CN217388271U - 一种储能系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种储能系统，包括：光伏发电装置、燃料电池、第一DC/DC装置、储能电池、第一切换装置、第二切换装置和直流充电接口，所述第一切换装置和所述第二切换装置用于控制电路通断，所述第一切换装置的第一端与所述第二切换装置的第一端电连接，所述第一切换装置的第一端和所述第二切换装置的第一端构成的公共端与所述第一DC/DC装置的输出端电连接，所述第一DC/DC装置的输入端分别与所述光伏发电装置和所述燃料电池电连接，所述第二切换装置的第二端与所述储能电池电连接，所述第一切换装置的第二端与所述直流充电接口电连接，所述直流充电接口用于连接电动汽车。本实用新型的技术方案提高了储能系统的供能稳定性，并扩展了储能系统的应用场景。
Description
技术领域
本实用新型涉及储能技术领域，具体而言，涉及一种储能系统。
背景技术
随着社会用电需求的不断增长，以及传统化石能源发电带来的环境问题日益严重，采用光伏发电的家用储能系统的应用越来越广泛，其通过光伏发电装置进行发电，然后为家庭日常照明等需求进行供电，不仅能够缓解社会用电压力，而且采用太阳能进行发电，减少了环境污染。
但是，采用光伏发电的家用储能系统通常发电量不大，仅能满足家庭照明等日常生活需求，应用场景的局限性较大；并且，发电量极易受到天气变化的影响，例如当处于连续阴天或雨天情况下时，光伏发电的供电量会严重不足，导致发电量不稳定。
实用新型内容
本实用新型解决的问题是如何提高储能系统的供能稳定性，并扩展储能系统的应用场景。
为解决上述问题，本实用新型提供一种储能系统。
本实用新型提供了一种储能系统，包括：光伏发电装置、燃料电池、第一DC/DC装置、储能电池、第一切换装置、第二切换装置和直流充电接口，所述第一切换装置和所述第二切换装置用于控制电路通断，所述第一切换装置的第一端与所述第二切换装置的第一端电连接，所述第一切换装置的第一端和所述第二切换装置的第一端构成的公共端与所述第一DC/DC装置的输出端电连接，所述第一DC/DC装置的输入端分别与所述光伏发电装置和所述燃料电池电连接，所述第二切换装置的第二端与所述储能电池电连接，所述第一切换装置的第二端与所述直流充电接口电连接，所述直流充电接口用于连接电动汽车。
可选地，还包括双向DC/AC装置，所述双向DC/AC装置的第一端与所述第一切换装置的第二端电连接。
可选地，所述第一切换装置为开关或继电器。
可选地，所述第二切换装置为开关或继电器。
可选地，还包括第二DC/DC装置。第二DC/DC装置为双向DC/DC装置，所述第二DC/DC装置的第一端与所述第一切换装置的第二端电连接，所述第二DC/DC装置的第二端与所述直流充电接口电连接。
可选地，还包括第一二极管，所述光伏发电装置的输出端与所述第一二极管的阳极电连接，所述第一二极管的阴极与所述第一DC/DC装置的输入端电连接。
可选地，还包括第二二极管，所述燃料电池的输出端与所述第二二极管的阳极电连接，所述第二二极管的阴极与所述第一DC/DC装置的输入端电连接。
可选地，所述光伏发电装置包括多个串联和/或并联的光伏电池板。
可选地，所述燃料电池包括氢燃料电池、固体氧化物燃料电池和直接甲醇燃料电池中的至少一种。
可选地，所述储能电池的电池电压为400V。
本实用新型的储能系统的有益效果是：第一DC/DC装置的输入端不仅与光伏发电装置电连接，还与燃料电池电连接，当光伏发电装置受天气等原因的影响，导致发电量不稳定时，可通过燃料电池进行补偿供能，保证供能稳定性。第一DC/DC装置的输出端通过第二切换装置连接至储能电池，并通过第一切换装置连接至直流充电接口，通过第一切换装置和第二切换装置控制电路通断，就可实现多种供电场景的切换，例如：断开第一切换装置，且闭合第二切换装置，就可通过光伏发电装置和燃料电池为储能电池充电；闭合第一切换装置，且断开第二切换装置时，就可通过光伏发电装置和燃料电池对电动汽车进行充电等等，使得储能系统不仅可以直接为家庭日常用电供能，还可将电能储存至储能电池，用于应急供电；还可将光伏发电装置和燃料电池输出的电能通过直流充电接口为电动汽车充电，相较于现有技术中储能系统仅能用于家庭日常用电，扩展了储能系统的应用场景。
附图说明
图1为本实用新型实施例的一种储能系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的一种储能系统的结构示意图；
图3为本实用新型实施例的储能系统的控制流程示意图；
图4为本实用新型另一实施例的一种储能系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
需要说明的是，本实用新型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数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
如图1所示，本实用新型实施例提供的一种储能系统，包括：光伏发电装置、燃料电池、第一DC/DC(直流/直流)装置、储能电池、第一切换装置、第二切换装置和直流充电接口，所述第一切换装置和所述第二切换装置用于控制电路通断，所述第一切换装置的第一端与所述第二切换装置的第一端电连接，所述第一切换装置的第一端和所述第二切换装置的第一端构成的公共端与所述第一DC/DC装置的输出端电连接，所述第一DC/DC装置的输入端分别与所述光伏发电装置和所述燃料电池电连接，所述第二切换装置的第二端与所述储能电池电连接，所述第一切换装置的第二端与所述直流充电接口电连接，所述直流充电接口用于连接电动汽车。
具体地，第一DC/DC装置输出端负极可与储能电池的负极电连接，直流充电接口的输入端负极可与储能电池的负极电连接。第一DC/DC装置的输入端负极与高压电负极HV-连接。
本实施例中，第一DC/DC装置的输入端不仅与光伏发电装置电连接，还与燃料电池电连接，当光伏发电装置受天气等原因的影响，导致发电量不稳定时，可通过燃料电池进行补偿供能，保证供能稳定性。第一DC/DC装置的输出端通过第二切换装置连接至储能电池，并通过第一切换装置连接至直流充电接口，通过第一切换装置和第二切换装置控制电路通断，就可实现多种供电场景的切换，例如：断开第一切换装置，且闭合第二切换装置，就可通过光伏发电装置和燃料电池为储能电池充电；闭合第一切换装置，且断开第二切换装置时，就可通过光伏发电装置和燃料电池对电动汽车进行充电等等，使得储能系统不仅可以直接为家庭日常用电供能，还可将电能储存至储能电池，用于应急供电；还可将光伏发电装置和燃料电池输出的电能通过直流充电接口为电动汽车充电，相较于现有技术中储能系统仅能用于家庭日常用电，扩展了储能系统的应用场景。
可选地，储能系统还包括双向DC/AC(直流/交流)装置，所述双向DC/AC装置的第一端与所述第一切换装置的第二端电连接。
具体地，双向DC/AC装置的第一端负极可与储能电池的负极电连接。
双向DC/AC装置的第二端可用于连接市电或交流负载，双向DC/AC装置同时具有整流和逆变功能，通过逆变功能可将光伏发电装置、燃料电池、储能电池和电动汽车电池输出的直流电逆变为交流电，与市电并网或为家用设备等交流负载供电。通过整流功能可将市电的交流电整流为直流电，为储能电池充电，或通过直流充电接口为电动汽车充电。
本可选的实施例中，通过双向DC/AC装置的逆变供能可以利用储能系统中的直流电为家用设备等交流负载供电，通过双向DC/AC装置的整流供能可以接入市电为储能电池和电动汽车供电，扩展了储能系统的应用场景。
可选地，第一切换装置为开关或继电器，所述第二切换装置为开关或继电器。
在一个可选实施例中，如图2所示，第一切换装置为开关K1、第二切换装置为开关K2。第一DC/DC装置的输出端正极与直流充电接口的输入端正极通过开关K1连接。在第一DC/DC装置的输出端正极与开关K1的第一连接端之间引出第一支路到第一DC/DC装置的输出端负极。第一支路包括开关K2和储能电池。开关K2的第一连接端与开关K1的第一连接端相连。
具体地，通过控制第一切换装置和第二切换装置的通断，可控制储能系统的工作模式，切换供电场景，例如，当第一切换装置闭合，第二切换装置断开，且不需为电动汽车充电时，可通过光伏发电装置和燃料电池对家用设备等交流负载供电；当第一切换装置断开时，可通过电动汽车电池为交流负载供电等。
本可选的实施例中，通过对第一切换装置和第二切换装置的控制，就可实现多种供电模式的切换，控制过程简单高效。
示例性地，如图3所示，本实施例的储能系统的控制流程可包括：储能电池充电过程、储能电池对外放电过程、电动汽车电池放电过程、电动汽车电池市电充电过程、燃料电池充电过程和燃料电池对外放电过程。
系统工作原理概述：本实施例的储能系统包含电池储能，放电以及汽车充放电等应用场景，在控制过程上通过燃料电池的适时介入，解决了光伏供电不稳定的问题，可以保证储能电池放电时的持续性和电动汽车充电的能量需求。
其中，光伏发电装置通过DC/DC转换器和第二切换装置K2对储能电池进行充电储能，并利用光伏发电装置和储能电池的能量通过第一切换装置K1和双向DC/AC逆变器对外界交流负载提供交流电能，或为电动汽车提供直流电能。在光照条件不佳时，利用燃料电池作为光伏发电的补充电能对外界交流负载实现持续供电，还可以作为电动汽车的充电能量来源。市电可作为一种备选的能量来源通过双向DC/AC对电动汽车充电，和为储能电池充电，并且，电动汽车也可以反向放电到电网或储能电池，控制过程高效，且能够确保光伏发电及燃料电池的合理利用。
具体工作过程包括，系统开始启动，光伏发电装置输出电压V1，启动第一DC/DC装置，此时判断电动汽车是否有充电请求，并根据相应逻辑完成如下工作过程：
储能电池充电过程：
S1，当汽车无充电请求且无汽车放电请求时，检测是否需要储能电池逆变输出，若不需储能电池逆变输出，则断开第一切换装置K1，闭合第二切换装置K2接入储能电池，通过光伏发电装置的输出电压V1对储能电池进行储能充电；
S1.1，若光伏发电装置的输出电压V1小于预设值Vset，且储能电池电压小于预设值Vh时，则启动燃料电池通过其输出电压V2进行补充储能。
储能电池对外放电过程：
S2，若需要储能电池逆变输出时，闭合第一切换装置K1和第二切换装置K2，启动双向DC/AC装置，通过储能电池对外进行逆变输出，输出交流电。
若光伏发电装置的输出电压V1小于预设值Vset，且储能电池电压小于预设值Vh时，则启动燃料电池通过其输出电压V2进行补充供能。
需要说明的是，也可直接对光伏发电装置和燃料电池的输出进行逆变处理，以输出交流电。
汽车电池放电过程：
S3，当汽车无充电请求，但检测到有汽车放电请求时，断开第一切换装置K1，同时启动双向DC/AC装置，通过电动汽车电池对外进行逆变输出，输出交流电。
其中，在电动汽车电池放电的同时，可闭合第二切换装置K2，通过光伏发电装置的输出电压V1和燃料电池的输出电压V2对储能电池进行储能充电。
汽车电池市电充电过程：
S4，当接收到有汽车充电请求时，判断是否需要市电对汽车充电，当接收到市电充电请求时，避免市电对储能电池进行储能充电，应断开第一切换装置K1，启动双向DC/AC装置，通过市电对汽车电池进行充电。
其中，在市电对电动汽车充电的同时，可闭合第二切换装置K2，通过光伏发电装置的输出电压V1和燃料电池的输出电压V2对储能电池进行储能充电。
燃料电池充电过程：
S5，当接收到有汽车充电请求，但没有市电介入时，应闭合第一切换装置K1断开第二切换装置K2，通过燃料电池的输出电压V2对电动汽车电池进行充电。
需要说明的是，若此时光伏发电装置能够发电时，则优先采用光伏发电装置的输出电压V1对电动汽车电池进行充电，若光伏发电装置的输出电压V1不满足对电动汽车电池充电的电压需求，则以燃料电池的输出电压V2作为补充能源，和输出电压V1一起为电动汽车电池充电。
燃料电池对外放电过程：
S6，在燃料电池对汽车电池进行充电时，接收到交流放电请求，则启动双向DC/AC逆变模块，通过燃料电池对外进行逆变输出。
需要说明的是，若此时光伏发电装置能够发电时，则优先采用光伏发电装置的输出电压V1进行交流懂点，若光伏发电装置的输出电压V1不满足交流供电的电压需求，则以燃料电池的输出电压V2作为补充能源，和输出电压V1一起进行逆变，输出交流电，为交流负载供电。
本可选的实施例中，若光伏发电装置的输出电压受天气等原因影响，燃料电池可在光伏发电装置的输出电压较弱时，对光伏发电装置的输出进行补偿，与光伏发电装置的输出相结合进行供能。并且，能够在电动汽车充放电同时，通过光伏发电装置的输出对储能电池进行储能充电。能够在满足电动汽车和交流负载等供电需求的情况下，充分利用太阳能，提高光伏发电装置的发电效率。
可选地，如图4所示，该系统还包括第二DC/DC装置。第二DC/DC装置为双向DC/DC装置。所述第二DC/DC装置的第一端与所述第一切换装置的第二端电连接，所述第二DC/DC装置的第二端与所述直流充电接口电连接。
具体地，通过第二DC/DC装置可对输入电动汽车的电压或电动汽车输出的电压进行调节，适配不同电压规格的电动汽车，提高储能系统的适配范围。例如，假设第一DC/DC装置的输出端和储能电池两端电压为400V，电动汽车电池规格为800V，采用第二DC/DC装置便可将400V升压至800V，以对800V电动汽车充电，从而降低系统切换成本，提高利用率。
可选地，还包括第一二极管，所述光伏发电装置的输出端与所述第一二极管的阳极电连接，所述第一二极管的阴极与所述第一DC/DC装置的输入端电连接。
可选地，还包括第二二极管，所述燃料电池的输出端与所述第二二极管的阳极电连接，所述第二二极管的阴极与所述第一DC/DC装置的输入端电连接。
本可选的实施例中，通过第一二极管和第二二极管能够防止电流反向流入光伏发电装置和燃料电池，进而避免损坏光伏发电装置和燃料电池。
可选地，所述光伏发电装置包括多个串联和/或并联的光伏电池板。
具体地，可通过合理配置多个光伏电池板的串联和/或并联方式使得输出电压接近目标电压，目标电压可根据储能电池容量和电容汽车电池容量确定，例如目标电压与储能电池的电池电压可均为400V，可直接为电池电压为400V的电动汽车充电，简单便捷。
可选地，所述燃料电池包括氢燃料电池、固体氧化物燃料电池和直接甲醇燃料电池中的至少一种。
具体地，可使燃料电池的输出电压远低于目标电压，使得光伏发电装置和燃料电池的输出电压同时作为第一DC/DC装置的输入，保证光伏发电的充分利用，降低燃料消耗。
虽然本实用新型公开披露如上，但本实用新型公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本实用新型公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种储能系统，其特征在于，包括：光伏发电装置、燃料电池、第一DC/DC装置、储能电池、第一切换装置、第二切换装置和直流充电接口，所述第一切换装置和所述第二切换装置用于控制电路通断，所述第一切换装置的第一端与所述第二切换装置的第一端电连接，所述第一切换装置的第一端和所述第二切换装置的第一端构成的公共端与所述第一DC/DC装置的输出端电连接，所述第一DC/DC装置的输入端分别与所述光伏发电装置和所述燃料电池电连接，所述第二切换装置的第二端与所述储能电池电连接，所述第一切换装置的第二端与所述直流充电接口电连接，所述直流充电接口用于连接电动汽车。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，还包括双向DC/AC装置，所述双向DC/AC装置的第一端与所述第一切换装置的第二端电连接；所述双向DC/AC装置的第二端用于连接市电或交流负载。
3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，还包括第二DC/DC装置，所述第二DC/DC装置为双向DC/DC装置；所述第二DC/DC装置的第一端与所述第一切换装置的第二端电连接，所述第二DC/DC装置的第二端与所述直流充电接口电连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的储能系统，其特征在于，所述第一切换装置为开关或继电器。
5.根据权利要求1至3任一项所述的储能系统，其特征在于，所述第二切换装置为开关或继电器。
6.根据权利要求1至3任一项所述的储能系统，其特征在于，还包括第一二极管，所述光伏发电装置的输出端与所述第一二极管的阳极电连接，所述第一二极管的阴极与所述第一DC/DC装置的输入端电连接。
7.根据权利要求1至3任一项所述的储能系统，其特征在于，还包括第二二极管，所述燃料电池的输出端与所述第二二极管的阳极电连接，所述第二二极管的阴极与所述第一DC/DC装置的输入端电连接。
8.根据权利要求1至3任一项所述的储能系统，其特征在于，所述光伏发电装置包括多个串联和/或并联的光伏电池板。
9.根据权利要求1至3任一项所述的储能系统，其特征在于，所述燃料电池包括氢燃料电池、固体氧化物燃料电池和直接甲醇燃料电池中的至少一种。
10.根据权利要求1至3任一项所述的储能系统，其特征在于，所述储能电池的电池电压为400V。
Priority Applications (1)
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| CN202220724520.7U CN217388271U (zh) | 2022-03-30 | 2022-03-30 | 一种储能系统 |
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Family Applications (1)
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2022
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