CN211296203U - 一种微电网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开一种微电网系统，包括：能量管理装置、梯次利用储能电池组、电池管理装置、直流变换器、电流逆变器和负载，通过梯次利用储能电池组为负载供电，使得电动汽车上替换下来的电池组得到了二次利用，降低了投资成本，同时将梯次利用储能电池组中的各电池簇独立设置，使各电池簇的状态互不影响，避免了各电池簇因状态不一致而引发环流，延长了电池的使用寿命，保证了系统的正常运行，此外，能量管理装置还可以独立控制每一个电池簇的状态，满足了负载不同的电量需求。

Description

一种微电网系统

技术领域

本实用新型实施例涉及微电网技术领域，尤其涉及一种微电网系统。

背景技术

微电网是智能电网实现的重要组成部分，可以与主电网进行协调控制，例如可以平滑的接入主电网或独立运行，从而满足甚至提高用户对电能质量、电能可靠性和安全性等的要求。当微电网孤网运行时，需要配置一定容量的储能系统，储能系统容量配置越大，微电网正常运行的时间越长，但投资成本也越高。

为了降低成本，现有技术主要将新能源乘用车或商用车上替换下来的电池系统经过检测、拆解、分级和重组等步骤形成新的电池组，并将各电池组并联后作为储能系统，为负载供电。这种重新形成的电池组虽然在一定程度上降低了成本，但由于各电池组并联连接，当各电池组的状态不一致时，容易出现环流而损坏电池组，影响储能系统的正常工作。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种微电网系统，在降低投资成本的同时防止环流现象的产生，延长电池组的寿命。

本实用新型实施例提供一种微电网系统，包括：能量管理装置、梯次利用储能电池组、电池管理装置、直流变换器、电流逆变器和负载；

所述梯次利用储能电池组中包含至少一个电池簇，各所述电池簇相互独立；

所述能量管理装置分别与所述电池管理装置、直流变换器、电流逆变器和负载建立通信连接；

各所述电池簇还分别与对应的电池管理装置和直流变换器电连接，各所述直流变换器通过直流母线与所述电流逆变器的输入端电连接，所述电流逆变器的输出端分别与所述负载电连接；

所述能量管理装置根据监测到的所述负载和各所述电池簇的状态结果，控制各所述电池簇和直流变换器的工作状态，使处于工作中的电池簇通过对应的直流变换器和电流逆变器为所述负载供电。

可选的，该系统还包括：并离网切换开关和主电网；

所述并离网切换开关与所述能量管理装置建立通信连接，所述主电网通过所述并离网切换开关与交流母线电连接，所述交流母线还与所述电流逆变器的输出端电连接；

所述能量管理装置在所述主电网的峰电时间段，控制所述并离网切换开关断开，使所述梯次利用储能电池组为所述负载供电；在所述主电网的谷电时间段，控制所述并离网切换开关闭合，使所述主电网为所述负载供电。

可选的，该系统还包括：控制开关和光伏发电装置，所述光伏发电装置包括：光伏阵列、汇流箱和光伏逆变器；

所述光伏逆变器与所述能量管理装置建立通信连接，所述光伏阵列通过所述汇流箱与所述光伏逆变器电连接，所述光伏逆变器还与所述交流母线电连接；

所述控制开关分别与所述交流母线和所述电流逆变器的输出端电连接；

所述能量管理装置在监测到光照强度大于预设强度阈值时，控制所述并离网切换开关断开、所述控制开关闭合以及控制各所述电池簇和对应的直流变换器和电流逆变器停止工作，使所述光伏发电装置为所述负载供电。

可选的，所述能量管理装置在所述主电网的谷电时间段监测到所述光伏发电装置所提供的电量和所述梯次利用储能电池组提供的电量之和小于所述负载的电量需求时，控制所述并离网切换开关和控制开关闭合，使所述主电网为所述负载供电。

可选的，所述能量管理装置在所述主电网的峰电时间段监测到所述光伏发电装置所提供的电量和所述梯次利用储能电池组提供的电量之和小于所述负载的电量需求时，调整所述负载的功率，使所述光伏发电装置和梯次利用储能电池组为所述负载供电。

可选的，该系统还包括：空调，所述空调与所述能量管理装置建立通信连接，当所述能量管理装置监测到环境温度大于或等于设定温度阈值时，控制所述空调开启。

可选的，该系统还包括：消防装置，所述消防装置与所述能量管理装置建立通信连接，当所述能量管理装置监测到所述电池管理装置、直流变换器、电流逆变器和/或负载存在故障时，控制所述消防装置开启，并将故障信息上报至云端。

可选的，所述负载为充电桩。

本实用新型实施例提供一种微电网系统，包括：能量管理装置、梯次利用储能电池组、电池管理装置、直流变换器、电流逆变器和负载，通过梯次利用储能电池组为负载供电，使得电动汽车上替换下来的电池组得到了二次利用，降低了投资成本，同时将梯次利用储能电池组中的各电池簇独立设置，使各电池簇的状态互不影响，避免了各电池簇因状态不一致而引发环流，延长了电池的使用寿命，保证了系统的正常运行，此外，能量管理装置还可以独立控制每一个电池簇的状态，满足了负载不同的电量需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，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，还可以根据本实用新型实施例的内容和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微电网系统的结构图；

图2为本实用新型实施例提供的另一种微电网系统的结构图；

图3为本实用新型实施例提供的另一种微电网系统的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实际应用中负载和梯次利用储能电池组中所包含的电池簇的数量可以根据需要设置，电池管理装置和直流变换器的数量与电池簇的数量相同，示例性的，参考图1，图1为本实用新型实施例提供的一种微电网系统的结构图，该系统包括：能量管理装置10、梯次利用储能电池组11、第一电池管理装置121、第二电池管理装置122、第一直流变换器131、第二直流变换器132、电流逆变器14、第一负载151和第二负载152。可选的，第一负载151和第二负载152为充电桩。梯次利用储能电池一般指在新能源乘用车上使用5年及以上或在商用车上使用3年及以上，由于电池系统剩余容量不足额定容量的80％，无法满足动力电池性能要求或者无法满足消费者使用需求而从新能源汽车或商用车上退役的电池，实施例利用这些电池作为储能装置为负载供电，使退役的电池可以二次利用，既降低了环境污染，减少了资源浪费，又降低了电池的成本。第一直流变换器131和第二直流变换器132分别用于将第一电池簇111和第二电池簇112提供的直流电转换为另一种直流电，为第一负载151和第二负载152的用电提供依据。电流变换器14用于将第一直流变换器131和第二直流变换器132输出的直流电逆变为第一负载151和第二负载152所需的交流电。

参考图1，能量管理装置10分别与第一电池管理装置121、第二电池管理装置122、第一直流变换器131、第二直流变换器132、电流逆变器14、第一负载151和第二负载152建立通信连接，可以实时监测第一电池管理装置121、第二电池管理装置122、第一直流变换器131、第二直流变换器132、电流逆变器14、第一负载151和第二负载152的状态。实施例对具体的通信方式不进行限定，图1以能量管理装置10与第一电池管理装置121、第二电池管理装置122、第一直流变换器131、第二直流变换器132、电流逆变器14、第一负载151和第二负载152通过以太网进行通信为例，即图1中的虚线所示。

可选的，图1以梯次利用储能电池组11包含两个电池簇为例，分别为第一电池簇111和第二电池簇112，第一电池簇111和第二电池簇112相互独立，实际应用时，第一电池簇111和第二电池簇112的寿命状态，和来自的车型等可以相同也可以不同，当第一电池簇111和第二电池簇112的寿命状态和来自的车型不同时，由于第一电池簇111和第二电池簇112相互独立，可以避免环流现象的产生。第一电池簇111分别与第一电池管理装置121和第一直流变换器131电连接，第一直流变换器131通过直流母线16与电流逆变器14的输入端电连接，类似的，第二电池簇112分别与第二电池管理装置122和第二直流变换器132电连接，第二直流变换器132通过直流母线16与电流逆变器14的输入端电连接，电流逆变器14的输出端分别与第一负载151和第二负载152电连接，图1中的实线表示电连接。可选的，直流母线16上的电压为780V。

具体的，能量管理装置10可以监测第一电池簇111和第二电池簇112的当前剩余电量以及第一负载151和第二负载152的功率，从而根据监测结果对第一电池簇111和第二电池簇112进行分配。如图1所示，能量管理装置10通过第一电池管理装置121完成与第一电池簇111的交互，通过第二电池管理装置122完成与第二电池簇112的交互，例如当能量管理装置10需要控制第一电池簇111停止放电时，可以将生成的停止放电的指令发送给第一电池管理装置121，由第一电池管理装置121控制第一电池簇111停止放电，除此之外，第一电池管理装置121还可以实时监测第一电池簇111的剩余电量，并反馈给能量管理装置10，使能量管理装置10可以及时了解第一电池簇111的状态，便于对梯次利用储能电池组11中的各电池簇分配和调度，满足负载的用电需求。

示例性的，能量管理装置10在监测到第一电池簇111和第二电池簇112的剩余电量之和较小，而第一负载151和第二负载152的功率较大，第一电池簇111和第二电池簇112的剩余电量无法满足第一负载151或第二负载152的需求时，可以降低第一负载151和第二负载152的功率，优先控制第一电池簇111和第二电池簇112为其中的一个负载例如第一负载151供电。示例性的，能量管理装置10在监测到第一电池簇111的当前剩余电量可以同时满足第一负载151和第二负载152的用电需求时，可以仅控制第一电池簇111同时为第一负载151和第二负载152供电。需要说明的是，当第一电池簇111工作时，与第一电池簇111对应的第一电池管理装置121和第一直流变换器131也需要工作，从而保证供电的正常进行。

本实用新型实施例提供一种微电网系统，包括：能量管理装置、梯次利用储能电池组、电池管理装置、直流变换器、电流逆变器和负载，通过梯次利用储能电池组为负载供电，使得电动汽车上替换下来的电池组得到了二次利用，降低了投资成本，同时将梯次利用储能电池组中的各电池簇独立设置，使各电池簇的状态互不影响，避免了各电池簇因状态不一致而引发环流，延长了电池的使用寿命，保证了系统的正常运行，此外，能量管理装置还可以独立控制每一个电池簇的状态，满足了负载不同的电量需求。

在上述实施例的基础上，可选的，参考图2，图2为本实用新型实施例提供的另一种微电网系统的结构图。该系统还包括：并离网切换开关S1和主电网17；

并离网切换开关S1与能量管理装置10建立通信连接，主电网17通过并离网切换开关S1与交流母线18电连接，交流母线18还与电流逆变器14的输出端电连接；

能量管理装置10在主电网17的峰电时间段，控制并离网切换开关S1断开，使梯次利用储能电池组11为第一负载151和/或第二负载供电；在主电网17的谷电时间段，控制并离网切换开关S1闭合，使主电网17为第一负载151和/或第二负载供电。

主电网17主要用于为用户供电，根据用户的用电量可以分为峰电时间段、平电时间段和谷电时间段，峰电时间段是用电的高峰期，例如每天7:00-11:30和17:00-21:00用电量较大，属于峰电时间段，11:30-17:00属于平电时间段，22:00-凌晨5:00用电量较小，属于谷电时间段，不同的时间段对应的电价不同，例如峰电时间段>平电时间段>谷电时间段。为了降低用电成本，可以综合主电网17的用电时间段和梯次利用储能电池组11为第一负载151和/或第二负载152供电。并离网切换开关S1用于是否将主电网17并入，例如当并离网切换开关S1闭合时，表示主电网17并入，主电网17既可以为梯次利用储能电池组11供电，也可以为第一负载151和/或第二负载152供电，其中，并离网切换开关S1的状态由能量管理装置10控制。

具体的，在峰电时间段，能量管理装置10可以控制并离网切换开关S1断开，由梯次利用储能电池组11为第一负载151和/或第二负载152供电，降低用电成本。在谷电时间段，由于此时电价较低，能量管理装置10可以控制并离网切换开关S1闭合，将主电网17接入，由主电网17为第一负载151和/或第二负载152供电，同时还可以使主电网17为梯次利用储能电池组11充电，以便在峰电时间段可以由梯次利用储能电池组11为负载供电，减少对主电网17的利用。在平电时间段，可以根据负载的需求功率和梯次利用储能电池组11的剩余电量控制并离网切换开关S1的状态，实施例对此不进行限定。

在上述实施例的基础上，可选的，参考图3，图3为本实用新型实施例提供的另一种微电网系统的结构图。该系统还可以包括：控制开关S2和光伏发电装置19，光伏发电装置19包括：光伏阵列191、汇流箱192和光伏逆变器193；

光伏逆变器193与能量管理装置10建立通信连接，光伏阵列191通过汇流箱192与光伏逆变器193电连接，光伏逆变器193还与交流母线18电连接；

控制开关S2分别与交流母线18和电流逆变器14的输出端电连接；

能量管理装置10在监测到光照强度大于预设强度阈值时，控制并离网切换开关S1断开、控制开关S2闭合以及控制各电池簇和对应的直流变换器和电流逆变器停止工作，使光伏发电装置19为负载供电。

光伏阵列191由多个光伏板组成，可以利用光照发电，并将所发的电能汇入至汇流箱192，由汇流箱192汇总光伏阵列191所发的电能。光伏逆变器193用于将光伏阵列191生成的直流电逆变为交流电，供后续负载、梯次利用储能电池组11或主电网17的使用。可选的，交流母线18上的电压为380V。能量管理装置10除了可以监测第一电池管理装置121和第一直流变换器131等的状态，还可以监测光照强度，光照强度可以联网获取，也可以根据用户的输入获取，还可以通过光照强度传感器获取，其中，光照强度阈值可以根据需要设定。

可选的，能量管理装置10可以考虑综合光照强度、主电网17的用电时间段和梯次利用储能电池组11的剩余电量，确定合适的充电方式。示例性的，当光照强度大于预设强度阈值时，光伏阵列191的发电效率较高，此时，能量管理装置10可以控制并离网切换开关S1断开、控制开关S2闭合，由光伏发电装置19和梯次利用储能电池组11共同为第一负载151和/或第二负载152供电。可选的，在此基础上，还可以控制梯次利用储能电池组11和对应的直流变换器和电流逆变器14停止工作，仅由光伏发电装置19为第一负载151和/或第二负载152供电。可选的，还可以控制并离网切换开关S1断开、控制开关S2闭合，使光伏发电装置19为第一负载151和/或第二负载152以及梯次利用储能电池组11供电，可选的，还可以控制并离网切换开关S1和控制开关S2闭合，使光伏发电装置19为第一负载151和/或第二负载152、梯次利用储能电池组11以及主电网17供电。实际应用时，可以根据需要对光伏发电装置19、主电网17和梯次利用储能电池组11进行调度，实现充电方式的动态管理。

在上述实施例的基础上，参考图3，能量管理装置10在主电网17的谷电时间段监测到光伏发电装置19所提供的电量和梯次利用储能电池组11提供的电量之和小于负载的电量需求时，控制并离网切换开关S1和控制开关S2闭合，使主电网17为负载供电。

可选的，如果在主电网17的谷电时间段监测到光伏发电装置19所提供的电量和梯次利用储能电池组11提供的电量之和小于负载的电量需求，可以控制并离网切换开关S1和控制开关S2闭合，使主电网17为第一负载151和/或第二负载152供电，同时为梯次利用储能电池组11充电，充分利用谷电电价低的特性。

在上述实施例的基础上，参考图3，能量管理装置10在主电网17的峰电时间段监测到光伏发电装置19所提供的电量和梯次利用储能电池组11提供的电量之和小于负载的电量需求时，调整负载的功率，使光伏发电装置19和梯次利用储能电池组11为负载供电。

可选的，能量管理装置10还可以调整第一负载151和第二负载152的功率，例如在峰电时间段监测到光伏发电装置19所提供的电量和梯次利用储能电池组11提供的电量之和小于第一负载151和第二负载152的用电需求时，可以关闭其中的一个负载，仅保留少数负载供用户使用，也可以降低各负载的功率，利用光伏发电装置19和梯次利用储能电池组11为负载供电。可选的，如果在峰电时间段，光照强度大于预设强度阈值，可以使光伏发电装置19发的电量优先上网，为主电网17供电，由梯次利用储能电池组11为负载供电。

在上述实施例的基础上，除了可以由能量管理装置10控制各装置的状态，还可以手动控制，例如，当梯次利用储能电池组11中的某一电池簇需要维护时，可以手动控制切断该电池簇的工作。

在上述实施例的基础上，第一电池簇111和第二电池簇112可以整包利用，即电动汽车上退役下来的电池只要可以和能量管理装置10、电池管理装置等进行正常交互，可以直接按照上述的连接方式连接，减少了拆解、分级和重组工作。

在上述实施例的基础上，参考图3，该系统还可以包括：空调20，空调20与能量管理装置10建立通信连接，当能量管理装置10监测到环境温度大于或等于设定温度阈值时，控制空调20开启。

空调20可以调节微电网系统的应用环境，防止因环境温度过高而引发火灾危险，温度阈值可以根据需要设定，实施例不进行限定。

在上述实施例的基础上，参考图3，该系统还可以包括：消防装置21，消防装置21与能量管理装置10建立通信连接，当能量管理装置10监测到第一电池管理装置121、第二电池管理装置122、第一直流变换器131、第二直流变换器132、电流逆变器14、第一负载151和/或第二负载152存在故障时，控制消防装置21开启，并将故障信息上报至云端。

消防装置21的存在可以保障微电网系统的安全运行，防止因部分装置出现故障引发火灾等危险。能量管理装置10可以将具体的故障信息上报至云端或后台服务器供用户查看，及时解决故障信息。除此之外，能量管理装置10与微电网系统中其他装置的交互信息也可以上报至云端或服务器，供用户查看。

在上述实施例的基础上，可选的，第一负载151和第二负载152可以是充电桩。基于微电网的充电桩既是新能源汽车能量补充的重要基础设施，同时也是不断成长的退役动力电池梯次利用储能的大市场。在相同配置情况下，充电桩采用梯次利用储能电池组储能，比常规使用同类新电池储能的经济性好。此外，采用梯次利用储能电池组储能，还具有在充电桩不增容扩容的条件下，改变充电设备的接入方案，满足快速的充电需求。

本实施例所提供的各电池簇可以具备不同的寿命状态，来自不同的车型，并可以独立工作，互不影响，最大程度的消除了因各电池簇因状态不一致导致的簇间环流现象，延长了电池簇的使用寿命。而且可以参与削峰填谷、光伏平电消纳，有效延缓了电网增容，降低了新能源汽车无序大功率充电过程对交流电网的冲击，实现了对充电方式动态管理。此外，还可以根据需要选择部分或全部的电池簇投入工作，满足负载的充电需求。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种微电网系统，其特征在于，包括：能量管理装置、梯次利用储能电池组、电池管理装置、直流变换器、电流逆变器和负载；

所述梯次利用储能电池组中包含至少一个电池簇，各所述电池簇相互独立；

所述能量管理装置分别与所述电池管理装置、直流变换器、电流逆变器和负载建立通信连接；

各所述电池簇还分别与对应的电池管理装置和直流变换器电连接，各所述直流变换器通过直流母线与所述电流逆变器的输入端电连接，所述电流逆变器的输出端分别与所述负载电连接；

所述能量管理装置根据监测到的所述负载和各所述电池簇的状态结果，控制各所述电池簇和直流变换器的工作状态，使处于工作中的电池簇通过对应的直流变换器和电流逆变器为所述负载供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：并离网切换开关和主电网；

所述并离网切换开关与所述能量管理装置建立通信连接，所述主电网通过所述并离网切换开关与交流母线电连接，所述交流母线还与所述电流逆变器的输出端电连接；

所述能量管理装置在所述主电网的峰电时间段，控制所述并离网切换开关断开，使所述梯次利用储能电池组为所述负载供电；在所述主电网的谷电时间段，控制所述并离网切换开关闭合，使所述主电网为所述负载供电。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：控制开关和光伏发电装置，所述光伏发电装置包括：光伏阵列、汇流箱和光伏逆变器；

所述光伏逆变器与所述能量管理装置建立通信连接，所述光伏阵列通过所述汇流箱与所述光伏逆变器电连接，所述光伏逆变器还与所述交流母线电连接；

所述控制开关分别与所述交流母线和所述电流逆变器的输出端电连接；

所述能量管理装置在监测到光照强度大于预设强度阈值时，控制所述并离网切换开关断开、所述控制开关闭合以及控制各所述电池簇和对应的直流变换器和电流逆变器停止工作，使所述光伏发电装置为所述负载供电。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述能量管理装置在所述主电网的谷电时间段监测到所述光伏发电装置所提供的电量和所述梯次利用储能电池组提供的电量之和小于所述负载的电量需求时，控制所述并离网切换开关和控制开关闭合，使所述主电网为所述负载供电。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述能量管理装置在所述主电网的峰电时间段监测到所述光伏发电装置所提供的电量和所述梯次利用储能电池组提供的电量之和小于所述负载的电量需求时，调整所述负载的功率，使所述光伏发电装置和梯次利用储能电池组为所述负载供电。

6.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，还包括：空调，所述空调与所述能量管理装置建立通信连接，当所述能量管理装置监测到环境温度大于或等于设定温度阈值时，控制所述空调开启。

7.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，还包括：消防装置，所述消防装置与所述能量管理装置建立通信连接，当所述能量管理装置监测到所述电池管理装置、直流变换器、电流逆变器和/或负载存在故障时，控制所述消防装置开启，并将故障信息上报至云端。

8.根据权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述负载为充电桩。

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