CN219181195U - 具备备电模式的交流侧储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具备备电模式的交流侧储能系统，涉及储能技术领域，包括静态切换开关、储能电池组以及直流直流转换单元，所述静态切换开关通过储能变流器与储能电池组连接，储能电池组与直流直流转换单元连接，其中，储能变流器用于通过静态切换开关连接市电并向储能电池组充电；储能电池组用于通过储能变流器和/或直流直流转换单元对负载进行供电。本实用新型实施例降低了负载端的备用电池组使用的频次，增加了其使用寿命，降低了备用电池组的维护成本，并增加了储能系统的稳定可靠性。

Description

具备备电模式的交流侧储能系统

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，尤其涉及一种具备备电模式的交流侧储能系统。

背景技术

目前面向于基站等分布式应用场景交流侧储能装置，大多数储能装置具备仅并网的工作模式，则备电只能通过直流侧原有的铅酸蓄电池实现，少部分储能装置具备并离网的工作模式，因此仅并网工作模式的储能装置面临以下技术问题：自身配备磷酸铁锂电池无法参与备电，造成一定程度的资源浪费，并且增加了负载端供电电池使用的频次，额外耗损了其使用寿命，增加了其维护成本，同时对于离并网工作模式的储能装置而言，降低了整个系统的稳定可靠性。

实用新型内容

为解决以上技术问题，根据本实用新型的一方面，提供了一种具备备电模式的交流侧储能系统，包括静态切换开关、储能电池组以及直流直流转换单元，所述静态切换开关通过储能变流器与储能电池组连接，储能电池组与直流直流转换单元连接，其中，储能变流器用于通过静态切换开关连接市电并向储能电池组充电；储能电池组用于通过储能变流器和/或直流直流转换单元对负载进行供电。

在一种可能的实施方式中，还包括开关电源，所述储能变流器和静态切换开关分别与开关电源连接，该开关电源用于对负载进行供电。

在一种可能的实施方式中，所述开关电源设有AC/DC转换器，所述AC/DC转换器用于将交流电转换为直流电。

在一种可能的实施方式中，所述静态切换开关设有SCR控制器、断路器和晶闸管，所述晶闸管与所述断路器分别与所述SCR控制器连接。

在一种可能的实施方式中，还包括第一电池管理系统，所述储能变流器和所述储能电池组分别与第一电池管理系统连接，该第一电池管理系统用于控制所述储能变流器对所述储能电池组充电，或将所述储能电池组输出的直流电转换为交流电。

在一种可能的实施方式中，还包括第二电池管理系统，所述直流直流转换单元和储能电池组分别与第二池管理系统连接，该第二电池管理系统用于控制所述直流直流转换单元将所述储能电池组输出的电能进行直流直流转换。

在一种可能的实施方式中，还包括备用电池组，该备用电池组用于对负载供电。

在一种可能的实施方式中，所述备用电池组为多个铅酸电池串联组成。

在一种可能的实施方式中，所述储能电池组为多个单体磷酸铁锂电池串联/并联组成。

在一种可能的实施方式中，所述储能变流器包括控制器和DC/AC双向变流器，所述控制器与DC/AC双向变流器电连接，所述DC/AC双向变流器用于进行直流电到交流电的转换或交流电到直流电的转换。

本实用新型实施例通过在储能电池组与负载之间设置直流直流转换单元，可以使得所述储能系统在并网工作模式、离并网工作模式等工作模式下，均能利用储能电池组进行备电，降低了负载端的备用电池组使用的频次，增加了其使用寿命，降低了备用电池组的维护成本，并增加了储能系统的稳定可靠性。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本实用新型。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本实用新型的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于说明本实用新型的技术方案。

图1示出了根据本实用新型实施例的具备备电模式的交流侧储能系统的框图。

图2示出了根据本实用新型实施例的具备备电模式的交流侧储能系统的框图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本实用新型的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括A、B、C中的至少一种，可以表示包括从A、B和C构成的集合中选择的任意一个或多个元素。

另外，为了更好地说明本实用新型，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本实用新型同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本实用新型的主旨。

请参阅图1，图1示出了根据本实用新型实施例的具备备电模式的交流侧储能系统的框图。

如图1所示，所述系统包括静态切换开关10、储能变流器20、直流直流转换单元40、储能电池组30，其中，

所述静态切换开关10通过所述储能变流器20与储能电池组30连接，储能电池组30与直流直流转换单元40连接，其中，储能变流器20用于通过静态切换开关10连接市电并向储能电池组30充电；储能电池组30用于通过储能变流器和/或直流直流转换单元40对负载70进行供电。

本实用新型实施例通过在储能电池组30与负载70之间设置直流直流转换单元40，可以使得所述储能系统在并网工作模式、离并网工作模式等工作模式下，均能利用储能电池组30进行备电，降低了负载端的备用电池组使用的频次，增加了其使用寿命，降低了备用电池组的维护成本，并增加了储能系统的稳定可靠性。

当然，本实用新型对所述系统的连接关系的描述形式不做限定，例如，静态切换开关10、储能变流器20、储能电池组30之间的连接关系还可以描述为：储能变流器20与储能电池组30相连接；市电通过静态切换开关10连接于储能变流器20。

本实用新型对所述系统的工作方式不做限定，示例性的，本实用新型可以基于转换级数、以及转换效率的考虑，例如储能电池组30首先应该选择直流直流转换单元40对负载70进行供电，其次如果直流直流转换单元40故障或者其他原因，再由储能变流器20进行相关变换，对负载70进行供电。

本实用新型实施例对静态切换开关10、储能变流器20、直流直流转换单元40、储能电池组30、负载端的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际情况及需要采用合适的实现方式。

示例性的，静态切换开关10可以利用静态切换开关10，从而实现各种供电方式之间的无缝切换，其中，静态切换开关10采用可控硅(Silicon Controlled Rectifier，简称SCR)实现，本实用新型将静态切换开关用SCR描述。示例性的，所述静态切换开关10可以设有SCR控制器、断路器和晶闸管，所述晶闸管与所述断路器分别与所述SCR控制器连接，静态切换开关10的具体实施方式本实用新型不做限定，本领域技术人员可以参考相关技术实现。

示例性的，储能变流器20(Power Conversion System，PCS)可以根据需要选择合适的成熟器件实现或参考相关技术中的实现方式实现，示例性的，PCS可控制电池的充电和放电过程，进行交直流的变换(直流到交流，或交流到直流)，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。示例性的，PCS可以由DC/AC双向变流器、控制器构成，其中，控制器可以控制DC/AC双向变流器进行直流电到交流电或交流电到直流电的转换，示例性的，控制器可以通过处理组件实现，在一个示例中，处理组件包括但不限于单独的处理器，或者分立元器件，或者处理器与分立元器件的组合。所述处理器可以包括电子设备中具有执行指令功能的控制器，所述处理器可以按任何适当的方式实现，例如，被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现。在所述处理器内部，可以通过逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等硬件电路执行所述可执行指令。

示例性的，直流直流转换单元40可以包括直流直流转换器DC/DC，开关电源50可以包括交流直流转换器AC/DC，当然，本实用新型实施例对DC/DC转换器、AC/DC转换器的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以采用相关技术中实现。

示例性的，储能电池组30可以包括磷酸铁锂电池等锂离子电池、锂聚合物电池。

请参阅图2，图2示出了根据本实用新型实施例的具备备电模式的交流侧储能系统的框图。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述具备备电模式的交流侧储能系统还包括开关电源50，所述储能变流器20和静态切换开关10分别与开关电源50连接，该开关电源50用于对负载70进行供电，示例性的，所述开关电源50设有AC/DC转换器，所述AC/DC转换器用于将交流电转换为直流电。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述具备备电模式的交流侧储能系统还包括备用电池组60，该备用电池组60用于对负载70供电，备用电池组60可以包括铅酸电池等，示例性的，所述备用电池组60可以为多个铅酸电池串联组成。

示例性的，负载70可以为分布式应用场景中的基站，相应的，备用电池组60可以为基站的备用电池。

本实用新型实施例的静态切换开关10可以根据市电状态(如包括是否正常、峰谷电等)切换供电方式，以提高储能系统供电的稳定性。

在一种可能的实施方式中，所述静态切换开关10可以被配置为：当所述市电正常、当前时段处于峰谷电的谷段时，切换供电方式为第一并网工作模式，其中，在所述第一并网工作模式下，所述市电对所述负载70供电、并对所述储能电池组30充电。

示例性的，在所述第一并网工作模式下，市电通过开关电源50转换后得到负载70可用的直流电，以对所述负载70供电，另外，储能变流器20将市电转换为直流电以对储能电池组30充电。

在一种可能的实施方式中，所述静态切换开关10被配置为：当所述市电正常、当前时段处于峰谷电的峰段时，切换供电方式为第二并网工作模式，在所述第二并网工作模式下，所述市电不对所述负载70供电、所述市电对所述储能电池组30充电、且所述储能电池组30对所述负载70供电。

示例性的，在所述第二并网工作模式下，市电不再对所述负载70供电，而是用储能电池组30的电能对负载70供电，其中，储能变流器20可以对储能电池组30的电能进行直流到交流转换，并利用开关电源50进一步实现交流到直流转换，以对负载70供电，当然，可选的，直流直流转换单元40也可以对储能电池组30的电能进行直流直流转换后对负载70进行供电。

在一种可能的实施方式中，所述静态切换开关10被配置为：当所述市电掉电时，切换供电方式为离网工作模式，其中，在所述离网工作模式下，若所述直流直流转换单元40正常，则所述储能电池组30通过所述直流直流转换单元40对所述负载70供电；若所述直流直流单元故障，所述储能电池组30用于通过所述储能变流器20、所述开关电源50对所述负载70供电。

示例性的，在所述离网工作模式下，优选采用直流直流转换单元40对储能电池组30的电能进行直流直流转换后，对负载70供电，相较于通过所述储能变流器20、所述开关电源50对所述负载70供电的方式，可以提高电能转换效率，当然，本实用新型实施例中，若所述直流直流单元40故障，所述储能电池组30用于通过所述储能变流器20、所述开关电源50对所述负载70供电，可以提高系统的备电稳定可靠性。

在一种可能的实施方式中，所述静态切换开关10被配置为：当所述市电掉电时，切换供电方式为第三并网工作模式，其中，在所述第三并网工作模式下，所述储能变流器20处于待机状态，所述储能电池组30通过所述直流直流转换单元40对所述负载70供电。

示例性的，在所述第三并网工作模式下，所述储能变流器20处于待机状态，所述储能电池组30通过所述直流直流转换单元40对所述负载70供电，因此增加了系统的备电稳定可靠性。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述系统还可以包括第一电池管理系统(BATTERY MANAGEMENT SYSTEM，BMS)80、第二电池管理系统(第二BMS)90，所述电池管理系统80连接于所述储能变流器20、所述储能电池组30，用于控制所述储能变流器20对所述储能电池组30充电，或将所述储能电池组30输出的直流电转换为交流电。所述直流直流转换单元40和储能电池组30分别与第二池管理系统90连接，该第二电池管理系统90用于控制所述直流直流转换单元40将所述储能电池组30输出的电能进行直流直流转换。

本实用新型实施例对BMS的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以参考相关技术实现，其中，BMS还可以防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

本实用新型实施例提出一种新型交流侧备电模式，在储能系统自身配备磷酸铁锂电池与基站直流母线之间加装实现放电功能直流直流转换单元40，使得储能系统不管是仅并网工作模式，还是离并网工作模式，都能利用自身配备磷酸铁锂电池参与备电，降低了基站原有铅酸蓄电池使用的频次，增加了其使用寿命，降低了基站铅酸蓄电池的维护成本，同时对于离并网工作模式的储能系统而言，无疑又很大程度上增加了整个系统的稳定可靠性。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，包括静态切换开关、储能电池组以及直流直流转换单元，所述静态切换开关通过储能变流器与储能电池组连接，储能电池组与直流直流转换单元连接，其中，储能变流器用于通过静态切换开关连接市电并向储能电池组充电；储能电池组用于通过储能变流器和/或直流直流转换单元对负载进行供电。

2.根据权利要求1所述的具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，还包括开关电源，所述储能变流器和静态切换开关分别与开关电源连接，该开关电源用于对负载进行供电。

3.根据权利要求2所述的具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，所述开关电源设有AC/DC转换器，所述AC/DC转换器用于将交流电转换为直流电。

4.根据权利要求1所述的具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，所述静态切换开关设有SCR控制器、断路器和晶闸管，所述晶闸管与所述断路器分别与所述SCR控制器连接。

5.根据权利要求1所述的具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，还包括第一电池管理系统，所述储能变流器和所述储能电池组分别与第一电池管理系统连接，该第一电池管理系统用于控制所述储能变流器对所述储能电池组充电，或将所述储能电池组输出的直流电转换为交流电。

6.根据权利要求1所述的具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，还包括第二电池管理系统，所述直流直流转换单元和储能电池组分别与第二池管理系统连接，该第二电池管理系统用于控制所述直流直流转换单元将所述储能电池组输出的电能进行直流直流转换。

7.根据权利要求1所述的具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，还包括备用电池组，该备用电池组用于对负载供电。

8.根据权利要求7所述的具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，所述备用电池组为多个铅酸电池并联组成。

9.根据权利要求1～8任一项所述的具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，所述储能电池组为多个单体磷酸铁锂电池串联/并联组成。

10.根据权利要求1～8任一项所述的具备备电模式的交流侧储能系统，其特征在于，所述储能变流器包括控制器和DC/AC双向变流器，所述控制器与DC/AC双向变流器电连接，所述DC/AC双向变流器用于进行直流电到交流电的转换或交流电到直流电的转换。

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