CN211351805U - 交直流一体储能设备和系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种交直流一体储能设备和系统。所述设备包括：双向变流器、保护电路、电池管理系统以及电池组，双向变流器通过直流充放电接口与保护电路连接，保护电路、电池管理系统以及电池组依次电连接，双向变流器还通过交流充放电接口连接交流市电，充电时，双向变流器将交流市电转化为直流电给电池组充电，放电时，电池管理系统将电池组中部分电量输出至双向变流器，由双向变流器将直流电转化为交流点并输出至交流市电，电池管理系统将电池组中另一部分电量输出至直流供电端口给直流设备供电。采用本方法能够实现储能产品和备电产品协调工作。

Description

交直流一体储能设备和系统

技术领域

本申请涉及电源技术领域，特别是涉及一种交直流一体储能设备。

背景技术

通讯运营商等通讯设备用户在数据处理网络上(按照重要等级)分为核心机房、中心机房、汇聚机房、宏基站、室分基站、微基站。越重要的数据节点对于用电的安全性要求就越高，能耗也越高。而随着5G通讯时代的到来，越来越密集的站点建设以及单台设备的功率越来越大，“用电削峰填谷技术”针对机房、基站用电高峰的调节对于运营商有显著的经济效益，对于国家用电调峰更有巨大的战略意义。

为保障通讯机房、基站设备的用电安全，在机房、基站都需要进行停电2 小时以上备电。目前，市面上储能产品和备电产品一般都是独立设备，两者相互独立，不能相互支持协调工作。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够解决储能产品和备电产品不能协调工作的交直流一体储能设备。

一种交直流一体储能设备，所述设备包括：

双向变流器、保护电路、电池管理系统以及电池组；

所述双向变流器通过直流充放电接口与所述保护电路连接，所述保护电路、所述电池管理系统以及所述电池组依次电连接；

所述双向变流器还通过交流充放电接口连接交流市电；

充电时，所述双向变流器将交流市电转化为直流电给所述电池组充电；

放电时，所述电池管理系统将所述电池组中部分电量输出至所述双向变流器，由所述双向变流器将直流电转化为交流点并输出至交流市电；所述电池管理系统将所述电池组中另一部分电量输出至直流供电端口给直流设备供电。

在其中一个实施例中，所述电池管理系统通过检测所述电池组中电量剩余，确定是否将电量输出至所述双向变流器。

在其中一个实施例中，所述保护电路包括：继电器、直流电源模块、分流器、熔断器。

在其中一个实施例中，还包括：功能电路；所述功能电路的一端与所述双向变流器连接，另一端与所述电池管理系统连接；所述功能电路包括：直流通信电源；所述电池管理系统将所述电池组中另一部分电量输出至所述直流通信电源，通过所述直流通信电源的直流供电端口给直流设备供电。

在其中一个实施例中，所述功能电路还包括：浪涌保护器；所述浪涌保护器用于防止设备被雷击损坏。

在其中一个实施例中，所述双向变流器为储能变流器。

在其中一个实施例中，所述电池组为锂离子电池组。

一种交直流一体储能系统，包括上述任一项的交直流一体储能设备、直流负载以及交直转换器；

所述交直流一体储能设备给所述交直流负载提供备用直流电源；

所述交直转换器接入市电，所述交直转换器用于将交流市电转化为直流电，并且给所述直流负载提供工作直流电源。

在其中一个实施例中，还包括：交流负载；所述交流负载接入市电，通过交流市电提供工作交流电源。

在其中一个实施例中，所述工作直流电源和所述备用直流电源均为42V-54V 电源。

上述交直流一体储能设备和系统，通过双向变流器，即可以实现将交流市电转换为直流电给电池组充电，另外，在需要向交流市电调节时，也可以将直流电转化为交流电输出至交流电网。当电池组充电完毕时，通过电池管理系统，使储能部分的电量即可以用于交流市电的调节，也可以用于直流设备的备电，从而实现储能和备电协调使用。

附图说明

图1为一个实施例中交直流一体储能设备的结构示意图；

图2为一个实施例中电池组协调工作的示意图；

图3为一个实施例中交直流一体储能设备的工作原理。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种交直流一体储能设备，包括：双向变流器100、保护电路200、电池管理系统300以及电池组400。

双向变流器100通过直流充放电接口与保护电路200连接，保护电路200、电池管理系统300以及电池组400依次电连接。双向变流器100还通过交流充放电接口连接交流市电。

值得说明的是交直流一体储能设备包括用于连接外部设备的交流接口和直流接口，交流接口用于连接交流市电，用于给交直流一体储能设备储能。直流接口用于连接直流供电设备，直流供电设备指的是通信负载等。

在充电时，双向变流器100将交流市电转化为直流电给电池组400充电，放电时，电池管理系统300将电池组中部分电量输出至双向变流器100，由双向变流器100将直流电转化为交流点并输出至交流市电；电池管理系统300将电池组中另一部分电量输出至直流供电端口给直流设备供电。

在一个实施例中，“一部分”和“另一部分”并不是将电池电量分为两个部分，而是由电池组中剩余电量确定，如图2所示，电池管理系统通过检测电池组中电量剩余，确定是否将电量输出至所述双向变流器。

本实施例中，直流设备的备电是交直流一体储能设备的基本条件，因此在指定电池管理系统的控制策略时，当电池组电量低于阈值时，将不再作为储能电源使用，剩余部分仅作为备电。因此，相较于分开管理的储能电源和备电电源，当备电电源电量耗尽时，无法使用储能电源，而交直流一体储能设备，备电电源为电池组，因此可以充分利用电池组的电量。

本实用新型的交直流一体储能设备采用交流输入以及实现交直流分别输出，直流输出时，给直流设备提供备电，当交流输出时，参与“削峰调谷”，本实用新型可以不改变原有室内线路，即可以实现上述功能，具体是，在入户市电交流电源处并联接入交直流一体储能设备后，室内负载平时仍然使用市电供电，当用电高峰时由市电和交直流一体机共同给室内负载供电，相当于在高峰时段给市电“减负”；当用电低谷时，交直流一体机作为负载，根据市电及负载情况进行智能充电储能。当市电发生意外停电时，交直流一体储能设备直接给直流母排输出直流电保证直流设备的正常运行。

在其中一个实施例中，保护电路包括：继电器、直流电源模块、分流器、熔断器等，其主要原理为实时测量电路的电压、电流，当电路内电压、电流参数超出正常工作范围的时候命令继电器切断电路。本实施例中，由于交直流一体储能设备在进行高频次的充电和放电，容易产生用电故障，若不进行保护，不仅会导致交直流一体储能设备损坏，严重时可能产生安全事故，通过设置保护电路，可以实时监测设备点各个参数的变化，若出现异常，则可以通过熔断器、继电器等及时切断电源，有效的保护设备安全，以及避免更严重的安全事故。

在其中一个实施例中，还包括：功能电路；功能电路的一端与双向变流器连接，另一端与电池管理系统连接；功能电路包括：直流通信电源；电池管理系统将电池组中另一部分电量输出至直流通信电源，通过直流通信电源的直流供电端口给直流设备供电。

本实施例中，通过直流通信电源，可以给直流设备供电，从而实现交直流一体储能设备的备电功能，另外，直流通信电源还可以给交直流一体储能设备内部开关元件供电，例如：继电器等。值得说明的是，采用直流通信电源，可以满足站内通讯设备对直流供电的需求，直流通信电源在设计时，即满足通信设备不断电的需求，本实用新型的功能模块中设置直流通信电源，可以满足对基站进行储能和备电的需求。

具体的，直流通信电源可以实现48V直流放电，确保直流设备供电。

在其中一个实施例中，功能电路还包括：浪涌保护器，浪涌保护器用于防止设备被雷击损坏。由于交直流一体储能设备可以设置在户外，若遇雷击，可能会导致用电安全，因此设置浪涌保护器可以较好的防止雷击，保护交直流一体储能设备不被损坏。

在其中一个实施例中，双向变流器为储能变流器(Power Conversion System，PCS)。储能变流器可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由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。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。 PCS控制器通过CAN接口与BMS通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。

在其中一个实施例中，电池组为锂离子电池组。锂离子电池具有能量密度高、体积小的特点，由于本实用新型中，储能和备电均通过电池组实现，因此对电池的性能是不小的挑战，本实用新型选择锂离子电池，可以保持在较小的体积下，存储更多的电能，从而保证储能和备电的要求。

具体的，本实用新型的交直流一体储能设备可以运用在机房、基站内，如图3所示，其中，储能备电一体机指的是实现储能和备电功能的模块，其中包括：双向变流器、功能电路等，保护电路/储能电池则是由保护电路、电源管理系统以及电池组组成，从而实现交直流一体储能设备。

在其中一个实施例中，提供一种交直流一体储能系统，包括上述的交直流一体储能设备、直流负载以及交直转换器；交直流一体储能设备给交直流负载提供备用直流电源，交直转换器接入市电，交直转换器用于将交流市电转化为直流电，并且给直流负载提供工作直流电源。

在其中一个实施例中，直流负载一般为通讯负载，通讯负载需要进行不断电工作，在正常状态下，站内通讯负载由交流市电供电，交直转换器将交流市电转化为直流电，从而完成供电，在异常状态下，交流市电无法供电，则通过交直流一体储能设备直接提供直流电作为备电。

在其中一个实施例中，还包括：交流负载，交流负载接入市电，通过交流市电提供工作交流电源。在站内，还可能包括交流负载，交流负载直接由市电供电，进一步将所有备电给通讯负载供电。

在其中一个实施例中，工作直流电源和备用直流电源均为42V-54V电源。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种交直流一体储能设备，其特征在于，所述设备包括：双向变流器、保护电路、电池管理系统以及电池组；

所述双向变流器通过直流充放电接口与所述保护电路连接，所述保护电路、所述电池管理系统以及所述电池组依次电连接；

所述双向变流器还通过交流充放电接口连接交流市电；

充电时，所述双向变流器将交流市电转化为直流电给所述电池组充电；

放电时，所述电池管理系统将所述电池组中部分电量输出至所述双向变流器，由所述双向变流器将直流电转化为交流点并输出至交流市电；所述电池管理系统将所述电池组中另一部分电量输出至直流供电端口给直流设备供电。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述电池管理系统通过检测所述电池组中电量剩余，确定是否将电量输出至所述双向变流器。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述保护电路包括：继电器、直流电源模块、分流器、熔断器。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的设备，其特征在于，还包括：功能电路；

所述功能电路的一端与所述双向变流器连接，另一端与所述电池管理系统连接；

所述功能电路包括：直流通信电源；

所述电池管理系统将所述电池组中另一部分电量输出至所述直流通信电源，通过所述直流通信电源的直流供电端口给直流设备供电。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述功能电路还包括：浪涌保护器；

所述浪涌保护器用于防止设备被雷击损坏。

6.根据权利要求1至3任意一项所述的设备，其特征在于，所述双向变流器为储能变流器。

7.根据权利要求1至3任意一项所述的设备，其特征在于，所述电池组为锂离子电池组。

8.一种交直流一体储能系统，其特征在于，包括如权利要求1至7任一项所述的交直流一体储能设备、直流负载以及交直转换器；

所述交直流一体储能设备给所述交直流负载提供备用直流电源；

所述交直转换器接入市电，所述交直转换器用于将交流市电转化为直流电，并且给所述直流负载提供工作直流电源。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，还包括：交流负载；

所述交流负载接入市电，通过交流市电提供工作交流电源。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述工作直流电源和所述备用直流电源均为42V-54V电源。

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