CN219067920U - 一种多电源联动电能储能系统 - Google Patents

Abstract

一种多电源联动电能储能系统，柴油发电机组、光伏发电装置、风力发电装置和电网市电共同电连接有一个电源控制器；电源控制器和电源整流电路电连接，电源整流电路用于将供电端提供的交流电整流为直流电；逆变电路的输入端和电源整流电路电连接，逆变电路的输出端和用电端电连接，储电装置电连接在电源整流电路和逆变电路之间，逆变电路用于将直流电逆变为供用电端使用的工频交流电；储电装置用于对供电端多余电量进行存储；中央处理器用于协调电源控制器、电源整流电路、逆变电路、储电装置的运行状态。本实用新型实现供电端和用电端隔离，达到用电和发供电解耦，在发供电与用电功率不一致的情况下，确保微型电力系统还可以安全稳定的运行。

Description

一种多电源联动电能储能系统

技术领域

本实用新型涉及一种多电源联动电能储能系统，属于电储能技术领域。

背景技术

目前，在电力系统中，电能的生产和使用同时进行，且在数量上平衡。但用电量总在波动，同时还需考虑发电设备故障的可能性。因此系统中投入运行的发电设备容量往往高于用电量。

现阶段，为了将多余的电能储存起来，以备用电量上升时调剂使用。储能方式有抽水蓄能、电池蓄能、超导体蓄能、机械飞轮蓄能、压缩空气蓄能等。但是这些蓄能方式通常适合不适合局部微型电力系统，由于局部微型电力系统供电端和用电端没有直接隔离，无法达到用电和发(供)电解耦，在发(供)电与用电功率不一致的情况下，微型电力系统无法安全稳定的运行。另外，由于UPS储电容量的使用不合理，对电池组寿命造成影响，且需要日常进行充放电维护电池。如何设计一种多电源联动电能储能技术方案具有现实的应用意义。

实用新型内容

为此，本实用新型提供一种多电源联动电能储能系统，实现供电端和用电端隔离，达到用电和发(供)电解耦，在发(供)电与用电功率不一致的情况下，确保微型电力系统还可以安全稳定的运行。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多电源联动电能储能系统，包括供电端和用电端，所述供电端包括柴油发电机组、光伏发电装置、风力发电装置和电网市电；

所述柴油发电机组、所述光伏发电装置、所述风力发电装置和所述电网市电共同电连接有一个电源控制器；

还包括电源整流电路、逆变电路、储电装置和中央处理器；所述电源控制器和所述电源整流电路电连接，所述电源整流电路用于将所述供电端提供的交流电整流为直流电；所述逆变电路的输入端和所述电源整流电路电连接，所述逆变电路的输出端和所述用电端电连接，所述储电装置电连接在所述电源整流电路和所述逆变电路之间，所述逆变电路用于将直流电逆变为供所述用电端使用的工频交流电；所述储电装置用于对所述供电端多余电量进行存储；

所述电源控制器、所述电源整流电路、所述逆变电路、所述储电装置均和所述中央处理器电连接，所述中央处理器用于协调所述电源控制器、所述电源整流电路、所述逆变电路、所述储电装置的运行状态。

作为多电源联动电能储能系统优选方案，所述储电装置采用具有充放电模块的UPS电池组，UPS电池组采用铅酸蓄电模块、锂电池模块和氢能源燃料电池中的至少一种，所述储电装置还包括配套的UPS主机柜。

作为多电源联动电能储能系统优选方案，还包括主控制柜，所述中央处理器集成在所述主控制柜的内部；

所述主控制柜还包括继电器和接触器，所述中央处理器和所述继电器电连接，所述继电器和所述接触器电连接，所述接触器和所述电源控制器电连接，所述中央处理器通过所述继电器控制所述接触器的动作对所述柴油发电机组、所述光伏发电装置、所述风力发电装置和所述电网市电进行投切。

作为多电源联动电能储能系统优选方案，还包括数显表，所述接触器通过互感器和所述数显表电连接，所述数显表裸露于所述主控制柜的外表，所述数显表用于显示获取的电气参数。

作为多电源联动电能储能系统优选方案，还包括触摸屏，所述中央处理器和所述触摸屏电连接，所述触摸屏裸露于所述主控制柜的外表，所述触摸屏用于显示多电源联动电能储能系统的工作状态。

作为多电源联动电能储能系统优选方案，还包括通信模块，所述通信模块和所述中央处理器电连接，所述通信模块用于所述中央处理器和外部设备通信以获取控制信号。

作为多电源联动电能储能系统优选方案，还包括撬装底座，所述储电装置、所述UPS主机柜和所述主控制柜固定在所述撬装底座上端。

本实用新型具有如下优点：包括供电端和用电端，供电端包括柴油发电机组、光伏发电装置、风力发电装置和电网市电；柴油发电机组、光伏发电装置、风力发电装置和电网市电共同电连接有一个电源控制器；还包括电源整流电路、逆变电路、储电装置和中央处理器；电源控制器和电源整流电路电连接，电源整流电路用于将供电端提供的交流电整流为直流电；逆变电路的输入端和电源整流电路电连接，逆变电路的输出端和用电端电连接，储电装置电连接在电源整流电路和逆变电路之间，逆变电路用于将直流电逆变为供用电端使用的工频交流电；储电装置用于对供电端多余电量进行存储；电源控制器、电源整流电路、逆变电路、储电装置均和中央处理器电连接，中央处理器用于协调电源控制器、电源整流电路、逆变电路、储电装置的运行状态。本实用新型将用电与发(供)电隔离，使局部微型电力系统的用电容量与发(供)电容量解耦，便于光伏、风力发电等不稳定供电电源的接入；可以合理调配能源，最大限度提升新能源使用效率；合理使用储电装置的储电容量，相较长期工作于浮充电状态的UPS电源，可以最大限度利用配置的UPS电池组容量，同时不对电池组寿命造成影响；另一方面还可以达到日常充放电维护电池的效果，省去了对电池组的日常维护。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其他的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本实用新型实施例中提供的多电源联动电能储能系统架构示意图；

图2为本实用新型实施例中提供的多电源联动电能储能系统控制示意图；

图3为本实用新型实施例中提供的多电源联动电能储能系统撬装示意图。

图中，1、供电端；2、用电端；3、柴油发电机组；4、光伏发电装置；5、风力发电装置；6、电网市电；7、电源控制器；8、电源整流电路；9、逆变电路；10、储电装置；11、中央处理器；12、UPS主机柜；13、主控制柜；14、继电器；15、接触器；16、数显表；17、互感器；18、触摸屏；19、撬装底座。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士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及功效，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要强调的是，任何结构方案必然蕴含一个使用方法或原理方法，本申请请求保护的属于硬件结构的组合设计，不涉及对方法的保护，且涉及的方法原理本身是现有的或者说是硬件本身所蕴含的，不应认为本申请涉及方法的改进。其中，电源整流电路8、逆变电路9本身属于现有技术，结构和原理本身属于本领域技术人员知悉的。

参见图1、图2和图3，本实用新型实施例提供一种多电源联动电能储能系统，包括供电端1和用电端2，供电端1包括柴油发电机组3、光伏发电装置4、风力发电装置5和电网市电6；

其中，柴油发电机组3、光伏发电装置4、风力发电装置5和电网市电6共同电连接有一个电源控制器7；

其中，还包括电源整流电路8、逆变电路9、储电装置10和中央处理器11；电源控制器7和电源整流电路8电连接，电源整流电路8用于将供电端1提供的交流电整流为直流电；逆变电路9的输入端和电源整流电路8电连接，逆变电路9的输出端和用电端2电连接，储电装置10电连接在电源整流电路8和逆变电路9之间，逆变电路9用于将直流电逆变为供用电端2使用的工频交流电；储电装置10用于对供电端1多余电量进行存储；

其中，电源控制器7、电源整流电路8、逆变电路9、储电装置10均和中央处理器11电连接，中央处理器11用于协调电源控制器7、电源整流电路8、逆变电路9、储电装置10的运行状态。

本实施例中，储电装置10采用具有充放电模块的UPS电池组，UPS电池组采用铅酸蓄电模块、锂电池模块和氢能源燃料电池中的至少一种，储电装置10还包括配套的UPS主机柜12。

具体的，柴油发电机组3、光伏发电装置4、风力发电装置5和电网市电6等多种电源通过电源控制器7进入UPS的电源整流电路8变为直流电源，直流电经逆变电路9逆变为符合电能质量要求的工频交流电供用电端2使用。

其中，储电装置10的工作于充电放电状态，作为储能单元，可以根据需要选择常规铅酸蓄电模块，也可以是新型锂电池模块，或者是氢能源燃料电池等的组合体。

此外，还包括撬装底座19，储电装置10、UPS主机柜12和主控制柜13固定在撬装底座19上端。从而方便对整个系统进行运输和使用。

本实施例中，还包括主控制柜13，中央处理器11集成在主控制柜13的内部；主控制柜13还包括继电器14和接触器15，中央处理器11和继电器14电连接，继电器14和接触器15电连接，接触器15和电源控制器7电连接，中央处理器11通过继电器14控制接触器15的动作对柴油发电机组3、光伏发电装置4、风力发电装置5和电网市电6进行投切。

具体的，供电端1可以是柴油发电机组3、光伏发电装置4、风力发电装置5和电网市电6或其它类型电源，中央处理器11根据以上电源是否支持并网运行将电源分为两类，通过配置投入优先级，不支持并网运行的电源优先级最低，一般同时只可投入一个不支持并网的电源，其它均为并网电源。

其中，电网市电6和柴油发电机组3为不支持并网电源。中央处理器11根据优先级通过电源控制器7控制不同电源的投入，保证优先光伏、风电等新能源。由于光伏和风力发电受制于发电条件，中央处理器11根据各自的发电特性将电能及时导入储电装置10的UPS电源储能电池组或直接用于负荷。

本实施例中，还包括数显表16，接触器15通过互感器17和数显表16电连接，数显表16裸露于主控制柜13的外表，数显表16用于显示获取的电气参数。还包括触摸屏18，中央处理器11和触摸屏18电连接，触摸屏18裸露于主控制柜13的外表，触摸屏18用于显示多电源联动电能储能系统的工作状态。还包括通信模块，通信模块和中央处理器11电连接，通信模块用于中央处理器11和外部设备通信以获取控制信号。

具体的，中央处理器11的型号为西门子6ES7288-1SR20-0AA0，通过继电器14KA控制接触器15动作对外部供电端1的电源进行投切。中央处理器11通过与数显表16AMC96L-E4/KC通信，获取各回路电气参数。中央处理器11通过与触摸屏18MT8102iE 10寸通信，用于展示系统工作状态。中央处理器11通过通信模块6ES7288-5CM01-0AA0与外部其它设备通信，用于信号获取的控制。储电装置10的工业UPS型号为100KS，输出容量100KVA，AC380V，三相四线；输入AC380V，三相四线。

本技术方案的运行原理如下：

正常情况下负荷由外部供电端1电源容量负担，外部电源容量不足时，由储电装置10和外部供电端1的电源共同承担负荷。当外部供电端1的电源容量大于负荷需求容量时，储电装置10的UPS电池组用多余容量进行充电。储电装置10所配置UPS电池组为工业型UPS电源，其可以单机，也可是多机并行。

其中，中央处理器11的控制策略如下：

1)储电装置10的容量大于一定量(典型值为95％额定储电量)，系统切除所有供电端1的能源输入；

2)储电装置10的容量小于一定量(典型值为90％额定储电量)，光伏发电装置4、风力发电装置5投入运行；

3)储电装置10的容量小于一定量(典型值为75％额定储电量)，电网市电6、柴油发电机组3等常规电源投入运行；

4)储电装置10的容量大于一定量(典型值为85％额定储电量)，系统切除电网市电6、柴油发电机组3等常规能源；

5)在有峰谷电用能优惠的条件下，在夜间(一般为晚上十点至次日早晨六点)储电装置10的容量大于一定量(典型值为95％额定储电量)，系统切除电网市电6，电网市电6投入条件不变；

6)储电装置10的容量大于一定量(典型值为95％额定储电量)，系统发出信号，由其它装置将电能转换为其它形式能量；

7)太阳光照度低于一定值(典型值为1000-2000lx),系统切除光伏电源；太阳光照度高于一定值(典型值为5000lx),系统投入光伏电源；

8)风速大于一定值(典型值为5m/s)，风力发电投入运行；风速小于一定值(典型值为3m/s)，风力发电切除。

综上所述，本实用新型包括供电端1和用电端2，供电端1包括柴油发电机组3、光伏发电装置4、风力发电装置5和电网市电6；柴油发电机组3、光伏发电装置4、风力发电装置5和电网市电6共同电连接有一个电源控制器7；还包括电源整流电路8、逆变电路9、储电装置10和中央处理器11；电源控制器7和电源整流电路8电连接，电源整流电路8用于将供电端1提供的交流电整流为直流电；逆变电路9的输入端和电源整流电路8电连接，逆变电路9的输出端和用电端2电连接，储电装置10电连接在电源整流电路8和逆变电路9之间，逆变电路9用于将直流电逆变为供用电端2使用的工频交流电；储电装置10用于对供电端1多余电量进行存储；电源控制器7、电源整流电路8、逆变电路9、储电装置10均和中央处理器11电连接，中央处理器11用于协调电源控制器7、电源整流电路8、逆变电路9、储电装置10的运行状态。供电端1可以是柴油发电机组3、光伏发电装置4、风力发电装置5和电网市电6或其它类型电源，中央处理器11根据以上电源是否支持并网运行将电源分为两类，通过配置投入优先级，不支持并网运行的电源优先级最低，一般同时只可投入一个不支持并网的电源，其它均为并网电源。电网市电6和柴油发电机组3为不支持并网电源。中央处理器11根据优先级通过电源控制器7控制不同电源的投入，保证优先光伏、风电等新能源。由于光伏和风力发电受制于发电条件，中央处理器11根据各自的发电特性将电能及时导入储电装置10的UPS电源储能电池组或直接用于负荷。本实用新型将用电与发(供)电隔离，使局部微型电力系统的用电容量与发(供)电容量解耦，便于光伏、风力发电等不稳定供电电源的接入；可以合理调配能源，最大限度提升新能源使用效率；合理使用储电装置10的储电容量，相较长期工作于浮充电状态的UPS电源，可以最大限度利用配置的UPS电池组容量，同时不对电池组寿命造成影响；另一方面还可以达到日常充放电维护电池的效果，省去了对电池组的日常维护。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种多电源联动电能储能系统，其特征在于，包括供电端(1)和用电端(2)，所述供电端(1)包括柴油发电机组(3)、光伏发电装置(4)、风力发电装置(5)和电网市电(6)；

所述柴油发电机组(3)、所述光伏发电装置(4)、所述风力发电装置(5)和所述电网市电(6)共同电连接有一个电源控制器(7)；

还包括电源整流电路(8)、逆变电路(9)、储电装置(10)和中央处理器(11)；所述电源控制器(7)和所述电源整流电路(8)电连接，所述电源整流电路(8)用于将所述供电端(1)提供的交流电整流为直流电；所述逆变电路(9)的输入端和所述电源整流电路(8)电连接，所述逆变电路(9)的输出端和所述用电端(2)电连接，所述储电装置(10)电连接在所述电源整流电路(8)和所述逆变电路(9)之间，所述逆变电路(9)用于将直流电逆变为供所述用电端(2)使用的工频交流电；所述储电装置(10)用于对所述供电端(1)多余电量进行存储；

所述电源控制器(7)、所述电源整流电路(8)、所述逆变电路(9)、所述储电装置(10)均和所述中央处理器(11)电连接，所述中央处理器(11)用于协调所述电源控制器(7)、所述电源整流电路(8)、所述逆变电路(9)、所述储电装置(10)的运行状态。

2.根据权利要求1所述的一种多电源联动电能储能系统，其特征在于，所述储电装置(10)采用具有充放电模块的UPS电池组，UPS电池组采用铅酸蓄电模块、锂电池模块和氢能源燃料电池中的至少一种，所述储电装置(10)还包括配套的UPS主机柜(12)。

3.根据权利要求2所述的一种多电源联动电能储能系统，其特征在于，还包括主控制柜(13)，所述中央处理器(11)集成在所述主控制柜(13)的内部；

所述主控制柜(13)还包括继电器(14)和接触器(15)，所述中央处理器(11)和所述继电器(14)电连接，所述继电器(14)和所述接触器(15)电连接，所述接触器(15)和所述电源控制器(7)电连接，所述中央处理器(11)通过所述继电器(14)控制所述接触器(15)的动作对所述柴油发电机组(3)、所述光伏发电装置(4)、所述风力发电装置(5)和所述电网市电(6)进行投切。

4.根据权利要求3所述的一种多电源联动电能储能系统，其特征在于，还包括数显表(16)，所述接触器(15)通过互感器(17)和所述数显表(16)电连接，所述数显表(16)裸露于所述主控制柜(13)的外表，所述数显表(16)用于显示获取的电气参数。

5.根据权利要求4所述的一种多电源联动电能储能系统，其特征在于，还包括触摸屏(18)，所述中央处理器(11)和所述触摸屏(18)电连接，所述触摸屏(18)裸露于所述主控制柜(13)的外表，所述触摸屏(18)用于显示多电源联动电能储能系统的工作状态。

6.根据权利要求5所述的一种多电源联动电能储能系统，其特征在于，还包括通信模块，所述通信模块和所述中央处理器(11)电连接，所述通信模块用于所述中央处理器(11)和外部设备通信以获取控制信号。

7.根据权利要求6所述的一种多电源联动电能储能系统，其特征在于，还包括撬装底座(19)，所述储电装置(10)、所述UPS主机柜(12)和所述主控制柜(13)固定在所述撬装底座(19)上端。

Images