CN220086964U - 一种储能发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储能发电系统，属于储能发电技术领域，系统包括：上位机、PLC控制器、轴控单元、若干个从动轴和若干个电机组；上位机与PLC控制器通讯连接，用于发送储能指令和发电指令；PLC控制器与轴控单元通讯连接，轴控单元与从动轴和电机组通讯连接，从动轴与电机组电连接，电机组与电网电连接且与负载机械连接。当上位机向PLC控制器发送储能指令时，PLC控制器向轴控单元发送储能控制信号，电机组带动负载运动，将电能转换为势能；当上位机向PLC控制器发送发电指令时，PLC控制器向轴控单元发送发电控制信号，电机组反向运动，将势能转换为电能。本实用新型具有能够储存电能，向电网发电的技术效果，具有储能过程安全，发电效率高的特点。

Description

一种储能发电系统

技术领域

本实用新型涉及储能发电领域，特别涉及一种储能发电系统。

背景技术

在发电领域，电能存储一直是一个难以解决突破的技术难题，特别是新能源发电技术的日新月异发展，使得发电量逐年提升，但部分地区的新能源发电量仍不能满足电网的并网要求，存储后统一并网成为了一种解决思路；同时，我国发电普遍存在地区不均衡的问题，用电量低且发电量高的地区产生了电能难以消纳的问题。现有技术中，通过电池等方式进行电能存储的方式安全性低，且受制于电池的特性，容量小，不能承受大量电能的存储任务；因此，需要通过将电能临时转换为其他易于存储的能量，从而在用电高峰时发电释放产生电能，协同电网进行电力调峰。

实用新型内容

为了解决电能不易存储的技术问题，本实用新型提供了一种储能发电系统。具体的，本实用新型的技术方案如下：

在一些实施方式中，一种储能发电系统，包括：上位机、PLC控制器、轴控单元、若干个从动轴和若干个电机组；

所述上位机与所述PLC控制器通讯连接，用于发送储能指令和发电指令；

所述PLC控制器与所述轴控单元通讯连接，所述轴控单元与所述从动轴和所述电机组通讯连接，所述从动轴与所述电机组电连接，所述电机组与电网电连接，且所述电机组与负载机械连接。

当所述上位机向所述PLC控制器发送储能指令时，所述PLC控制器向所述轴控单元发送储能控制信号，所述电机组在所述轴控单元的作用下，带动所述负载运动，将电能转换为势能；

当所述上位机向所述PLC控制器发送发电指令时，所述PLC控制器向所述轴控单元发送发电控制信号，所述电机组在所述轴控单元和所述负载的作用下反向运动，将势能转换为电能。

在一些实施方式中，还包括若干个第一整流逆变电路和若干个第二整流逆变电路；

所述第一整流逆变电路，与所述电网和所述第二整流逆变电路电连接，还与所述PLC控制器通讯连接。

所述第二整流逆变电路，与所述电机组电连接，还与所述轴控单元通讯连接。

在一些实施方式中，储能发电系统，还包括：

缓冲单元，设置在所述第一整流电路和所述第二整流电路之间，与所述PLC控制器通讯连接，可开断和关合所述第一整流逆变电路与所述第二整流逆变电路之间联系。

在一些实施方式中，所述电机组还包括：离合器，与所述PLC控制器通讯连接，设置在所述电机组与所述负载之间，用于所述电机组故障时，断开所述第二整流逆变电路。

在一些实施方式中，所述电机组还包括：编码器，设置在电机主轴上，用于反馈电机转速给所述轴控单元和所述PLC控制器。

在一些实施方式中，所述储能发电系统还包括：直流母线，从在所述第一整流逆变电路的整流输出端引出，所述直流母线上挂接若干个所述第二整流逆变电路和所述电机组。

在一些实施方式中，若干个所述第一整流逆变电路之间通过光纤或总线通讯连接；若干个所述第二整流逆变电路之间通过光纤或总线通讯连接。

在一些实施方式中，所述第一整流逆变电路包括第一整流电路和第一逆变电路；

所述第二整流逆变电路包括第二整流电路和第二逆变电路；

所述第一整流电路输入端与所述电网电连接，所述第一整流电路输出端与所述第二逆变电路电连接；

所述第二整流电路输入端与所述电机组电连接，所述第二整流电路输出端与所述第一逆变电路电连接。

在一些实施方式中，所述第一整流逆变电路和所述第二整流逆变电路中的开关器件为IGBT。

在一些实施方式中，所述电机组中的电机为三相交流电机。

与现有技术相比，本实用新型至少具有以下一项有益效果：

1.通过若干个电机组在上位机和PLC控制器的控制下，带动负载做功，将电能转换为势能进行存储，以达到对电能的存储效果，电能转换为势能的过程和存储具有安全性高的特点。

2.通过轴控单元与从动轴的配合，使得电机组储能和发电过程电机输出输入功率平衡，用电时电网波动小，发电时电能质量更好更易并网。

3.通过在线路上设置缓冲单元，电机与负载之间设置离合器，使得整流逆变电路和电机组出现故障时，能够第一时间使故障点切出系统，不影响其他电机组工作，进行在线维修，待完成维修后送入系统，节省生产成本，提高生产效率。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型一种储能发电系统的结构示意图。

附图标号说明：1-上位机，2-PLC控制器，3-轴控单元，4-从动轴，5-电机组，6-负载，7-第一整流逆变电路，8-第二整流逆变电路，9-缓冲单元，10-离合器，11-编码器，12-直流母线。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在一个实施例中，参考说明书附图1，本实用新型提供的一种储能发电系统包括：上位机1、PLC控制器2、轴控单元3、若干个从动轴4和若干个电机组5。

上位机1与PLC控制器2通讯连接，用于发送储能和发电指令；具体的，该储能发电系统应用于重力储能情景时，储能指令发出后，电机组5带动提升负载6，完成电能转换为机械能和重力势能进行电能储能；发电指令发出后，负载6带动电机组5反转，将重力势能转换为电能，将此电能反馈至电网。需要说明的是，该储能发电系统不仅仅可以应用在重力储能情景，还可以应用在弹性势能等其他势能场景，根据实际需要进行选择，此处不作具体限制。

PLC控制器2，与轴控单元3通讯连接，用于接收储能指令和发电指令，输出控制信号。

具体的，上位机1发出储能和发电指令，PLC控制器2是具体的执行控制机构，进一步完成指令任务。

轴控单元3，与从动轴4和电机组5通讯连接，用于发送转速数据给从动轴4；从动轴4与电机组5电连接，电机组5与电网电连接，且电机组5与负载6机械连接。

当上位机1向所述PLC控制器2发送储能指令时，PLC控制器2向轴控单元3发送储能控制信号，电机组5在轴控单元3的作用下，带动负载6运动，将电能转换为势能；

当上位机1向PLC控制器2发送发电指令时，PLC控制器2向轴控单元3发送发电控制信号，电机组5在轴控单元3和负载6的作用下反向运动，将势能转换为电能。

具体的，轴控单元3是一种虚拟主轴，虚拟主轴向各从动轴4做同步控制，PLC控制器2与轴控单元3之间做速度控制，其他从动轴4与轴控单元3通过内部高速通讯，与PLC控制器2通讯隔离区分，内部通讯速度快，控制信号传输稳定。从动轴4根据轴控单元3传输的速度数据对电机组5进行转速跟踪，并根据电机组5的负载6情况自动调节转速，使若干个所述电机组5的功率平衡分配，同步工作。

储能发电系统具有两种工作模式，第一种工作模式为储能模式，通过上位机1发送储能指令，PLC控制器2在接收到储能指令后，控制轴控单元3进行速度控制，从动轴4配合轴控单元3完成速度跟踪，平衡各个电机组5的输出功率，电机组5带动负载6转动做功，通过电能转换为机械能和重力势能储存电能。第二种工作模式是发电模式，通过上位机1发送发电指令，负载6下落，电机组5在负载6的作用下进行反转，通过将重力势能转换为电能向电网反馈电能完成发电过程，在此过程中轴控单元3和从动轴4配合，控制电机组5电能输出功率平衡，保证供电质量满足并网要求。

在一个实施例中，参考说明书附图1，储能发电系统还包括若干个第一整流逆变电路7和若干个第二整流逆变电路8；

第一整流逆变电路7，与电网和第二整流逆变电路8电连接，还与PLC控制器2通讯连接。

第二整流逆变电路8，与电机组5电连接，还与轴控单元3通讯连接。

具体的，第一整流逆变电路7和第二整流逆变电路8在储能工作模式下，第一整流逆变电路7从电网取三相交流电，通过整流电路的整流作用将电网的三相交流电变为PLC控制器2能够使用的直流电和向电机组5进行供电，通常电机组5不能直接与电网连接使用电网电能，需要进一步对电能进行变电后使用；第二整流逆变电路8，接收来自第一整流逆变电路7的直流电，通过逆变作用，产生能够被电机组5做功使用的交流电使电机组5正转带动负载6进行能量转换储能。

在发电工作模式下，电机组5所发出的电能质量较低，直接并网会对电网产生不利影响，因此，电机组5发出的电能首先进入第二整流逆变电路8，通过第二整流逆变电路8中的整流电路，将交流电转变为直流电，一方面电机组5发出的电能电压较低或较高，整流过程可以进行升或降压，一方面通过整流作用可以抑制部分谐波；此时第一整流逆变电路7接收到来自第二整流逆变电路8处理后的直流电，将此直流电通过第一整流逆变电路7中的逆变电路转变为适合并网的三相交流电，完成系统发电过程。

在一个实施例中，参考说明书附图1，还包括：缓冲单元9，设置在第一整流电路和第二整流电路之间，与PLC控制器2通讯连接，可开断和关合第一整流逆变电路7与第二整流逆变电路8之间联系。具体的，当第二整流逆变电路8或电机组5出现故障时，在PLC控制器2的控制下，将第二整流逆变电路8切出系统，工作人员可在线更换故障设备，更换好后，再通过缓冲单元9复位进入系统。在此过程中，轴控单元3和从动轴4相互配合，控制平衡各个电机组5的功率，使储能或发电过程平稳运行，不受故障设备影响。

在一个实施例中，参考说明书附图1，电机组5还包括：离合器10，与PLC控制器2通讯连接，设置在电机组5与负载6之间，用于电机组5故障时断开电机组5与负载6，避免其他电机组5带着有负载6的故障电机造成电能浪费和功率失衡。

在一个实施例中，参考说明书附图1，电机组5还包括：编码器11，设置在电机主轴上，用于反馈电机转速给轴控单元3和PLC控制器2。

在一个实施例中，参考说明书附图1，还包括：直流母线12，从在第一整流逆变电路7的整流输出端引出，直流母线12上挂接若干个第二整流逆变电路8和电机组5。直流母线12的设置，一方面可以完成电能的汇聚作用，一方面可以节省电机组5储能时从电网获取电能的量，节省电能。

在一个实施例中，若干个第一整流逆变电路7之间通过光纤或总线通讯连接；若干个第二整流逆变电路8之间通过光纤或总线通讯连接。

在一个实施例中，第一整流逆变电路7包括第一整流电路和第一逆变电路；第二整流逆变电路8包括第二整流电路和第二逆变电路；第一整流电路输入端与电网电连接，第一整流电路输出端与第二逆变电路电连接；

第二整流电路输入端与电机组5电连接，第二整流电路输出端与第一逆变电路电连接。第一整流逆变电路7和第二整流逆变电路8中的开关器件使用IGBT，能够承受更大的电压，开关速度快，整流和逆变效果好。

在一个实施例中，电机组5使用三相交流电机进行储能和发电工作，电机的具体类型在此不作限定，可根据实际工作情况选用合适类型的交流电机。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种储能发电系统，其特征在于，包括：上位机、PLC控制器、轴控单元、若干个从动轴和若干个电机组；

所述上位机与所述PLC控制器通讯连接，用于发送储能指令和发电指令；

所述PLC控制器与所述轴控单元通讯连接，所述轴控单元与所述从动轴和所述电机组通讯连接，所述从动轴与所述电机组电连接，所述电机组与电网电连接，且所述电机组与负载机械连接；

当所述上位机向所述PLC控制器发送储能指令时，所述PLC控制器向所述轴控单元发送储能控制信号，所述电机组在所述轴控单元的作用下，带动所述负载运动，将电能转换为势能；

当所述上位机向所述PLC控制器发送发电指令时，所述PLC控制器向所述轴控单元发送发电控制信号，所述电机组在所述轴控单元和所述负载的作用下反向运动，将势能转换为电能。

2.根据权利要求1所述的一种储能发电系统，其特征在于，还包括若干个第一整流逆变电路和若干个第二整流逆变电路；

所述第一整流逆变电路，与所述电网和所述第二整流逆变电路电连接，还与所述PLC控制器通讯连接；

所述第二整流逆变电路，与所述电机组电连接，还与所述轴控单元通讯连接。

3.根据权利要求2所述的一种储能发电系统，其特征在于，还包括：

缓冲单元，设置在所述第一整流逆变电路和所述第二整流逆变电路之间，与所述PLC控制器通讯连接，可开断或关合所述第一整流逆变电路与所述第二整流逆变电路之间的连接。

4.根据权利要求2所述的一种储能发电系统，其特征在于，所述电机组还包括：

离合器，与所述PLC控制器通讯连接，设置在所述电机组与所述负载之间，用于所述电机组故障时，断开所述第二整流逆变电路。

5.根据权利要求2所述的一种储能发电系统，其特征在于，所述电机组还包括：

编码器，设置在电机主轴上，用于反馈电机转速给所述轴控单元和所述PLC控制器。

6.根据权利要求2所述的一种储能发电系统，其特征在于，还包括：直流母线，所述直流母线从所述第一整流逆变电路的整流输出端引出，且所述直流母线上挂接若干个所述第二整流逆变电路。

7.根据权利要求2所述的一种储能发电系统，其特征在于，若干个所述第一整流逆变电路之间通过光纤或总线通讯连接；若干个所述第二整流逆变电路之间通过光纤或总线通讯连接。

8.根据权利要求2至7任一项所述的一种储能发电系统，其特征在于，所述第一整流逆变电路包括第一整流电路和第一逆变电路；

所述第二整流逆变电路包括第二整流电路和第二逆变电路；

所述第一整流电路输入端与所述电网电连接，所述第一整流电路输出端与所述第二逆变电路电连接；

所述第二整流电路输入端与所述电机组电连接，所述第二整流电路输出端与所述第一逆变电路电连接。

9.根据权利要求8所述的一种储能发电系统，其特征在于，所述第一整流逆变电路和所述第二整流逆变电路中的开关器件为IGBT。

10.根据权利要求9所述的一种储能发电系统，其特征在于，所述电机组中的电机为三相交流电机。