CN213637184U - 一种工业备用电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种工业备用电源系统，本实用新型提供的技术方案，通过在电网失电时，控制储能备用电源作为停电黑启动电源，并根据光照强度，控制光伏备用电源是否作为备用电源，从而实现了电网失电时，备用电源的平稳供电。本实用新型提供的技术方案，在储能备用电源作为黑启动电源的基础上，加入光伏发电，由于储能备用电源和光伏备用电源的配合使用，当电网失电时，储能备用电源的快速黑启动能带动光伏备用电源输送电能，同时光伏备用电源能有效减缓储能备用电源的电能消耗，相辅相成，使光伏系统摆脱孤岛保护，充分利用新能源，同时也解决单一储能备用电源供电时的持续性问题，使微电网稳定运行时间更长，经济效益更高。

Description

一种工业备用电源系统

技术领域

本实用新型涉及电网智能控制技术领域，具体涉及一种工业备用电源系统。

背景技术

目前工业系统，特别是制造业，因其行业特性用电量大，对备用电源的可持续供电要求非常高。

现今几乎所有的工业系统所用的备用电源都是柴油发电机，柴油发电机失电响应时间较慢，当电网失电，需要较长时间启动，造成较大工业损失。而且柴油发电机容量有限，一般工业制造业所配备的柴油发电机均为小型发电机，仅能带动少部分的一、二级负荷，对生产的可持续性帮助较小；另一方面，柴油发电机因动力来源为柴油火力，对环境影响也较大，寻求新能源作为备用电源，支持工业系统大面积供电稳定性和持续性越发紧迫。

近年来，有开始尝试储能系统作为备用电源供电的例子，但是因工业系统用电负荷大，储能电池损耗也随着负荷的增加而增大；另一方面，目前的光储自供电技术往往容量较小，且光储系统集成于变流器中，不利于用电负荷大的工业系统，局限性较大。目前光伏发电系统具有孤岛保护，当电网失电时，光伏发电系统必须强制断开，不能再为局部负载供电。

相关技术中描述了一种基于光储互补微电网自供电的储能系统，有效解决了微电网自供电的弊端，但是该技术以光伏系统作为储能系统黑启动的备用电源忽略了光伏系统的孤岛效应保护机制，所以该技术有相对局限性，不够全面。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种工业备用电源系统，以解决现有技术中电网失电时柴油发电机响应速度慢、储能系统电能消耗快、光伏系统孤岛效应的问题。

根据本实用新型实施例的第一方面，提供一种工业备用电源系统，包括：

储能备用电源，其交流输出端与市电的出线端相连；

光伏备用电源，其交流输出端与所述储能备用电源的交流输出端并联；

检测装置，用于检测光伏备用电源所在环境的光照强度；

控制器，用于在电网失电时，控制储能备用电源作为停电黑启动电源，并根据所述光照强度，控制光伏备用电源是否作为备用电源。

优选地，所述光伏备用电源的交流输出端与储能备用电源的交流输出端并联后，统一接到对应电压等级的电源母线上。

优选地，所述储能备用电源，包括：储能电池，及与所述储能电池相连的储能变流器；和/或，

所述光伏备用电源，包括：光伏组件，及与所述光伏组件相连的光伏逆变器。

优选地，所述控制器控制光伏备用电源是否作为备用电源，包括：

当电网失电，且，光照强度满足光伏备用电源的启动条件时，控制储能备用电源作为电压源工作，从而启动光伏备用电源作为备用电源；

当电网失电，且，光照强度不能满足光伏备用电源的启动条件时，控制储能备用电源单独作为电压源工作，不启动光伏备用电源。

优选地，所述启动光伏备用电源作为备用电源，具体为：

检测储能备用电源的输出电压是否满足光伏备用电源的启动条件，若是，启动光伏备用电源，否则，不启动光伏备用电源。

优选地，所述控制器，还用于：

当储能备用电源的输出电压不满足光伏备用电源的启动条件时，调节储能备用电源的输出电压，直至储能备用电源的输出电压满足光伏备用电源的启动条件。

优选地，所述启动光伏备用电源，具体为：

采用自动重合闸的方式，启动所述光伏备用电源。

优选地，所述控制器，还用于：

启动光伏备用电源后，控制光伏备用电源作为电流源参与电能传输，且，

控制电网电流只由光伏备用电源传输。

优选地，所述控制器，还用于：

在电网正常供电时，控制储能备用电源作为电流源并网供电；和/或，

控制光伏备用电源作为电流源并网供电。

本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

通过在电网失电时，控制储能备用电源作为停电黑启动电源，并根据光照强度，控制光伏备用电源是否作为备用电源，从而实现了电网失电时，备用电源的平稳供电。本实用新型提供的技术方案，在储能备用电源作为黑启动电源的基础上，加入光伏发电，由于储能备用电源和光伏备用电源的配合使用，当电网失电时，储能备用电源的快速黑启动能带动光伏备用电源输送电能，同时光伏备用电源能有效减缓储能备用电源的电能消耗，相辅相成，使光伏系统摆脱孤岛保护，充分利用新能源，同时也解决单一储能备用电源供电时的持续性问题，使微电网稳定运行时间更长，经济效益更高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是根据一示例性实施例示出的一种工业备用电源系统的示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是根据一示例性实施例示出的一种工业备用电源系统的示意图，如图1所示，该系统包括：

储能备用电源1，其交流输出端与市电的出线端相连；

光伏备用电源2，其交流输出端与所述储能备用电源1的交流输出端并联；

检测装置(附图中未示出)，用于检测光伏备用电源2所在环境的光照强度；

控制器(附图中未示出)，用于在电网失电时，控制储能备用电源1作为停电黑启动电源，并根据所述光照强度，控制光伏备用电源2是否作为备用电源。

可以理解的是，本实施例提供的技术方案，通过在电网失电时，控制储能备用电源作为停电黑启动电源，并根据光照强度，控制光伏备用电源是否作为备用电源，从而实现了电网失电时，备用电源的平稳供电。本实施例提供的技术方案，在储能备用电源作为黑启动电源的基础上，加入光伏发电，由于储能备用电源和光伏备用电源的配合使用，当电网失电时，储能备用电源的快速黑启动能带动光伏备用电源输送电能，同时光伏备用电源能有效减缓储能备用电源的电能消耗，相辅相成，使光伏系统摆脱孤岛保护，充分利用新能源，同时也解决单一储能备用电源供电时的持续性问题，使微电网稳定运行时间更长，经济效益更高。

优选地，所述光伏备用电源2的交流输出端与储能备用电源1的交流输出端并联后，统一接到对应电压等级的电源母线上。

优选地，所述储能备用电源1，包括：储能电池11，及与所述储能电池11相连的储能变流器12；和/或，

所述光伏备用电源2，包括：光伏组件21，及与所述光伏组件21相连的光伏逆变器22。

可以理解的是，本实施例提供的这种工业备用电源系统，结构简单、搭建方便、维修改造成本低，用户体验度好、满意度高。

优选地，所述控制器控制光伏备用电源是否作为备用电源，包括：

当电网失电，且，光照强度满足光伏备用电源的启动条件时，控制储能备用电源作为电压源工作，从而启动光伏备用电源作为备用电源；

当电网失电，且，光照强度不能满足光伏备用电源的启动条件时，控制储能备用电源单独作为电压源工作，不启动光伏备用电源。

可以理解的是，当电网失电时，微电网处于孤岛状态，光伏系统因孤岛效应而先失电，此时储能备用电源快速响应自启动，将以电压源形式工作。若此时光照强度满足光伏备用电源的启动条件，可以启动光伏备用电源作为备用电源；若光照强度不能满足光伏备用电源的启动条件，则不启动光伏备用电源作为备用电源，控制储能备用电源单独作为电压源工作。

本实施例提供的技术方案，以储能备用电源作为黑启动电源的基础上，加入光伏发电，使光伏系统摆脱孤岛保护，充分利用新能源，同时也解决单一储能备用电源供电时的持续性问题，用户体验度好、满意度高。

优选地，所述启动光伏备用电源作为备用电源，具体为：

检测储能备用电源的输出电压是否满足光伏备用电源的启动条件，若是，启动光伏备用电源，否则，不启动光伏备用电源。

优选地，所述控制器，还用于：

当储能备用电源的输出电压不满足光伏备用电源的启动条件时，调节储能备用电源的输出电压，直至储能备用电源的输出电压满足光伏备用电源的启动条件。

可以理解的是，当电网失电时，检测装置会自动检测光照度，从而得出输入电流是否能满足光伏备用电源的启动条件，若不能，则光伏备用电源不工作，储能备用电源单独以电压源形式向负载供电，当光照条件满足启动条件时，光伏备用电源则重新投入工作，与储能备用电源一起共同作为备用电源，提高系统供电的可靠性和持续性。

优选地，所述启动光伏备用电源，具体为：

采用自动重合闸的方式，启动所述光伏备用电源。

需要说明的是，自动重合闸广泛应用于架空线输电和架空线供电线路上的有效反事故措施(电缆输、供电不能采用)。即当线路出现故障，继电保护使断路器跳闸后，自动重合闸装置经短时间间隔后使断路器重新合上。

大多数情况下，线路故障(如雷击、风害等)是暂时性的，断路器跳闸后线路的绝缘性能(绝缘子和空气间隙)能得到恢复，再次重合能成功，这就提高了电力系统供电的可靠性。少数情况属永久性故障，自动重合闸装置动作后靠继电保护动作再跳开，查明原因，予以排除再送电。一般情况下，线路故障跳闸后重合闸越快，效果越好。

本实施例采用自动重合闸的方式，启动所述光伏备用电源，结构简单、成本低，能快递启动光伏备用电源，用户体验度好、满意度高。

优选地，所述控制器，还用于：

启动光伏备用电源后，控制光伏备用电源作为电流源参与电能传输，且，

控制电网电流只由光伏备用电源传输。

可以理解的是，当储能备用电源以电压源形式输出时，电流只由光伏备用电源传输，从而降低储能备用电源的电量消耗。

优选地，所述控制器，还用于：

在电网正常供电时，控制储能备用电源作为电流源并网供电；和/或，

控制光伏备用电源作为电流源并网供电。

可以理解的是，当电网正常供电时，储能备用电源检测为并网状态，自动作为电流源并网供电，光伏备用电源同样检测电网得电，正常并网输出，光伏备用电源和储能备用电源互为独立运行，保障电网的稳定性和可靠性。

可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种工业备用电源系统，其特征在于，包括：

储能备用电源，其交流输出端与市电的出线端相连；

光伏备用电源，其交流输出端与所述储能备用电源的交流输出端并联；

检测装置，用于检测光伏备用电源所在环境的光照强度；

控制器，用于在电网失电时，控制储能备用电源作为停电黑启动电源，并根据所述光照强度，控制光伏备用电源是否作为备用电源。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述光伏备用电源的交流输出端与储能备用电源的交流输出端并联后，统一接到对应电压等级的电源母线上。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述储能备用电源，包括：储能电池，及与所述储能电池相连的储能变流器；和/或，

所述光伏备用电源，包括：光伏组件，及与所述光伏组件相连的光伏逆变器。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器控制光伏备用电源是否作为备用电源，包括：

当电网失电，且，光照强度满足光伏备用电源的启动条件时，控制储能备用电源作为电压源工作，从而启动光伏备用电源作为备用电源；

当电网失电，且，光照强度不能满足光伏备用电源的启动条件时，控制储能备用电源单独作为电压源工作，不启动光伏备用电源。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述启动光伏备用电源作为备用电源，具体为：

检测储能备用电源的输出电压是否满足光伏备用电源的启动条件，若是，启动光伏备用电源，否则，不启动光伏备用电源。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于：

当储能备用电源的输出电压不满足光伏备用电源的启动条件时，调节储能备用电源的输出电压，直至储能备用电源的输出电压满足光伏备用电源的启动条件。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述启动光伏备用电源，具体为：

采用自动重合闸的方式，启动所述光伏备用电源。

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于：

启动光伏备用电源后，控制光伏备用电源作为电流源参与电能传输，且，

控制电网电流只由光伏备用电源传输。

9.根据权利要求1～8任一项所述的系统，其特征在于，所述控制器，还用于：

在电网正常供电时，控制储能备用电源作为电流源并网供电；和/或，

控制光伏备用电源作为电流源并网供电。

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