CN217720741U - 港口船舶岸电储能电站管理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种港口船舶岸电储能电站管理系统，包括储能单元、电能监测管理单元和电网控制单元；其中，所述电能监测管理单元连接船舶岸电设备、微电网和所述储能单元，以根据对应获取的用电状态信息、发电状态信息和电池状态信息以及用电时期，生成相应的控制信号；所述电网控制单元连接所述电能监测管理单元、所述储能单元、所述船舶岸电设备、所述微电网和主电网，以根据各控制信号，控制电能于所述储能单元、所述微电网、所述主电网与所述船舶岸电设备之间的传输方向，从而可以优化峰低谷电期间的港口供电结构，提升新能源于港口供电中的利用率。

Description

港口船舶岸电储能电站管理系统

技术领域

本实用新型涉及供电技术领域，尤其涉及一种港口船舶岸电储能电站管理系统。

背景技术

随着航运产业的蓬勃发展，港口的电力需求日益增长；由于港口设备的生产作业主要集中于白天用电峰谷期间，因而会存在用电成本较高、主电网供电不足等问题。对此，开发风能、太阳能等可再生新能源，并利用新能源进行供电，不仅能保障港口的用电需求，而且能降低用电成本，并且可再生的新能源具有污染少、可靠性高等多方面优点，对于环保节能、低碳发展具有重要的意义。然而，风能、太阳能等新能源往往受海洋环境影响较大，发电功率不稳定，无法直接为港口的船舶岸电设备所利用，需与现有的主电网相结合，共同供电；然而，现有的新能源和主电网结合方式，通常采用两者的简单结合，并未充分考虑港口用电于峰谷和低谷期间的用电特征，使新能源所产电能大部分于设备用电低谷期间提供，导致新能源所产电能的实际占比较低，进而导致新能源所产电能未得到充分利用。

因此，如何协调管理新能源供电和现有的主电网供电，以提高新能源所产电能于港口用电中的利用率，已成为本领域需要解决的技术问题。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种港口船舶岸电储能电站管理系统，用于解决现有的港口供电中，由于新能源和主电网的供电结合方式中并未考虑不同时间段的用电特征，导致新能源所产电能的利用率较低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种港口船舶岸电储能电站管理系统，其连接船舶岸电设备、主电网和微电网；所述港口船舶岸电储能电站管理系统包括：储能单元，包括电池组和电池管理模块；所述电池管理模块连接所述电池组，用于获取所述电池组的电池状态信息；电能监测管理单元，连接所述船舶岸电设备、所述微电网和所述电池管理模块，用于分别获取所述船舶岸电设备的用电状态信息、所述微电网的发电状态信息和所述电池状态信息，以生成对应的控制信号；以及，电网控制单元，分别连接所述电能监测管理单元与所述储能单元、所述船舶岸电设备、所述微电网和所述主电网，用于根据所述电能监测管理单元输出的各控制信号，控制电能于所述储能单元、所述微电网、所述主电网与所述船舶岸电设备之间的传输。

于本实用新型一实施例中，所述电能监测管理单元包括监测通讯模块和系统控制模块；其中，所述监测通讯模块连接所述微电网、所述电池管理模块和所述船舶岸电设备，用于分别对应获取发电状态信息、电池状态信息和用电状态信息；所述系统控制模块包括主控芯片，连接所述监测通讯模块，用于根据所述发电状态信息、所述电池状态信息、所述用电状态信息和用电时期，生成对应的控制信号。

于本实用新型一实施例中，所述监测通讯模块包括隔离通信设备/电路。

于本实用新型一实施例中，所述主控芯片包括数字信号处理芯片。

于本实用新型一实施例中，所述电能监测管理单元还包括一显示模块，用于显示所述发电状态信息和所述电池状态信息，和显示所述控制信号对应的控制状信息。

于本实用新型一实施例中，所述电网控制单元包括双向储能逆变器；所述双向储能逆变器包括三相IGBT全桥电路、正弦波滤波器、直流侧接触器、直流交流采样电路、IGBT驱动电路、IGBT保护电路、并网模块以及交流侧开关。

于本实用新型一实施例中，所述电池管理模块包括电池通讯子模块、主电源管理子模块和电池采样子模块；其中，所述电池通讯子模块与所述电能监测管理单元中的监测通讯模块之间通讯连接；所述主电源管理子模块包括时钟校对模块；所述电池采样子模块连接所述电池组，用于采集所述电池组的电池状态信息。

于本实用新型一实施例中，港口船舶岸电储能电站管理系统还包括：动能回收单元，连接所述船舶岸电设备、所述电能监测管理单元和所述电网控制单元，用于将所述船舶岸电设备的机械能转换为第四电能，并将该第四电能的转换信息输出至所述电能监测管理单元；以及通过所述电网控制单元，将所述第四电能输出至所述船舶岸电设备、所述储能单元或所述主电网。

于本实用新型一实施例中，所述动能回收单元包括电流转换器，其输入端连接所述船舶岸电设备，信号输出端连接所述电能监测管理单元，电流输出端连接所述电网控制单元。

于本实用新型一实施例中，所述电流转换器包括DCDC变换器；所述DCDC变换器包括有两相IGBT半桥电路、直流滤波器、直流侧接触器、直流采样电路、IGBT驱动电路和IGBT保护电路。

如上所述，本实用新型所述港口船舶岸电储能电站管理系统，通过设置储能单元、电能监测管理单元和电网控制单元，利用电能监测管理单元获取微电网的发电状态信息、储能单元的储能状态信息和船舶岸电设备的用电状态信息，对应控制电网控制单元的连接状态，以当处于峰谷电期间时，则将微电网和储能单元输出的电能传输至所述主电网和所述船舶岸电设备，而当处于用电低谷时，则将主电网输出的电能传输至所述储能单元中存储，和传输至所述船舶岸电设备，从而可以优化峰低谷电的供电结构，提高船舶岸电设备的供电稳定性和可靠性，以及可以提升新能源于港口供电中的利用率，有利于能源利用的低碳化发展。

附图说明

图1显示为本实用新型提供的所述港口船舶岸电储能电站管理系统于一实施例中的连接结构示意图；

图2显示为本实用新型提供的所述港口船舶岸电储能电站管理系统于一实施例中的结构示意图；

图3显示为本实用新型提供的所述港口船舶岸电储能电站管理系统于另一实施例中的结构示意图；

元件标号说明

100 港口船舶岸电储能电站管理系统

101 储能单元

102 电能监测管理单元

103 电网控制单元

104 动能回收单元

200 船舶岸电设备

300 主电网

400 微电网

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式。

请参阅图1至图2，示出为本实用新型提供的所述港口船舶岸电储能电站管理系统于一实施例中的连接结构示意图。

如图1所述，所述港口船舶岸电储能电站管理系统100分别连接船舶岸电设备200、主电网300和微电网400，用于获得所述船舶岸电设备200输出的用电状态信息和所述微电网 400输出的发电状态信息，以基于所述用电状态信息和所述发电状态信息，于不同用电期间，协调控制所述主电网300、所述微电网400与所述船舶岸电设备200之间的电能传输。

于本实施例中，所述主电网和所述微电网分别对应输出第一电能和第二电能；其中，所述主电网为工业供电电网，所述第一电能为所述工业供电电网提供的常规电能；所述微电网为包括新能源发电设备的分布式发配电系统，所述第二电能为新能源电能。

可选的，所述新能源发电设备包括但不限于光伏发电设备和/或港口风力设备。

于本实施例中，所述船舶岸电设备200包括但不限于港口升降设备、港口吊装设备或其他的港口用电设备。

如图2所述，所述港口船舶岸电储能电站管理系统100包括储能单元101、电能监测管理单元102和电网控制单元103；其中，所述储能单元101包括电池组和与该电池组连接的电池管理模块；所述电池管理模块用于包括获取所述电池组的电池状态信息。

所述电能监测管理单元102连接所述船舶岸电设备200、所述微电网400和所述电池管理模块，用于分别获取所述船舶岸电设备200的用电状态信息、所述微电网400的发电状态信息和所述电池状态信息，以于根据所述用电状态信息、所述发电状态信息、所述电池状态信息和当前的用电时期，生成对应的控制信号。

所述电网控制单元103分别连接所述电能监测管理单元102与所述储能单元101、所述船舶岸电设备200、所述微电网400和所述主电网300，用于根据所述电能监测管理单元102 输出的各控制信号，以实现电能于所述储能单元101、所述微电网400、所述主电网300和所述船舶岸电设备200之间的传输。

具体的，所述电能于所述储能单元101、所述微电网400、所述主电网300和所述船舶岸电设备200之间的传输，包括：于低谷电阶段时，将所述主电网300输出的第一电能分别传输至所述船舶岸电设备200和所述储能单元101中存储，和将所述微电网400输出的第二电能分别传输至所述船舶岸电设备200和所述储能单元101中存储；以及，于峰谷电期间时，则将微电网400输出的第二电能分别传输至所述船舶岸电设备200和所述主电网300，和将储能单元101输出的第三电能传输至所述船舶岸电设备200和所述主电网300。

于一具体实施方式中，所述电能监测管理单元包括监测通讯模块和管理分析模块；其中，所述监测通讯模块包括隔离通信设备/电路，其接收端口采用以太网通讯方式连接所述微电网、所述电池管理模块和所述船舶岸电设备，用于分别对应接收所述发电状态信息、所述电池状态信息和所述用电状态信息。

所述管理分析模块包括一主控芯片，其输入端连接所述监测通讯模块，其输出端分别连接所述储能单元、所述船舶岸电设备、所述微电网和所述主电网，用于从所述发电状态信息中获取所述微电网的第一输电功率，于所述电池状态信息中获取所述电池组的第二输电功率，和于所述用电状态信息中获取所述船舶岸电设备的设备负载功率，以根据所述第一输电功率、所述第二输电功率、所述设备负载功率和当前的用电时期，生成对应的各控制信号。

例如，当处于低谷电期间时，且当所述第一输电功率和所述第二输电功率之和小于所述设备负载功率时，则输出第一控制信号，以使所述主电网向所述船舶岸电设备辅助供电，或使所述主电网向所述船舶岸电设备和所述储能单元辅助供电。又例如，当处于峰谷电期间时，且当所述第一输电功率和所述第二输电功率之和大于所述设备负载功率时，则输出第二控制信号，以使所述微电网和所述储能单元向所述主电网辅助供电。

可选的，所述主控芯片包括一DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片。

进一步的，所述电能监测管理单元102还包括一显示模块，用于显示所述发电状态信息和所述电池状态信息，和显示所述控制信号对应的控制状信息。

于一具体实施方式中，所述电网控制单元103包括双向储能逆变器，包括控制端、第一至第四传输接口；其中，所述控制端连接所述电能监测管理单元102的管理分析模块，用于获取所述管理分析模块输出的各控制信号；所述第一至第四传输接口分别对应连接所述储能单元101、所述微电网400、所述主电网300和所述船舶岸电设备200，用于根据所述控制信号，控制电能于所述储能单元101、所述微电网400、所述主电网300与所述船舶岸电设备 200之间的传输。

于一更具体实施方式中，所述双向储能逆变器采用现有的双向逆变器，包括三相IGBT 全桥电路、正弦波滤波器、直流侧接触器、直流交流采样电路、IGBT驱动电路、IGBT保护电路、并网模块以及交流侧开关。

于一具体实施方式中，所述电池管理模块包括电池通讯子模块和电池信息采集子模块；其中，所述电池通讯子模块与所述电能监测管理单元中的监测通讯模块之间通讯连接，且采用CAN或Modbus的通讯协议方式进行通讯；所述电池信息采集子模块连接所述电池组，用于采集电池组的电池状态信息；所述电池状态信息包括电池组中电芯的电压、温度等参数信息和电池组的荷电状态(SOC)、健康状态(SOH)、充放电限制值、可放电量和可充电量等估算信息。

于另一实施例中，如图3所示，所述港口船舶岸电储能电站管理系统100还包括动能回收单元104，分别连接所述船舶岸电设备200、所述电能监测管理单元102和所述电网控制单元103，用于获取所述船舶岸电设备200的机械能，以将其转换为第四电能，并输出该第四电能的转换信息至所述电能监测管理单元102，以使所述电能监测管理单元102基于所述转换信息获取所述动能回收单元的第三输电功率，并综合所述第一输电功率、所述第二输电功率、所述第三输电功率、所述设备负载功率和当前的用电时期后，生成对应的各控制信号；从而通过控制所述电网控制单元103，将该第四电能输出至所述船舶岸电设备200、所述储能单元101或所述主电网300中。

示例性的，当处于低谷电期间时，且当所述第一输电功率、所述第二输电功率和所述第三输电功率之和小于所述设备负载功率时，则输出第一控制信号，以使所述主电网向所述船舶岸电设备辅助供电，或使所述主电网向所述船舶岸电设备和所述储能单元辅助供电。又例如，当处于峰谷电期间时，且当所述第一输电功率、所述第二输电功率和所述第三输电功率之和大于所述设备负载功率时，则输出第二控制信号，以使所述微电网、所述储能单元和所述动能回收单元向所述主电网辅助供电。

具体的，所述动能回收单元包括一电流转换器，其输入端连接所述船舶岸电设备200，其信号输出端连接所述电能监测管理单元102，其电流输出端连接所述电网控制单元103。

于一具体实施方式中，所述电流转换器包括DCDC变换器；该DCDC变换器包括有2相IGBT半桥电路、直流滤波器、直流侧接触器、直流采样电路、IGBT驱动电路和IGBT保护电路。

综上所述，本实用新型提供的所述港口船舶岸电储能电站管理系统，通过设置电能监测管理单元和电网控制单元，利用电能监测管理单元获取微电网的发电状态信息、储能单元的储能状态信息和船舶岸电设备的用电状态信息，对应控制电网控制单元的连接状态，以当处于峰谷电期间时，则将微电网输出的第二电能分别传输至所述船舶岸电设备和所述主电网，和将储能单元输出的第三电能传输至所述船舶岸电设备和所述主电网；而当处于低谷电期间时，则将主电网输出的第一电能和微电网输出的第二电能，分别传输至所述储能单元和传所述港口负载设备，从而可以优化峰谷电的供电结构，提高船舶岸电设备的供电稳定性和可靠性，以及通过利用新能源发电设备构成的微电网，提升了新能源于港口供电中的利用率，有利于能源利用的低碳化发展；此外，通过设置电能回收单元，以基于电能监测管理单元的充电控制信号，将获取的机械能转换为电能进行能源再利用，从而提高了电能的利用效率。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，其连接船舶岸电设备、主电网和微电网；所述港口船舶岸电储能电站管理系统包括：

储能单元，包括电池组和电池管理模块；所述电池管理模块连接所述电池组，用于获取所述电池组的电池状态信息；

电能监测管理单元，连接所述船舶岸电设备、所述微电网和所述电池管理模块，用于分别获取所述船舶岸电设备的用电状态信息、所述微电网的发电状态信息和所述电池状态信息，以基于所述用电状态信息、所述发电状态信息、所述电池状态信息和用电时期，生成对应的控制信号；以及，

电网控制单元，分别连接所述电能监测管理单元与所述储能单元、所述船舶岸电设备、所述微电网和所述主电网，用于根据所述电能监测管理单元输出的各控制信号，控制电能于所述储能单元、所述微电网、所述主电网与所述船舶岸电设备之间的传输。

2.根据权利要求1所述的港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，所述电能监测管理单元包括监测通讯模块和系统控制模块；其中，所述监测通讯模块连接所述船舶岸电设备、所述微电网和所述电池管理模块，用于分别对应获取所述用电状态信息、所述发电状态信息和所述电池状态信息；所述系统控制模块包括主控芯片，连接所述监测通讯模块，用于根据所述用电状态信息、所述发电状态信息、所述电池状态信息和用电时期，生成对应的控制信号。

3.根据权利要求2所述的港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，所述监测通讯模块包括隔离通信设备/电路。

4.根据权利要求2所述的港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，所述主控芯片包括数字信号处理芯片。

5.根据权利要求2所述的港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，所述电能监测管理单元还包括一显示模块，用于显示所述发电状态信息和所述电池状态信息，和显示所述控制信号对应的控制状信息。

6.根据权利要求1所述的港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，所述电网控制单元包括双向储能逆变器；所述双向储能逆变器包括三相IGBT全桥电路、正弦波滤波器、直流侧接触器、直流交流采样电路、IGBT驱动电路、IGBT保护电路、并网模块以及交流侧开关。

7.根据权利要求1所述的港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，所述电池管理模块包括电池通讯子模块和电池信息采集子模块；其中，所述电池通讯子模块与所述电能监测管理单元通讯连接；所述电池信息采集子模块连接所述电池组，用于采集电池组的电池状态信息。

8.根据权利要求1所述的港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，还包括：

动能回收单元，连接所述船舶岸电设备、所述电能监测管理单元和所述电网控制单元，用于将所述船舶岸电设备的机械能转换为第四电能，并将该第四电能的转换信息输出至所述电能监测管理单元；以及通过所述电网控制单元，将所述第四电能输出至所述船舶岸电设备、所述储能单元或所述主电网。

9.根据权利要求8所述的港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，所述动能回收单元包括电流转换器，其输入端连接所述船舶岸电设备，信号输出端连接所述电能监测管理单元，电流输出端连接所述电网控制单元。

10.根据权利要求9所述的港口船舶岸电储能电站管理系统，其特征在于，所述电流转换器包括DCDC变换器；所述DCDC变换器包括有两相IGBT半桥电路、直流滤波器、直流侧接触器、直流采样电路、IGBT驱动电路和IGBT保护电路。

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