CN215580404U - 一种应对电网限电的储能供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种应对电网限电的储能供电系统，由于光伏发电系统将光能转换为电能，并向负载和电池储能系统供电；电池储能系统存储所述光伏发电系统以及电网提供的电能并向所述负载供电；采集系统采集所述光伏发电系统、电池储能系统以及电网的电能参数，还采集所述负载的用电量；监控系获取所述采集系统采集的信息，根据所述电网的限电时段、限电上限以及所述采集系统采集的信息，控制所述光伏发电系统向所述负载供电，和/或，控制所述电池储能系统向所述负载供电。可见，在限电时段，储能供电系统可以调用光伏发电系统以及电池储能系统向负载进行供电，以达到限电时间段内负载的用电需求。

Description

一种应对电网限电的储能供电系统

技术领域

本申请涉及用电管理技术领域，具体涉及一种应对电网限电的储能供电系统。

背景技术

由于国家经济的迅猛发展和人民生活水平提高，对电力的需求日益增长，虽然国家建设了许多不同规模、不同类型的发电站，但是仍满足不了电力负荷增长的需要。

在发电站的发电满足不了城市所有用电情况下，通常会限制工业负荷用电，以此保证居民生活用电需求。限制工业园区用电会严重造成工厂的生产进度停滞，无法按期完成订单，对公司正常运行产生很大的影响。

因此，迫切需要一种能够应对工业园区电网限电时用电需求的储能系统。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是在电网限电时段，无法满足负载用电需求的问题。

根据本申请的一方面，一种实施例中提供一种应对电网限电的储能供电系统，包括：

光伏发电系统，用于将光能转换为电能，并向负载和电池储能系统供电；

电池储能系统，用于存储光伏发电系统以及电网提供的电能；向负载供电；

采集系统，用于采集光伏发电系统、电池储能系统以及电网的电能参数；采集负载的用电量；

监控系统，用于获取采集系统采集的信息，根据采集系统采集的信息、电网的限电时段和/或限电上限，控制光伏发电系统、电池储能系统和电网中的至少一个向负载供电，和/或，控制光伏发电系统和电网中的至少一个向电池储能系统供电。

在一种可能的实现方式中，监控系统包括：

时间模块，用于获取当前时间，判断当前时间是否处于电网的限电时段，是则输出第一判断信号，否则输出第二判断信号；

第一比较模块，用于比较负载的用电量与光伏发电系统的电能之间的大小；负载的用电量小于光伏发电系统的电能则输出第一比较信号，负载的用电量大于光伏发电系统的电能则输出第二比较信号；

控制模块，用于在第一判断信号和第一比较信号的触发下，控制光伏发电系统向负载供电；在第一判断信号和第二比较信号的触发下，控制光伏发电系统以及电池储能系统向负载供电。

在一种可能的实现方式中，监控系统还包括：

第二比较模块，用于比较负载的用电量与光伏发电系统和电池储能系统的电能之和的大小；负载的用电量小于光伏发电系统和电池储能系统的电能之和则输出第三比较信号，负载的用电量大于光伏发电系统和电池储能系统的电能之和则输出第四比较信号；

控制模块还用于在第一判断信号和第四比较信号的触发下，控制光伏发电系统、电池储能系统以及电网向负载供电。

在一种可能的实现方式中，控制模块还用于在第二判断信号以及第一比较信号的触发下，控制光伏发电系统向电池储能系统供电；在第二判断信号以及第二比较信号的触发下，控制光伏发电系统以及电网向电池储能系统供电。

在一种可能的实现方式中，应对电网限电的储能供电系统还包括电池逆变系统，电池逆变系统的第一端分别与光伏发电系统的输出端、电网的输出端以及负载的输入端电连接，电池逆变系统的第二端与电池储能系统电连接；

电池逆变系统用于将光伏发电系统和/或电网的电能整流后传输至电池储能系统，将电池储能系统的电能逆变后传输至负载。

在一种可能的实现方式中，储能供电系统还包括选通电路模块，选通电路模块具有多个选通电路，光伏发电系统通过选通电路与电池逆变系统以及负载选通，电网通过选通电路与电池逆变系统以及负载选通，电池逆变系统通过选通电路与负载选通；

监控系统与选通电路模块电连接，监控系统还用于控制多个选通电路的选通情况。

在一种可能的实现方式中，采集系统包括：

第一采集装置，设于光伏发电系统的输出端，用于采集光伏发电系统的输出端的电压与电流；

第二采集装置，设于电网的输出端，用于采集电网的输出端的电压与电流；

第三采集装置，设于负载的输入端，用于采集负载的输入端的电压与电流；

第四采集装置，设于电池逆变系统的第一端，用于采集电池逆变系统的第一端的电压与电流；

第一采集装置、第二采集装置、第三采集装置以及第四采集装置均与监控系统通信连接。

在一种可能的实现方式中，光伏发电系统、电池储能系统、采集系统以及电池逆变系统均与监控系统通信连接。

在一种可能的实现方式中，电池储能系统包括储能电池以及与储能电池电连接的电池管理系统，电池管理系统分别与监控系统以及电池逆变系统通信连接。

在一种可能的实现方式中，光伏发电系统包括光伏板以及与光伏板电连接的并网逆变器，光伏板用于将光能转化为电能；并网逆变器用于将直流的电能逆变为交流的电能，将光伏发电系统与电网并网，向负载和/或电池储能系统供电。

依据上述实施例的应对电网限电的储能供电系统，由于光伏发电系统将光能转换为电能，并向负载和电池储能系统供电；电池储能系统存储所述光伏发电系统以及电网提供的电能并向所述负载供电；采集系统采集所述光伏发电系统、电池储能系统以及电网的电能参数，还采集所述负载的用电量；监控系获取所述采集系统采集的信息，根据所述电网的限电时段、限电上限以及所述采集系统采集的信息，控制所述光伏发电系统向所述负载供电，和/或，控制所述电池储能系统向所述负载供电。可见，在限电时段，储能供电系统可以调用光伏发电系统以及电池储能系统向负载进行供电，以达到限电时间段内负载的用电需求。在不限电时段，电网或光伏发电系统在满足负载的使用的前提下，可以对电池储能系统进行充电，以使得电池储能系统在限电时段具有足够电量进行供电。

附图说明

图1为一种实施例提供的储能供电系统的结构示意图；

图2为一种实施例的提供的监控系统的结构示意图；

图3为另一种实施例提供的储能供电系统的结构示意图。

附图标记：1-光伏发电系统；2-电池储能系统；3-采集系统；4-监控系统；5-负载；6-电网；7-电池逆变系统；31-第一采集装置；32-第二采集装置；33-第三采集装置；34-第四采集装置；41-时间模块；42-第一比较模块；43-第二比较模块；44-控制模块。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本申请作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式，各实施例所涉及的操作步骤也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的组成和/或顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

如图1所示，本申请提供了一种应对电网限电的储能供电系统，包括光伏发电系统1、电池储能系统2、采集系统3以及监控系统4。

上述光伏发电系统1用于将光能转换为电能，并向负载5和电池储能系统2供电。例如，光伏发电系统1可以包括光伏板以及与光伏板电连接的并网逆变器，光伏板用于将光能转化为电能；并网逆变器用于将直流的电能逆变为交流的电能，将光伏发电系统1与电网6并网，向负载5和/或电池储能系统2供电。具体是向电池储能系统2还是负载5供电，由监控系统4根据采集系统3的采集信息进行判定。

上述电池储能系统2用于存储光伏发电系统1以及电网6提供的电能，电池储能系统2还用于向负载5供电。

上述采集系统3用于采集光伏发电系统1、电池储能系统2以及电网6的电能参数；采集系统3还用于采集负载5的用电量。其中，电能参数可以包括电压参数、电流参数以及功率参数，负载5的用电量为负载5的用电功率。功率可以根据采集到的电压与电流进行换算，或者进行直接测量。采集系统3可以采用现有的采集装置，如电流表、电压表以及功率表。

上述监控系统4用于获取采集系统3采集的信息，根据采集系统3采集的信息、电网6的限电时段和/或限电上限，控制光伏发电系统1、电池储能系统2和电网6中的至少一个向负载5供电，和/或，控制光伏发电系统1和电网6中的至少一个向电池储能系统2供电。可以认为，在限电时段，按照光伏发电系统1、电池储能系统2和电网6顺序向负载5供电，保证从电网6采用的用电量小于限电上限。

进一步说明，本申请提供的储能供电系统对应限电时段可以具有以下两种工作模式：备电模式以及限电带载模式。

具体地，在备电模式中，对应电网6处于不限电时段，为保证限电时段有最大的后备能源，所以在不限电时段应该优先将电池储能系统2充满电。监控系统4优先控制光伏发电系统1向外输送电能，同时控制光伏发电系统1给电池储能系统2充电，并随时通过采集系统3监控光伏发电系统1、电池储能系统2、电网6以及负载5的情况。当电池储能系统2的电量逐渐充满，或负载5用电功率波动，应控制光伏发电系统1调整输出功率；当光伏发电系统1达到最大输出功率仍不满足充电和供应负载5时，根据下一个限电时段及当前电池储能系统2电量情况，可选择减小对电池储能系统2的充电功率或者从电网6取电满足需求。时间到达预设的限电时段自动转入限电带载模式。

在限电带载模式中，对应电网6处于限电时段，电网6公司限制工业园区用电功率，监控系统4根据实时采集的负载5功率，控制光伏发电系统1向外输出电能，当光伏发电系统1达到最大输出功率仍不满足负载5时，控制电池储能系统2向外输出电能，为负载5提供电能，若还不足以满足负载5用电量，从电网6中获取电能，以保证从电网6的取电功率不超过电力公司的限电上限。时间到达预设的不限电时段自动转入备电模式。

可见，在限电时段，储能供电系统可以调用光伏发电系统1以及电池储能系统2向负载5进行供电，必要时可以调用电网6供电，以达到限电时间段内负载5的用电需求。在不限电时段，电网6或光伏发电系统1在满足负载5的使用的前提下，可以对电池储能系统2进行充电，必要时调用电网6进行充电，以使得电池储能系统2在限电时段具有足够电量进行供电。

实施例二：

监控系统4具体实现的方式有多种，本实施例提供一种监控系统4，应用于本申请提供的储能供电系统中。如图2所示，上述监控系统4可以包括时间模块41、第一比较模块42、第二比较模块43以及控制模块44。

上述时间模块41用于获取当前时间，判断当前时间是否处于电网6的限电时段，是则输出第一判断信号，否则输出第二判断信号。时间模块41的可以参考现有的任一种实现方式，例如是采用如闹钟的形式，在设定时间点时，控制模块44接收到判断信号，控制扬声器或机械装置发出声响，而不在设定时间点，扬声器或机械装置则不会发出声响。同理，本申请提供的时间模块41，可以采用于闹钟相同或相似的工作原理，使得在限电时段时输出第一判断信号，在不限定时段输出第二判断信号，控制模块44响应于第一判断信号与第二判断信号，以控制储能供电系统在对应的工作模式中工作。

上述第一比较模块42用于比较负载5的用电量与光伏发电系统1的电能之间的大小；负载5的用电量小于光伏发电系统1的电能则输出第一比较信号，此时仅使用光伏发电系统1即可满足负载5使用，光伏发电系统1在限电时段可以对电池储能系统2进行充电；负载5的用电量大于光伏发电系统1的电能则输出第二比较信号，此时仅使用光伏发电系统1不能满足负载5使用，需要调用电池储能系统2或者电网6进行供电，光伏发电系统1在限电时段不能对电池储能系统2进行充电，需要调用电网6进行充电。

上述第二比较模块43用于比较负载5的用电量与光伏发电系统1和电池储能系统2的电能之和的大小；负载5的用电量小于光伏发电系统1和电池储能系统2的电能之和则输出第三比较信号，此时不需要电网6进行供电；负载5的用电量大于光伏发电系统1和电池储能系统2的电能之和则输出第四比较信号，此时需要电网6进行供电。可以看到，第三比较信号输出时，还会输出第一比较信号或第二比较信号，此时忽略第三比较信号，采用第一比较信号或第二比较信号进行触发。而在不限电时段，可以不需要第二比较模块43进行比较，因为电网6不限电。

例如，第一比较模块42以及第二比较模块43中可以采用比较器来实现电压、电流以及功率之间大小的对比，在比较之前还可以通过数模转换器将模拟信号转化为数字信号进行对比。

上述控制模块44用于在第一判断信号和第一比较信号的触发下，控制光伏发电系统1向负载5供电；在第一判断信号和第二比较信号的触发下，控制光伏发电系统1以及电池储能系统2向负载5供电。控制模块44还用于在第一判断信号和第四比较信号的触发下，控制光伏发电系统1、电池储能系统2以及电网6向负载5供电。

在不限电模式，仅需要考虑采用光伏发电系统1还是电网6进行电池储能系统2的供电即可，因此，控制模块44还用于在第二判断信号以及第一比较信号的触发下，控制光伏发电系统1向电池储能系统2供电；在第二判断信号以及第二比较信号的触发下，控制光伏发电系统1以及电网6向电池储能系统2供电。

例如，上述控制模块44可以采用具有运算处理能力的器件，比如处理器、单片机、可编程逻辑控制器(PLC)、可编程的逻辑列阵(FPGA)等，也可以采用触发器，只要能在多个信号的触发下执行对应的控制即可，控制模块44的具体实现方式可采用现有技术，在此不做赘述。

通过采用本实施例提供的监控系统4，可以应对本申请提供的储能供电系统在两个工作模式中对各个系统的控制，已实现采用储能供电系统应对电网6的限电。本实施例提供的可以采用现有的硬件进行组合，如比较器以及PLC，容易实现上述功能。从而实现在各个时段上满足负载5的用电需要。

实施例三：

如图3所示，本申请提供的储能供电系统还可以包括电池逆变系统7，电池逆变系统7的第一端分别与光伏发电系统1的输出端、电网6的输出端以及负载5的输入端电连接，电池逆变系统7的第二端与电池储能系统2电连接；电池逆变系统7用于将光伏发电系统1和/或电网6的电能整流后传输至电池储能系统2，将电池储能系统2的电能逆变后传输至负载5，电池逆变系统7可以采用双边逆变器等现有的设备完成上述功能。

或者，本申请提供的电池储能系统2可以包括上述电池逆变系统7，此时电池逆变系统7与其他系统之间的连接关系可以不变。

进一步地，电池储能系统2可以包括储能电池以及与储能电池电连接的电池管理系统，电池管理系统分别与监控系统4以及电池逆变系统7通信连接。电池管理系统可以采集储能电池的电压、电量以及温度等参数，对储能电池的工作状态进行判断，确定储能电池是否可以进行充电或放电，在出现异常的时候，电池管理系统可以发出相应的警报。其中，光伏发电系统1、电池储能系统2、采集系统3以及电池逆变系统7均与监控系统4通信连接。监控系统4通过控制电池逆变系统7，从而控制光伏发电系统1以及电网6对电池储能系统2是进行供电还是充电。

在一种可能的实现方式中，储能供电系统还可以包括选通电路模块，选通电路模块具有多个选通电路，光伏发电系统1通过选通电路与电池逆变系统7以及负载5选通，电网6通过选通电路与电池逆变系统7以及负载5选通，电池逆变系统7通过选通电路与负载5选通；监控系统4与选通电路模块电连接，监控系统4还用于控制多个选通电路的选通情况。监控系统4根据采集系统3采集的信息，结合限电时段与限电上限，控制选通模块切换各个选通电路，使得在对应的工作模式中，控制光伏发电系统1、电池储能系统2以及电网6对负载5进行供电，控制光伏发电系统1以及电网6对电池储能系统2进行供电。

具体地，采集系统3可以包括与监控系统4通信连接的第一采集装置31、第二采集装置32、第三采集装置33以及第四采集装置34。

其中，第一采集装置31，设于光伏发电系统1的输出端，用于采集光伏发电系统1的输出端的电压与电流。第二采集装置32，设于电网6的输出端，用于采集电网6的输出端的电压与电流。第三采集装置33，设于负载5的输入端，用于采集负载5的输入端的电压与电流。第四采集装置34，设于电池逆变系统7的第一端，用于采集电池逆变系统7的第一端的电压与电流。

通过采集电压与电流，即可获得相应位置的实时功率，作为监控系统4的判断信息，对选通模块进行控制，实现选通电路的切换。

综上所述，本申请提供的储能供电系统在不限电时段内，优先利用光伏发电系统1输送的电能将电池储能系统2充满，以保证限电时间段内后备能量充足，晚间可利用电网6谷期充电。限电时间段内，首先利用光伏发电系统1输送的电能供应负载5，仍不足以供应负载5时再把电池储能系统2的电量供给负载5，以达到限电时间段内工业园区用电需求，同时进行光伏发电的光伏板可以安装在工业园区厂房楼顶，充分利用空间，不占用场地，本申请提供的储能供电系统具有合理利用空间、占地面积小、无污染、全自动操作的优点。可以应用于任一个存在电网6限电的场景，并不限制在工业园区。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，包括：

光伏发电系统，用于将光能转换为电能，并向负载和电池储能系统供电；

电池储能系统，用于存储所述光伏发电系统以及电网提供的电能；向所述负载供电；

采集系统，用于采集所述光伏发电系统、电池储能系统以及电网的电能参数；采集所述负载的用电量；

监控系统，用于获取所述采集系统采集的信息，根据所述采集系统采集的信息、所述电网的限电时段和/或限电上限，控制所述光伏发电系统、电池储能系统和电网中的至少一个向所述负载供电，和/或，控制所述光伏发电系统和电网中的至少一个向所述电池储能系统供电。

2.如权利要求1所述的应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，所述监控系统包括：

时间模块，用于获取当前时间，判断当前时间是否处于电网的限电时段，是则输出第一判断信号，否则输出第二判断信号；

第一比较模块，用于比较所述负载的用电量与所述光伏发电系统的电能之间的大小；所述负载的用电量小于所述光伏发电系统的电能则输出第一比较信号，所述负载的用电量大于所述光伏发电系统的电能则输出第二比较信号；

控制模块，用于在第一判断信号和第一比较信号的触发下，控制所述光伏发电系统向所述负载供电；在第一判断信号和第二比较信号的触发下，控制所述光伏发电系统以及所述电池储能系统向所述负载供电。

3.如权利要求2所述的应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，所述监控系统还包括：

第二比较模块，用于比较所述负载的用电量与所述光伏发电系统和所述电池储能系统的电能之和的大小；所述负载的用电量小于所述光伏发电系统和所述电池储能系统的电能之和则输出第三比较信号，所述负载的用电量大于所述光伏发电系统和所述电池储能系统的电能之和则输出第四比较信号；

所述控制模块还用于在第一判断信号和第四比较信号的触发下，控制所述光伏发电系统、所述电池储能系统以及所述电网向所述负载供电。

4.如权利要求2所述的应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，所述控制模块还用于在第二判断信号以及第一比较信号的触发下，控制所述光伏发电系统向所述电池储能系统供电；在第二判断信号以及第二比较信号的触发下，控制所述光伏发电系统以及所述电网向所述电池储能系统供电。

5.如权利要求1～4任一项所述的应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，所述应对电网限电的储能供电系统还包括电池逆变系统，所述电池逆变系统的第一端分别与所述光伏发电系统的输出端、所述电网的输出端以及所述负载的输入端电连接，所述电池逆变系统的第二端与所述电池储能系统电连接；

所述电池逆变系统用于将所述光伏发电系统和/或所述电网的电能整流后传输至所述电池储能系统，将所述电池储能系统的电能逆变后传输至所述负载。

6.如权利要求5所述的应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，所述储能供电系统还包括选通电路模块，所述选通电路模块具有多个选通电路，所述光伏发电系统通过所述选通电路与所述电池逆变系统以及所述负载选通，所述电网通过所述选通电路与所述电池逆变系统以及所述负载选通，所述电池逆变系统通过所述选通电路与所述负载选通；

所述监控系统与所述选通电路模块电连接，所述监控系统还用于控制所述多个选通电路的选通情况。

7.如权利要求5所述的应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，所述采集系统包括：

第一采集装置，设于所述光伏发电系统的输出端，用于采集所述光伏发电系统的输出端的电压与电流；

第二采集装置，设于所述电网的输出端，用于采集所述电网的输出端的电压与电流；

第三采集装置，设于所述负载的输入端，用于采集所述负载的输入端的电压与电流；

第四采集装置，设于所述电池逆变系统的第一端，用于采集所述电池逆变系统的第一端的电压与电流；

所述第一采集装置、所述第二采集装置、所述第三采集装置以及所述第四采集装置均与所述监控系统通信连接。

8.如权利要求7所述的应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，所述光伏发电系统、所述电池储能系统、所述采集系统以及所述电池逆变系统均与所述监控系统通信连接。

9.如权利要求8所述的应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，所述电池储能系统包括储能电池以及与所述储能电池电连接的电池管理系统，所述电池管理系统分别与所述监控系统以及所述电池逆变系统通信连接。

10.如权利要求7所述的应对电网限电的储能供电系统，其特征在于，所述光伏发电系统包括光伏板以及与所述光伏板电连接的并网逆变器，所述光伏板用于将光能转化为电能；所述并网逆变器用于将直流的电能逆变为交流的电能，将所述光伏发电系统与所述电网并网，向所述负载和/或所述电池储能系统供电。

Images