即插即用端子连接，采用抽屉式结构；将充满电的智能储能电池模块运输到用户侧后，将智能储能电池模块直接插入至所述放电柜中直接放电给用户供电，所述放电柜内部与智能储能电池模块之间的连接同样为即插即用端子连接，仍采用抽屉式结构；充电柜、放电柜及智能储能电池模块的所有状态信息都上传至物联网服务器，并接受远程调度控制中心的指令。

优选的，所述充电柜内部包括计量及充电控制单元、充电电源电路、物联网及远程通信单元、智能储能电池模块充电仓格，其中计量及充电控制单元分别与充电电源电路、电站自动发电控制(AGC)系统、智能储能电池模块内部的电池管理单元(BMS)进行通信，在接收到电网的电站调峰调频自动发电控制(AGC)指令后，计量及充电控制单元根据自动发电控制(AGC)指令及电池系统的电池管理单元(BMS)上传的信息将充电控制策略下发至充电电源电路，充电电源电路输出直接与充电仓格内的智能储能电池模块连接，按照计量及充电控制单元下发的充电指令或曲线对智能储能电池模块进行充电，充满电后即将智能储能电池模块抽出，更换上新的需要充电的智能储能电池模块；物联网及远程通信单元与计量及充电控制单元进行通信，将每个智能储能电池模块的信息、充电柜充电电源电路状态信息、充电功率电流电费信息等上传至物联网服务器平台和远程调度控制中心。

优选的，所述放电柜内部包括计量及放电控制单元、DC/AC逆变电路、物联网及远程通信单元、智能储能电池模块放电仓格，其中计量及放电控制单元与 DC/AC逆变电路、智能储能电池模块电池管理单元(BMS)、用户侧电能控制单元进行通信，在接收到用户侧电能控制单元设置的放电指令后，计量及充电控制单元根据放电指令及智能储能电池模块电池管理单元(BMS)上传的信息将放电控制策略下发至DC/AC逆变电路，DC/AC逆变电路输入直接与所述放电仓格的智能储能电池模块连接，DC/AC逆变电路输出与用户侧的供电网络连接，按照计量及放电控制单元下发的放电指令或曲线对智能储能电池模块进行放电，智能储能电池模块放完电后，远程调度控制中心指挥人员将其抽出，更换上充满电的智能储能电池模块；物联网及远程通信单元与计量放电控制单元进行通信，将每个智能储能电池模块的信息、放电柜DC/AC逆变电路状态信息、放电功率电量电费信息等上传至物联网服务器平台和远程调度控制中心。

优选的，智能储能电池模块内部包含RFID芯片、电量计量单元、电池管理单元(BMS)、独立的物联网及远程通信单元；其中RFID芯片存储的ID身份信息能够被充电柜和放电柜进行识别；电量计量单元是实现智能储能电池模块充电和放电电量双向计量的单元，电池管理单元(BMS)为智能储能电池模块监测单元，主要监测电压、电流、温度、电量SOC等；独立的物联网及远程通信单元与电池管理单元(BMS)进行通信、RFID芯片以及电量计量单元进行通信连接，可以直接通过无线通信方式将智能储能电池模块的所有状态信息和充放电电量上传到物联网服务器平台和远程调度控制中心。

优选的，充电柜内的计量及充电控制单元包括充电电量电费计量、智能充电控制等功能，可以实现与发电站的充电电费结算。

优选的，放电柜内的计量及放电控制单元包括放电电量电费计量、智能放电控制等功能，可以实现与用户的用电电费结算。

优选的，放电柜、放电柜内的仓格与电池之间的电路接口和通信接口均采用即插即用的端子连接，内部电路的软件程序控制也支持即插即用方式。

优选的，可以实现每个充电柜、放电柜、智能储能电池模块分别作为单独的节点ID根据事先确认的智能合约机制在发电站、用户多方之间参与交易电量的自动结算，发电站和用户均可通过APP或人机界面来获取交易电量信息及收益情况。

本实用新型专利具有如下优点：

(1)本实用新型提供了一种基于物联网的即插即用电池储能系统，不仅可以实现调峰调频等辅助服务，还可以解决弃电问题，提高了发电资产的年发电小时数，获取更高的收益；

(2)本实用新型采用物联网和仓格设计来进行实现储能电池的即插即用和灵活使用，使储能电池由一种“固定资产”变成一种“活动资产”，提高了储能电池的利用率，提高了投资收益。

附图说明

图1示出了本实用新型的一种基于物联网的即插即用电池储能系统的实施方式示意图；

图2和图3示出了本实用新型的一种即插即用电池储能系统的充电柜和放电柜实施方式示意图；

图4示出了本实用新型的智能储能电池模块内部示意图。

具体实施方式

图1示出了一种基于物联网的即插即用电池储能系统的实施方式示意图，该实施方式的系统包含四部分：一是给电池充电的充电柜，放在发电站内部；二是放置在用户侧的放电柜；三是带有RFID芯片能直接联网的智能储能电池模块；四是物联网服务器和远程调度控制中心。在发电站内部的充电柜在放电站需要调频调峰或限电时将富余的电能充入到阵列排布的各个智能储能电池模块中，智能储能电池模块与充电柜之间的连接为即插即用端子连接，采用抽屉式结构。将充满电的智能储能电池模块运输到用户侧后，将智能储能电池模块直接插入至放电柜中直接放电给用户供电，放电柜内部与智能储能电池模块之间的连接同样为即插即用端子连接，仍采用抽屉式结构。充电柜、放电柜及智能储能电池模块的所有状态信息都上传至物联网服务器，并接受远程调度控制中心的指令。

远程调度控制中心负责对储能智能储能电池模块的调度和管理，负责将充满电的智能储能电池模块合理分配并运输至用户侧的放电柜，同时将用户放电柜内的已经放完电的智能储能电池模块运输回发电站内继续充满电后循环使用。

远程调度控制中心还负责与发电站之间的充电电费在线结算、用户侧的用电电能费用结算。发电站和用户侧均可以通过人机界面或手机APP进行在线结算。

图2示出了一种基于物联网的即插即用电池储能系统的充电柜示意图，该充电柜内部包括计量及充电控制单元、充电电源电路、物联网及远程通信单元、智能储能电池模块充电仓格等，其中计量及充电控制单元分别与充电电源电路、电站自动发电控制(AGC)系统、智能储能电池模块内部的电池管理单元(BMS)进行通信，在接收到电网的电站调峰调频自动发电控制(AGC)指令后，计量及充电控制单元根据自动发电控制(AGC)指令及电池系统的电池管理单元(BMS)上传的信息将充电控制策略下发至充电电源电路，充电电源电路输出直接与充电仓格内的智能储能电池模块连接，按照计量及充电控制单元下发的充电指令或曲线对智能储能电池模块进行充电，充满电后即将智能储能电池模块抽出，更换上新的需要充电的智能储能电池模块。物联网及远程通信单元和计量及充电控制单元进行通信，将每个智能储能电池模块的信息、充电柜充电电源电路状态信息、充电功率电流电费信息等上传至物联网服务器平台和远程调度控制中心。

充电柜的储能电池充电仓格为标准的仓格阵列，储能智能储能电池模块可以直接插进去锁死进行充电，充满电可以直接将储能智能储能电池模块抽出，同时换上放完电的储能智能储能电池模块。每个仓格的后面安装有支持直接插拔的连接端子，智能储能电池模块通过该连接端子与充电电源电路连接进行充放电。

充电柜的充放电控制、储能智能储能电池模块的插拔均由远程调度控制中心来进行统一控制。

图3示出了一种基于物联网的即插即用电池储能系统的放电柜示意图，该实施方式中，示出了用户侧给用户提供电能的放电柜，内部包括计量及放电控制单元、DC/AC逆变电路、物联网及远程通信单元、智能储能电池模块放电仓格等，其中计量及放电控制单元与DC/AC逆变电路、智能储能电池模块电池管理单元 (BMS)、用户侧电能控制单元进行通信，在接收到用户侧电能控制单元设置的放电指令后，计量及充电控制单元根据放电指令及智能储能电池模块电池管理单元 (BMS)上传的信息将放电控制策略下发至DC/AC逆变电路，DC/AC逆变电路输入直接与放电仓格内的智能储能电池模块连接，DC/AC逆变电路输出与用户侧的供电网络连接，按照计量及放电控制单元下发的放电指令或曲线对智能储能电池模块进行放电，智能储能电池模块放完电后，远程调度控制中心指挥人员将其抽出，更换上充满电的智能储能电池模块。物联网及远程通信单元与计量放电控制单元进行通信，将每个智能储能电池模块的信息、放电柜DC/AC逆变电路状态信息、放电功率电量电费信息等上传至物联网服务器平台和远程调度控制中心。

放电柜的储能电池放电仓格为标准的仓格阵列，仓格阵列大小根据用户的用电量来决定，其他的部分与充电柜的一致。

图4示出了一种基于物联网的即插即用电池储能系统的智能储能电池模块内部示意图，智能储能电池模块内部包含RFID芯片、电量计量单元、电池管理单元(BMS)、独立的物联网及远程通信单元。其中RFID芯片存储的ID身份信息能够被充电柜和放电柜进行识别；电量计量单元是实现智能储能电池模块充电和放电电量双向计量的单元，电池管理单元(BMS)监测智能储能电池模块的电压、电流、温度、电量SOC等；独立的物联网及远程通信单元和电池管理单元(BMS) 进行通信、RFID芯片以及电量计量单元进行通信连接，可以直接通过无线通信方式将智能储能电池模块的所有状态信息和充放电电量上传到物联网服务器平台和远程调度控制中心。远程调度控制中心根据智能储能电池模块的状态信息来进行充放电的控制及分配，并进行储能智能储能电池模块的健康状态管理。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型专利的具体实施只局限于这些说明，尤其是将基于本实用新型专利装置结构及方法的其他方式与本实用新型专利本质上是一致的。对于本实用新型专利所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型专利构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于物联网的即插即用电池储能系统，其特征在于，该系统包括：放在发电站内部的用于电池充电的充电柜，放置在用户侧的放电柜，带有RFID芯片能直接联网的智能储能电池模块，物联网服务器和远程调度控制中心；

所述充电柜在发电站需要调频调峰或限电时将富余的电能充入到阵列排布的各个智能储能电池模块中，所述智能储能电池模块与充电柜之间的连接为即插即用端子连接，采用抽屉式结构；将充满电的智能储能电池模块运输到用户侧后，将智能储能电池模块直接插入至所述放电柜中直接放电给用户供电，所述放电柜内部与智能储能电池模块之间的连接同样为即插即用端子连接，仍采用抽屉式结构。

2.如权利要求1所述的一种基于物联网的即插即用电池储能系统，其特征在于，充电柜、放电柜及智能储能电池模块的所有状态信息都上传至物联网服务器，并接受远程调度控制中心的指令；所述充电柜内部包括计量及充电控制单元、充电电源电路、物联网及远程通信单元、智能储能电池模块充电仓格，其中计量及充电控制单元分别与充电电源电路、电站自动发电控制(AGC)系统、智能储能电池模块内部的电池管理单元(BMS)进行通信，在接收到电网的电站调峰调频自动发电控制(AGC)指令后，计量及充电控制单元根据自动发电控制(AGC)指令及电池系统的电池管理单元(BMS)上传的信息将充电控制策略下发至充电电源电路，充电电源电路输出直接与充电仓格内的智能储能电池模块连接，按照计量及充电控制单元下发的充电指令或曲线对智能储能电池模块进行充电，充满电后即将智能储能电池模块抽出，更换上新的需要充电的智能储能电池模块；物联网及远程通信单元和计量及充电控制单元进行通信，将每个智能储能电池模块的信息、充电柜充电电源电路状态信息、充电功率电流电费信息等上传至物联网服务器平台和远程调度控制中心。

3.如权利要求1所述的一种基于物联网的即插即用电池储能系统，其特征在于，所述放电柜内部包括计量及放电控制单元、DC/AC逆变电路、物联网及远程通信单元、智能储能电池模块放电仓格，其中计量及放电控制单元与DC/AC逆变电路、智能储能电池模块电池管理单元(BMS)、用户侧电能控制单元进行通信，在接收到用户侧电能控制单元设置的放电指令后，计量及充电控制单元根据放电指令及智能储能电池模块电池管理单元(BMS)上传的信息将放电控制策略下发至DC/AC逆变电路，DC/AC逆变电路输入直接与所述放电仓格的智能储能电池模块连接，DC/AC逆变电路输出与用户侧的供电网络连接，按照计量及放电控制单元下发的放电指令或曲线对智能储能电池模块进行放电，智能储能电池模块放完电后，远程调度控制中心指挥人员将其抽出，更换上充满电的智能储能电池模块；物联网及远程通信单元与计量及放电控制单元进行通信，将每个智能储能电池模块的信息、放电柜DC/AC逆变电路状态信息、放电功率电量电费信息等上传至物联网服务器平台和远程调度控制中心。

4.如权利要求1所述的一种基于物联网的即插即用电池储能系统，其特征在于，智能储能电池模块内部包含RFID芯片、电量计量单元、电池管理单元(BMS)、独立的物联网及远程通信单元；其中RFID芯片存储的ID身份信息能够被充电柜和放电柜进行识别；电量计量单元是实现智能储能电池模块充电和放电电量双向计量的单元，电池管理单元(BMS)为智能储能电池模块监测单元，监测电压、电流、温度、电量SOC；独立的物联网及远程通信单元和电池管理单元(BMS)、RFID芯片以及电量计量单元进行通信连接，直接通过无线通信方式将智能储能电池模块的所有状态信息和充放电电量上传到物联网服务器平台和远程调度控制中心。

5.如权利要求1或2所述的一种基于物联网的即插即用电池储能系统，其特征在于，充电柜内的计量及充电控制单元包括充电电量电费计量、智能充电控制等功能，实现与发电站的充电电费结算。

6.如权利要求1或2所述的一种基于物联网的即插即用电池储能系统，其特征在于，放电柜内的计量及放电控制单元包括放电电量电费计量、智能放电控制等功能，实现与用户的用电电费结算。

7.如权利要求1-3任一所述的一种基于物联网的即插即用电池储能系统，其特征在于，放电柜、放电柜内的仓格与电池之间的电路接口和通信接口均采用即插即用的端子连接，内部电路的软件程序控制也支持即插即用方式。

8.如权利要求7所述的一种基于物联网的即插即用电池储能系统，其特征在于，每个充电柜、放电柜、智能储能电池模块分别作为单独的节点ID根据事先确认的智能合约机制在发电站、用户多方之间参与交易电量的自动结算，发电站和用户均可通过APP或人机界面来获取交易电量信息及收益情况。

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