CN213243563U - 储能能量管理系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种储能能量管理系统。其中储能能量管理系统包括储能调频控制器、储能调频装置以及机组发电系统，储能调频控制器包括高精度频率采集模块、储能管理系统以及调频控制模块，其中高精度频率采集模块、储能管理系统以及调频控制模块相互通信连接，并且储能管理系统与储能调频装置通信连接，调频控制模块与机组发电系统通信连接，并且其中高精度频率采集模块用于接收由电网调度系统发送的电网频率信号以及由机组发电系统发送的机组频率信号，根据电网频率信号以及机组频率信号确定调频参数，并向储能管理系统发送包含调频参数的调频信号。

Description

储能能量管理系统

技术领域

本申请涉及一种储能系统，特别是涉及一种储能能量管理系统。

背景技术

为保证电网能够安全、优质、经济的运行，储能系统为发电机组的频率调节具有非常重要的作用。现有的储能系统一般采用的是AGC调频，从而满足发电的需求。但是当电厂的储能系统出现小范围内的频率波动的情况下，现有的储能能量管理系统无法对储能系统进行调频，导致储能系统不能满足电网的需求。

针对现有技术中存在的当电厂的储能系统出现小范围内的频率波动的情况下，现有的储能能量管理系统无法对储能系统进行调频，导致储能系统不能满足电网的需求的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本申请公开提供了一种储能能量管理系统，从而解决现有技术中存在的当电厂的储能系统出现小范围内的频率波动的情况下，现有的储能能量管理系统无法对储能系统进行调频，导致储能系统不能满足电网的需求的技术问题。

本申请实施例提供了一种储能能量管理系统，包括储能调频控制器、储能调频装置以及机组发电系统，储能调频控制器包括高精度频率采集模块、储能管理系统以及调频控制模块，其中高精度频率采集模块、储能管理系统以及调频控制模块相互通信连接，并且储能管理系统与储能调频装置通信连接，调频控制模块与机组发电系统通信连接，并且其中高精度频率采集模块用于接收由电网调度系统发送的电网频率信号以及由机组发电系统发送的机组频率信号，根据电网频率信号以及机组频率信号确定调频参数，并向储能管理系统发送包含调频参数的调频信号；储能管理系统用于根据调频参数确定储能调频装置对应的储能调频参数，以及根据调频参数确定机组发电系统对应的机组调频参数，并根据储能调频参数向储能调频装置发送放电或充电的控制指令；调频控制模块用于将从储能管理系统传输的机组调频参数传输至机组发电系统中；机组发电系统用于根据机组调频参数进行调频操作。

可选地，还包括机组集散控制系统，其中机组集散控制系统分别与调频控制模块和机组发电系统通信连接，用于根据由调频控制模块发送的机组调频参数，控制机组发电系统进行调频操作。

可选地，高精度频率采集模块根据电网频率信号以及机组频率信号确定调频参数的操作，包括：在电网频率信号与机组频率信号的频率之差大于等于预设频率阈值的情况下，将电网频率信号确定为调频参数。

可选地，储能调频装置包括直流储能电池、储能变流器、变压器以及预设的箱变设备，其中储能变流器分别与直流储能电池和变压器通信连接，并且其中，储能变流器用于根据控制指令控制直流储能电池放电或者充电；变压器用于将直流储能电池放电或者充电后的直流电转换为交流电；以及预设的箱变设备用于检测变压器对应的预设参数的测量数据，并将预设参数的测量数据传输至储能管理系统，其中预设的箱变设备与变压器通信连接。

可选地，还包括界面显示终端，并且储能调频控制器还包括通信模块，其中通信模块与储能管理系统和界面显示终端通信连接，并且其中通信模块用于从储能管理系统中接收预设参数的测量数据，并向界面显示终端发送预设参数的测量数据；以及界面显示终端用于显示预设参数的测量数据。

可选地，储能管理系统包括逻辑运算单元和数据存储单元，其中逻辑运算单元和数据存储单元通信连接，并且其中逻辑运算单元用于根据调频参数计算储能调频参数和机组调频参数，并将储能调频参数和机组调频参数传输至数据存储单元。

可选地，储能管理系统还包括功能控制单元，功能控制单元与数据存储单元和通信模块通信连接，其中功能控制单元用于数据存储单元接收储能调频参数，根据储能调频参数向储能调频装置发送放电或充电的控制指令，并将由储能调频装置根据控制指令进行发电或充电后传输的功率数据发送至通信模块。

从而根据上述所述的储能能量管理系统，由于其响应速度很快以及容量可调的优点，储能系统在小范围内的频率波动的情况下，也可以进行频率调整，达到了机组频率时刻保持和电网频率一致的效果。进而解决了现有技术中存在的当电厂的储能系统出现小范围内的频率波动的情况下，现有的储能能量管理系统无法对储能系统进行调频，导致储能系统不能满足电网的需求的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是为本申请实施例1第一个方面所述的储能能量管理系统结构示意图；

图2是本申请实施例1所述的能量管理系统200结构示意图；

图3是本申请实施例1所述的储能能量管理系统的硬件结构示意图；以及

图4是本申请实施例1所述的储能能量管理系统与储能系统的示意图。

附图标记：储能调频控制器100，储能调频装置200，机组集散控制系统 300，机组发电系统400，界面显示终端500，高精度频率采集模块110，储能管理系统120，调频控制模块130，通信模块140，逻辑运算单元121，数据存储单元122，功能控制单元123，直流储能电池201，储能变流器202，变压器 203，预设的箱变设备204。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

图1为本申请实施例提供的一种储能能量管理系统结构示意图。如图1所示，该储能能量管理系统包括储能调频控制器100、储能调频装置200以及机组发电系统400，储能调频控制器100包括高精度频率采集模块110、储能管理系统120以及调频控制模块130，其中高精度频率采集模块110、储能管理系统 120以及调频控制模块130相互通信连接，并且储能管理系统120与储能调频装置200通信连接，调频控制模块130与机组发电系统400通信连接，并且其中高精度频率采集模块110用于接收由电网调度系统发送的电网频率信号以及由机组发电系统400发送的机组频率信号，根据电网频率信号以及机组频率信号确定调频参数，并向储能管理系统120发送包含调频参数的调频信号；储能管理系统120用于根据调频参数确定储能调频装置200对应的储能调频参数，以及根据调频参数确定机组发电系统400对应的机组调频参数，并根据储能调频参数向储能调频装置200发送放电或充电的控制指令；调频控制模块130用于将从储能管理系统120传输的机组调频参数传输至机组发电系统400中；机组发电系统400用于根据机组调频参数进行调频操作。

正如背景技术中所述的，为保证电网能够安全、优质、经济的运行，储能系统为发电机组的频率调节具有非常重要的作用。现有的储能系统一般采用的是AGC调频，从而满足发电的需求。但是当电厂的储能系统出现小范围内的频率波动的情况下，现有的储能能量管理系统无法对储能系统进行调频，导致储能系统不能满足电网的需求。

有鉴于此，根据本实施例提供的储能能量管理系统，储能调频控制器100、储能调频装置200以及机组发电系统400。

其中储能调频控制器100包括高精度频率采集模块110、储能管理系统120 以及调频控制模块130，其中高精度频率采集模块110、储能管理系统120以及调频控制模块130相互通信连接，并且储能管理系统120与储能调频装置200 通信连接，调频控制模块130与机组发电系统400通信连接。

其中高精度频率采集模块110用于接收由电网调度系统发送的电网频率信号以及由机组发电系统400发送的机组频率信号，根据电网频率信号以及机组频率信号确定调频参数，并向储能管理系统120发送包含调频参数的调频信号。并且其中高精度频率采集模块110采集调频信号，并且该调频信号包括电路中的电压和电流。从而根据高精度频率采集模块110采集单元内部的电压信号和电流信号可以高精度的计算得到电网频率f。

储能管理系统120用于根据调频参数确定储能调频装置200对应的储能调频参数，以及根据调频参数确定机组发电系统400对应的机组调频参数，并根据储能调频参数向储能调频装置200发送放电或充电的控制指令。储能管理系统120根据得到的电网频率f计算需要调整储能系统频率的功率大小X，需要调整机组发电系统400的功率值为Y。然后储能管理系统120根据包含功率大小X的调频信号控制储能能量管理系统的整体功率的为X大小

调频控制模块130用于将从储能管理系统120传输的机组调频参数传输至机组发电系统400中。其中调频控制模块130可以将功率Y发送至机组发电系统40上，并且控制机组发电系统400的功率值达到Y，从而完成调频信号f的需求。

此外，机组发电系统400用于根据机组调频参数进行调频操作。从而完成储能能量管理系统的调频工作。

从而根据上述所述的储能能量管理系统，由于其响应速度很快以及容量可调的优点，储能系统在小范围内的频率波动的情况下，也可以进行频率调整，达到了机组频率时刻保持和电网频率一致的效果。进而解决了现有技术中存在的当电厂的储能系统出现小范围内的频率波动的情况下，现有的储能能量管理系统无法对储能系统进行调频，导致储能系统不能满足电网的需求的技术问题。

可选地，还包括机组集散控制系统300，其中机组集散控制系统300分别与调频控制模块130和机组发电系统400通信连接，用于根据由调频控制模块 130发送的机组调频参数，控制机组发电系统400进行调频操作。首先储能调频控制器100可以将计算出的调频相关参数发送至机组集散控制系统300，然后通过机组集散控制系统300将得到的调频相关参数进行运算，从而得出最终需要调频的调频数据。最后机组集散控制系统300将调频数据发送至机组发电系统400进行调频设置。

可选地，高精度频率采集模块110根据电网频率信号以及机组频率信号确定调频参数的操作，包括：在电网频率信号与机组频率信号的频率之差大于等于预设频率阈值的情况下，将电网频率信号确定为调频参数。

具体地，高精度频率采集模块110在电网频率信号与机组频率信号的频率之差大于等于预设频率阈值的情况下，将电网频率信号确定为调频参数。例如，预设频率阈值为0.1HZ，并且当电网频率信号(例如可以但不限于是民用电网的功率)指示的频率为50HZ，而储能的机组的机组频率信号指示的频率为 49.8HZ的情况下。那么此时二者之间的差值为0.2HZ，并且已经超过了预设频率阈值。此时需要对机组的机组频率已经无法满足需求，因此需要对机组的机组频率信号进行调整，并且调整为和电网频率信号相同的频率(即50HZ)。从而通过高精度频率采集模块110通过这种方式实时监测机组频率信号，进而保证储能系统可以正常工作。

此外，例如当预设频率阈值为0.1HZ，并且当电网频率信号(例如可以但不限于是民用电网的功率)指示的频率为50HZ，而储能的机组的机组频率信号指示的频率为49.98HZ的情况下。此时二者之间的差值为0.02HZ，因此不需要对储能系统进行调频。

可选地，参考图2所示，储能调频装置200包括直流储能电池201、储能变流器202、变压器203以及预设的箱变设备204，其中储能变流器202分别与直流储能电池201和变压器203通信连接，并且其中，储能变流器202用于根据控制指令控制直流储能电池201放电或者充电；变压器203用于将直流储能电池201放电或者充电后的直流电转换为交流电；预设的箱变设备204用于检测变压器203对应的预设参数的测量数据，并将预设参数的测量数据传输至储能管理系统120，其中预设的箱变设备204与变压器203通信连接。从而通过储能调频装置200完成储能能量管理系统中的调频工作。

可选地，还包括界面显示终端500，并且储能调频控制器100还包括通信模块140，其中通信模块140与储能管理系统120和界面显示终端500通信连接，并且其中通信模块140用于从储能管理系统120中接收预设参数的测量数据，并向界面显示终端500发送预设参数的测量数据；界面显示终端500用于显示预设参数的测量数据。

具体地，参考图1所示，储能能量管理系统还包括界面显示终端500，并且储能调频控制器100还包括通信模块140，其中通信模块140与储能管理系统120和界面显示终端500通信连接，并且其中通信模块140用于从储能管理系统120中接收预设参数的测量数据，并向界面显示终端500发送预设参数的测量数据。界面显示终端500用于显示预设参数的测量数据。此外，工作人员可以通过界面显示终端500与储能能量管理系统进行人机交互，例如人工人员可以通过界面显示终端500实现数据采集处理(SCADA)功能；调控一体化功能；状态评估、潮流计算、负荷预测、解合环分析、负荷转供、网络重构等DPAS 功能；运行风险评估、经济运行功能；网损实时计算、查询、分析系统；图资管理、设备台帐、与GIS一体接口；拓扑分析、模拟操作、实时配电网络工况监测(静态/模拟/实时三态切换)；以及停电管理、维护检修、两票管理等。

可选地，参考图1所示，储能管理系统120包括逻辑运算单元121和数据存储单元122，其中逻辑运算单元121和数据存储单元122通信连接，并且其中逻辑运算单元121用于根据调频参数计算储能调频参数和机组调频参数，并将储能调频参数和机组调频参数传输至数据存储单元122。从而通过逻辑运算单元121将采集的调频参数进行运算得出储能能量管理系统的储能调频参数和机组调频参数，并且可以将得到的储能调频参数和机组调频参数发送至数据存储单元122进行保存。

可选地，储能管理系统120还包括功能控制单元123，功能控制单元123 与数据存储单元122和通信模块140通信连接，其中功能控制单元123用于数据存储单元122接收储能调频参数，根据储能调频参数向储能调频装置200发送放电或充电的控制指令，并将由储能调频装置200根据控制指令进行发电或充电后传输的功率数据发送至通信模块140。

具体地，参考图1所示，功能控制单元123可以根据从数据存储单元122 接收的储能调频参数，然后功能控制单元123可以根据所接收的储能调频参数向储能调频装置200发送相关的充电或者放电的控制指令。并且功能控制单元 123还可以将由储能调频装置200根据控制指令进行发电或充电后传输的功率数据发送至通信模块140。并且可以显示显示终端500将功率数据进行显示，以便后期的工作人员进行处理。

此外，功能控制单元123还可以包括图形监控子单元、系统安全评定子单元、能量优化调度子单元、保护管理子单元、警报子单元以及报表功能子单元。

此外，高精度频率采集模块110的配置如下：满足3路交流电压、3路电流电流采集，AD采集周期最快可达20K/s，精度16位；实现高精度采集，电流、电压测量精度：±0.1％；计算有功，无功功率、功率因数测量精度：± 0.2％；计算频率精度：±0.001Hz；采集周期为100ms。配置CPU模块*1、电源模块*1、交流电压变送器模块*1、交流电流变送器模块*1、模拟量输入模块 (AI)*1。

进一步地，交流电压变送器模块：3路电压输入，按A,B,C三相，电压最大输入：150V；电压额定输入：100V，变送后交流电压输出0-2.5V(交流有效值)。

进一步地，交流电流变送器模块：3路电流输入，按A,B,C三相，电流最大输出：7.5A；电流额定输入：5A；变送后交流电压输出范围0-2.5V(交流有效值)。

进一步地，模拟量输入模块(AI)：主要功能为测量3路交流电流，3路交流电压输入，共6路，输入交流信号范围0-2.5V(交流有效值)。

此外，储能管系统120中包括储能主控单元，并且其中储能主控单元通过接口进行数据采集及处理，实现对储能系统的实时监控、报警及数据转发；调频控制优化管理，大扰动测试控制；调频动作录波数据及曲线分析；调频性能指标计算、统计分析等功能。此外，储能主控单元可以采用工控处理模块(例如工业用的主板以及处理器等)。

此外图3示出了储能能量管理系统的硬件结构示意图，参考图3所示，硬件层有：接口1需求：配置高精度频率采集单元：采集机端PT(Ua、Ub、Uc)、CT信号(Ia、Ib、Ic)，与PMU同源，计算得到电网频率(f)，频率精度：±0.001Hz；采集周期为100ms。

接口2、3需求：配置储能主控单元(EMS)：提供以太网接口，实现与储能变流器(PCS)、BMS、箱变测控等数据通信；提供RS485接口，实现与空调、传感器等辅助设备通信。

接口4、5需求：配置IO控制器单元：提供IO量(AO、DO、AI、DI)，实现与DEH、CCS的IO量硬接线接口。

接口6需求：电源：AC220V(UPS+保安段)。

接口7需求：对时信号，提供IRIG-B码对时(≤1ms)。

即包括：高精度频率采集单元、调频控制单元、储能主控单元及通讯单元等设备。主要特点：通过高精度频率采集测量单元、调频控制单元、储能主控单元及通讯单元等系统，采集高精度频率信号到储能主控系统，利用主控系统预先设计的运算，快速对储能系统进行相应的控制，从而提高储能调频能量管理系统的调频能力。

此外，参考图4所示，左侧示出了本申请提供的储能能量管理接通的结构图，右侧示出了储能系统的示意图。参考图4所示，可以看出本申请提供的储能能量管理系统可以对储能系统中的各个模块进行监控，实时监测储能系统中的各项指标是否正常，并根据监测的结果对储能系统中的各项指标进行调整。从而可以保证储能系统的正常工作。

实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种储能能量管理系统，包括储能调频控制器(100)、储能调频装置(200)、机组发电系统(400)以及机组集散控制系统(300)，其特征在于，所述储能调频控制器(100)包括高精度频率采集模块(110)、储能管理系统(120)以及调频控制模块(130)，其中所述高精度频率采集模块(110)、所述储能管理系统(120)以及所述调频控制模块(130)相互通信连接，并且所述储能管理系统(120)与所述储能调频装置(200)通信连接，所述调频控制模块(130)与所述机组发电系统(400)通信连接，并且其中

所述高精度频率采集模块(110)用于接收由电网调度系统发送的电网频率信号以及由机组发电系统(400)发送的机组频率信号，根据所述电网频率信号以及所述机组频率信号确定调频参数，并向所述储能管理系统(120)发送包含所述调频参数的调频信号；

所述储能管理系统(120)包括逻辑运算单元(121)、数据存储单元(122)以及功能控制单元(123)，其中所述逻辑运算单元(121)所述数据存储单元(122)通信连接，所述功能控制单元(123)与数据存储单元(122)和通信模块(140)通信连接，并且其中

所述逻辑运算单元(121)用于根据所述调频参数计算储能调频参数和机组调频参数，并将所述储能调频参数和所述机组调频参数传输至所述数据存储单元(122)；

所述功能控制单元(123)用于所述数据存储单元(122)接收所述储能调频参数，根据所述储能调频参数向所述储能调频装置(200)发送放电或充电的控制指令，并将由所述储能调频装置(200)根据所述控制指令进行发电或充电后传输的功率数据发送至所述通信模块(140)；

所述调频控制模块(130)用于将从所述储能管理系统(120)传输的所述机组调频参数传输至所述机组发电系统(400)中；以及

所述机组集散控制系统(300)分别与所述调频控制模块(130)和所述机组发电系统(400)通信连接，用于根据由所述调频控制模块(130)发送的所述机组调频参数，控制所述机组发电系统(400)进行调频操作。

2.根据权利要求1所述的储能能量管理系统，其特征在于，所述高精度频率采集模块(110)根据所述电网频率信号以及所述机组频率信号确定调频参数的操作，包括：

在所述电网频率信号与所述机组频率信号的频率之差大于等于预设频率阈值的情况下，将所述电网频率信号确定为所述调频参数。

3.根据权利要求1所述的储能能量管理系统，其特征在于，所述储能调频装置(200)包括直流储能电池(201)、储能变流器(202)、变压器(203)以及预设的箱变设备(204)，其中所述储能变流器(202)分别与所述直流储能电池(201)和所述变压器(203)通信连接，并且其中，

所述储能变流器(202)用于根据所述控制指令控制所述直流储能电池(201)放电或者充电；

所述变压器(203)用于将所述直流储能电池(201)放电或者充电后的直流电转换为交流电；以及

所述预设的箱变设备(204)用于检测所述变压器(203)对应的预设参数的测量数据，并将所述预设参数的测量数据传输至所述储能管理系统(120)，其中所述预设的箱变设备(204)与所述变压器(203)通信连接。

4.根据权利要求3所述的储能能量管理系统，其特征在于，还包括界面显示终端(500)，并且所述储能调频控制器(100)还包括通信模块(140)，其中所述通信模块(140)与所述储能管理系统(120)和所述界面显示终端(500)通信连接，并且其中

所述通信模块(140)用于从所述储能管理系统(120)中接收所述预设参数的测量数据，并向所述界面显示终端(500)发送所述预设参数的测量数据；以及

所述界面显示终端(500)用于显示所述预设参数的测量数据。

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