CN215419613U - 一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，包括分散式风电站和/或分布式光伏电站、电池储能模块、相变储热模块、管控系统以及用能端，分散式风电站和/或分布式光伏电站输出的电能接入直流母线，电池储能模块接入直流母线，将分散式风电站和/或分布式光伏电站输出的电能以化学能形式存储起来；直流母线上并联多组相变储热模块，相变储热模块将电能转化为热能供给给用能端；分散式风电站和/或分布式光伏电站、电池储能模块、相变储热模块分别与管控系统连接。本实用新型以消纳可再生资源为主，实现了对微型系统用户的电‑热能量自洽供给，减少弱网区域对电网过渡依赖，降低了地方配网的供电压力。

Description

一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统

技术领域

本实用新型涉及建筑能源供应技术领域，具体涉及一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统。

背景技术

在能源结构低碳、绿色转型过程中，构建以太阳能和风能为代表的低碳安全再生能源供应体系将是我国应对气候变化、资源短缺、能源安全的重要载体，发展以骨干电网和局域微网互补网型形态将是我国未来气象驱动型电力系统的合理格局。面对偏远区域现有网架薄弱、新建网架代价过高、自然禀赋富足、土地资源闲置等现实条件，就地构建以新能源为主体的分布式自洽微型系统，将是解决地处弱网甚至无网边防哨所、独立岛屿区域的、偏远村落、西部火车站电-热基本需求的理想技术路径。

储能技术作为一种有效措施，可以解决可再生能源发电的间歇性和随机波动性问题，提高电力系统调峰能力，满足经济社会发展对优质安全、可靠供电的要求。储能具有时间属性和空间属性，同时兼具能量转化、搬移、存储和释放功能，是能源独立自洽微型系统核心元素。依据储能系统的分类方式，主要可以划分为机械储能、电气储能、电化学储能、热储能等几大类别。其中，电化学储能因占地面积小、不受环境地理约束、组构相对简单、技术成熟、响应快速等诸多优点，近些年工程应用较多，技术进步较快，成本下降较大，在储能生态格局中占有重要地位。相变蓄热技术具有蓄热密度大、相变时温度稳定、控制简单、成本较低等特点，基于该技术研制的相变模块更是具有按需组配、灵活布置、简单可靠、经济实用等优势，较为适合解决偏远区域低碳用热问题。

电池蓄能和相变蓄热同属储能技术，具有能量时移功能，并可平抑源-荷不同时间尺度下的供需差异，是多源自洽微型系统中的核心元素，发明人有鉴于此，构建了一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，本案由此而生。

实用新型内容

本实用新型公开一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，以风、光可再生资源作为供给侧能源，为需求侧提供电-热用能需求，具体采用如下技术方案实现：

一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，包括分散式风电站和/或分布式光伏电站、电池储能模块、相变储热模块、管控系统以及用能端，分散式风电站和/或分布式光伏电站输出的电能接入直流母线，电池储能模块接入直流母线，将分散式风电站和/或分布式光伏电站输出的电能以化学能形式存储起来；直流母线上并联多组相变储热模块，相变储热模块将电能转化为热能供给给用能端；分散式风电站和/或分布式光伏电站、电池储能模块、相变储热模块分别与管控系统连接。

进一步，所述相变储热模块包括设备外壳、设置在设备外壳内部的相变材料以及电热阻管，设备外壳上开设散热窗和进风口，电热阻管端部连接接线端口，接线端口与电源连接。

进一步，所述相变材料采用固-液相变材料，设备外壳内设有蓄热壳体，相变材料以蓄热壳体作为装载器皿，电热阻管设置在蓄热壳体内部。

进一步，所述设备外壳和蓄热壳体之间设有隔热层。

进一步，所述进风口处设有风门。

进一步，所述设备外壳上设有显示面板和热量控制旋钮。

本实用新型基于电池蓄能和相变蓄热混合储能技术提出的多源自洽低碳系统，主要由风电机组、光伏阵列、电池储能、相变蓄热模块等物理硬件组分构成。其中，风电机组和光伏阵列用于对风光一次能源的获取与转换，以实现日发电量总量满足微型系统内电负荷和热负荷的日用需求；电池储能则主要用于平抑源-（电）荷之间功率的实时差异，以保证系统交直流母线的实时稳定，支撑系统稳定运行，并在外部电源失效时（无风无光无网）独立支撑系统一定时间；相变蓄热模块则用于消纳风光出力与负荷需求、电池充电的剩余功率，积蓄热能以满足系统日用热需求。

本实用新型提出的基于电池蓄能和相变蓄热混合储能技术的多源自洽低碳系统，协同聚合风电机组、光伏阵列、储能单元、储热相变模块等设备于一体，实现了对微型系统用户的电-热能量自洽供给，减少弱网区域对电网过渡依赖，延缓了电网增资扩容，降低了地方配网的供电压力，经济合理地解决弱网区域能量需求问题。

本实用新型提出的基于电池蓄能和相变蓄热混合储能技术的多源自洽低碳系统，具有建设周期短、运行弹性强、运营效益高等优点，并可根据不同场景需求灵活优化组分配置；同时，微型系统选址灵活分散，可在用户闲置空地周围就近建设，源-荷供给半径较短，系统运行能效较高，而且可规避新建电网深挖换填对生态带来破坏等消极影响。

本实用新型提出的基于电池蓄能和相变蓄热混合储能技术的多源自洽低碳系统，一次能源完全取自风光等自然禀赋，能量获取、转换、分配、利用过程无碳可靠高效，可有效解决偏远地区采用传统技术保障电-热需求所导致的化石能源消耗、碳排比例高等生态影响问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例中微网系统的结构示意图；

图2为图1中相变储热模块的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实施例公开一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，如图1所示，该微网系统根据能量来源、流动、转换和消纳过程可分为四个单元，即：能量制造单元、能量储存单元、能量转换单元以及能量消耗单元。其中，“能量制造单元”主要指微网配置的分散式风电站和分布式光伏电站，依托高效清洁的可再生能源为微网系统提供绿色优质电能，结合微网现场实际情况，可考虑是否与电网连接作为微网后备电源保障。“能量储存单元”包括储能设备及模块化相变储热装置，本实施例中的储能设备采用化学储能形式，即电池储能模块，该储能设备所需电能主要依托分散式风电站的风电机组和分布式光伏电站的光伏阵列。模块化相变储热装置既为“能量储存单元”也为“能量转换单元”，结合用户热能需要，择优选择储热装置数量及布置房间。“能量消耗单元”是指用能端或用户端，所设想的主要应用场景包括边防哨所、偏远村落、独立岛屿、西部车站、西部高速服务区等，本实施例中给出的应用场景能量需求主要包括电能和热能。

上述微网中，相变储热模块的结构如图2所示，本实施例中选用固体复合相变蓄热材料，即将固-液相变材料分散于多孔基体中，从而形成固体复合相变材料。相变储热模块外部为设备外壳，设备外壳上开设进风口和出风口，出风口可以设置为散热窗开孔结构，作为热量向外辐射出口，进风口处安装风门，通过调整风门开启大小控制风量，进而调控散热速率。设备外壳上还可以安装用于控制对外热辐射量的热量控制旋钮，以及安装一个显示面板，作为显示相变蓄热模块基本性能参数的可视窗口。设备壳体内部设置相变材料装载器皿，即蓄热壳体，将固-液相变材料装载于蓄热壳体上。作为消纳风光的载体，相变材料蓄热热源的电热阻管设置在蓄热壳体内部，电热阻管的端部设置接线端口，用于连接电源，可以将风电机组和光伏阵列出力电能以热量形式储存起来，在负荷需要时，在智能管控系统的调控下按需向微型系统负荷注入稳定热能。

上述微网系统中，可根据具体应用场景环境来确定是否分散式风电站和分布式光伏电站均适用，若应用环境风能和光能均充足，建议两者同时布设，若环境仅适用其一，也可择一布设。分散式风电站和/或分布式光伏电站输出的电能接入直流母线，电池储能模块以及多组并联的相变储热模块也接入直流母线。当风光发电能满足用能端用电需求且有剩余时，可以将一部分电能以化学能形式存储于电池储能模块中备用，另一部分电能可通过相变储热模块转化为热能满足用能端供热需求。在风光发电不足以满足用电需求时，电池储能模块可以为用能端以及相变储热模块供电，仍能保证微网系统的正常运行。分散式风电站和/或分布式光伏电站、电池储能模块、相变储热模块分别与管控系统连接，在管控系统调控下，协同运行共同保证微网负荷用电和热能基本需求。整个微网系统可以在离网状态下独立运行，能够有效保障用户端能源需求；也可以并入电网，就地消纳风、光可再生资源，为我国西部偏远区域广大散落用户的用能探寻一条可行的技术路径。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，其特征在于：包括分散式风电站和/或分布式光伏电站、电池储能模块、相变储热模块、管控系统以及用能端，分散式风电站和/或分布式光伏电站输出的电能接入直流母线，电池储能模块接入直流母线，将分散式风电站和/或分布式光伏电站输出的电能以化学能形式存储起来；直流母线上并联多组相变储热模块，相变储热模块将电能转化为热能供给给用能端；分散式风电站和/或分布式光伏电站、电池储能模块、相变储热模块分别与管控系统连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，其特征在于：所述相变储热模块包括设备外壳、设置在设备外壳内部的相变材料以及电热阻管，设备外壳上开设散热窗和进风口，电热阻管端部连接接线端口，接线端口与电源连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，其特征在于：所述相变材料采用固-液相变材料，设备外壳内设有蓄热壳体，相变材料以蓄热壳体作为装载器皿，电热阻管设置在蓄热壳体内部。

4.根据权利要求3所述的一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，其特征在于：所述设备外壳和蓄热壳体之间设有隔热层。

5.根据权利要求2所述的一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，其特征在于：所述进风口处设有风门。

6.根据权利要求2所述的一种基于电池蓄能和相变蓄热混合储能的微网系统，其特征在于：所述设备外壳上设有显示面板和热量控制旋钮。

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