一種可切換的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及儲(chǔ)能領(lǐng)域，尤其涉及一種可切換的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型火、水等發(fā)電廠均為均衡發(fā)電，而工廠等用電負(fù)荷使用電能主要集中在白天， 家庭用戶(hù)也大多在上半夜時(shí)段使用電能，導(dǎo)致夜間發(fā)電廠所發(fā)電能利用率不高，午夜后到 凌晨用電量更少。怎樣將發(fā)電廠夜間所發(fā)電能充分利用，是政府各部門(mén)以及企業(yè)一直努力 想解決的問(wèn)題。目前，電力儲(chǔ)能系統(tǒng)是解決此問(wèn)題的一種方法。電力儲(chǔ)能系統(tǒng)通過(guò)在電網(wǎng) 低谷期間充電儲(chǔ)能，在用電高峰期間放電供用電負(fù)荷使用，不僅滿(mǎn)足用電調(diào)峰的需求，也提 高了電廠運(yùn)行效率，還大大降低了企業(yè)成本。
[0003] 然而，現(xiàn)有電力儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部控制系統(tǒng)要求高，電氣控制線(xiàn)路復(fù)雜，大部分設(shè)計(jì)成 一個(gè)管理單元控制一個(gè)儲(chǔ)能單元，導(dǎo)致單位成本較高、所蓄電能有限且使用較快、運(yùn)行效率 無(wú)法滿(mǎn)足用電負(fù)荷需求等問(wèn)題。因此，研發(fā)一種具有多個(gè)儲(chǔ)能單元、精密可靠的管理單元， 且可按需要切換儲(chǔ)放電能的低成本電力儲(chǔ)能系統(tǒng)勢(shì)在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種在用電低谷期間儲(chǔ)存電能，在用電高峰期間提供電能 的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種具有多個(gè)儲(chǔ)能單元、可按需切換使用的電力儲(chǔ)能 系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用方法。
[0007] 為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種可切換的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)，包 括：
[0008] 多個(gè)儲(chǔ)能單元，所述多個(gè)儲(chǔ)能單元并聯(lián)連接，其中每一所述儲(chǔ)能單元包括多個(gè)并 聯(lián)的電池簇；每一所述電池簇包括多個(gè)串聯(lián)的電池；
[0009] 一充電單兀，包括一電力輸入接口，一高壓開(kāi)關(guān)柜及附屬設(shè)備和一變壓器，該電力 輸入接口與供電系統(tǒng)的電力輸出接口連接，所述供電系統(tǒng)提供的電能通過(guò)所述電力輸入接 口經(jīng)過(guò)所述高壓開(kāi)關(guān)柜及附屬設(shè)備和所述變壓器的通斷、變壓等功能的控制和保護(hù)進(jìn)入儲(chǔ) 能階段；
[0010] 一變流單元，所述變流單元為雙向變流器，所述雙向變流器通過(guò)整流和逆變過(guò)程 實(shí)現(xiàn)電能量的雙向轉(zhuǎn)換，用于將所述供電系統(tǒng)輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電存入所述儲(chǔ)能單 元的電池，和將所述儲(chǔ)能單元的電池中的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供用電負(fù)荷使用；
[0011] 一切換單元，包括一個(gè)切換端和一個(gè)控制端，其中所述切換端分別與每一所述儲(chǔ) 能單元對(duì)應(yīng)；所述控制端用于接收所述切換單元進(jìn)行切換的控制指令和控制所述切換端進(jìn) 行相應(yīng)的切換，以控制所述切換端和至多一個(gè)所述儲(chǔ)能單元連接；在所述控制端接收到控 制指令后，所述切換端執(zhí)行所述控制指令并與對(duì)應(yīng)的所述儲(chǔ)能單元連接或斷開(kāi)；
[0012] 一管理單元，與所述多個(gè)儲(chǔ)能單元和所述切換單元相連，用于管理所有所述儲(chǔ)能 單元，檢測(cè)所述儲(chǔ)能單元的運(yùn)行數(shù)據(jù)，并在所述運(yùn)行數(shù)據(jù)達(dá)到特定的閾值后發(fā)送所述控制 指令至所述切換單元，包括：
[0013] 一監(jiān)控端，所述監(jiān)控端包括多個(gè)與對(duì)應(yīng)的所述電池連接的模塊管理層控制器，多 個(gè)與對(duì)應(yīng)的所述模塊管理層控制器連接的串聯(lián)管理層控制器，一個(gè)與對(duì)應(yīng)的所述多個(gè)串 聯(lián)管理層控制器連接的并聯(lián)管理層控制器，和多個(gè)與對(duì)應(yīng)的所述電池連接的均衡管理控制 器，其中所述模塊管理層控制器用于采集所有所述電池的電壓、溫度信息，并將信息傳送給 所述串聯(lián)管理層控制器，同時(shí)對(duì)所述電池進(jìn)行主動(dòng)式冷熱管理；所述串聯(lián)管理層控制器用 于管理所有所述電池簇，識(shí)別所述電池簇的電流、電壓、溫度、存儲(chǔ)消耗量等信息，并將信息 傳送給所述并聯(lián)管理層控制器；所述并聯(lián)管理層控制器用于管理所述多個(gè)儲(chǔ)能單元，計(jì)算 所述多個(gè)儲(chǔ)能單元的電流、電壓、溫度、存儲(chǔ)消耗量等信息；所述均衡管理控制器用于靈活 調(diào)整所述多個(gè)儲(chǔ)能單元中每一串聯(lián)的不同電池間充放電的電流、電壓等參數(shù)，保持電池間 的動(dòng)態(tài)平衡；及
[0014] 一操作端，與所述監(jiān)控端連接，包括一數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器和一顯示器操作終端，其中所 述數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)所述并列管理層控制器和所有所述均衡管理層控制器傳送的所 有信息；所述顯示器操作終端用于顯示所述數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)器的信息和手動(dòng)操作發(fā)出指令；及
[0015] 一裝載單元，為一集裝箱式的不銹鋼箱體或一混凝土式建筑物，其中所述儲(chǔ)能單 元、所述切換單元、所述管理單元按照體積大小、重量大小合理均勻排布在所述裝載單元 內(nèi)。
[0016] 其中所述運(yùn)行數(shù)據(jù)包括所有所述電池的電流、電壓、溫度和存儲(chǔ)消耗量，以及不同 電池簇間充放電的電流、電壓等大小和累計(jì)存儲(chǔ)或釋放電能情況。
[0017] 本發(fā)明還提供一種可切換的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用方法，包括：
[0018] 所述充電單元電力輸入接口與供電系統(tǒng)的電力輸出接口連接，所述充電單元的高 壓開(kāi)關(guān)柜投入運(yùn)行，所述管理單元自動(dòng)或人為操作發(fā)出指令使與所述儲(chǔ)能單元連接的切換 端進(jìn)行切換，使所述多個(gè)儲(chǔ)能單元的第一個(gè)儲(chǔ)能單元與所述供電系統(tǒng)連接，所述供電系統(tǒng) 提供的電能經(jīng)過(guò)所述充電單元的變壓器和所述變流單元，并給所述多個(gè)儲(chǔ)能單元的第一個(gè) 儲(chǔ)能單元充電，直至所述第一個(gè)儲(chǔ)能單元充滿(mǎn)；
[0019] 所述管理單元的監(jiān)控端檢測(cè)到所述第一個(gè)儲(chǔ)能單元充滿(mǎn)時(shí)，所述管理單元自動(dòng)或 人為操作發(fā)出指令使與所述儲(chǔ)能單元連接的切換端進(jìn)行切換，使所述多個(gè)儲(chǔ)能單元的第二 個(gè)儲(chǔ)能單元與所述供電系統(tǒng)連接，所述供電系統(tǒng)提供的電能經(jīng)過(guò)所述充電單元的變壓器和 所述變流單元，給所述多個(gè)儲(chǔ)能單元的第二個(gè)儲(chǔ)能單元充電；
[0020] 以此類(lèi)推，所述切換單元不斷切換直至所有儲(chǔ)能單元充滿(mǎn)電能，當(dāng)所述管理單元 的監(jiān)控端檢測(cè)到所述多個(gè)儲(chǔ)能單元全部充滿(mǎn)電能時(shí)，所述管理單元自動(dòng)或人為操作發(fā)出指 令讓所述切換單元復(fù)位并停止充電；
[0021] 用電負(fù)荷需要在高峰期使用電能且儲(chǔ)能系統(tǒng)與用電負(fù)荷已經(jīng)連接，所述管理單元 自動(dòng)或人為操作發(fā)出指令使與所述儲(chǔ)能單元連接的切換端進(jìn)行切換，使所述多個(gè)儲(chǔ)能單元 的第一個(gè)儲(chǔ)能單元與用電負(fù)荷連接，由所述多個(gè)儲(chǔ)能單元的第一個(gè)儲(chǔ)能單元提供電能并經(jīng) 過(guò)所述變流單元后供所述用電負(fù)荷使用；
[0022] 所述管理單元的監(jiān)控端檢測(cè)到所述多個(gè)儲(chǔ)能單元的第一個(gè)儲(chǔ)能單元儲(chǔ)存的電能 耗盡時(shí)，所述管理單元自動(dòng)或人為操作發(fā)出指令使與所述儲(chǔ)能單元連接的切換端進(jìn)行切 換，使所述多個(gè)儲(chǔ)能單元的第二個(gè)儲(chǔ)能單元與用電負(fù)荷連接，由所述多個(gè)儲(chǔ)能單元的第二 個(gè)儲(chǔ)能單元提供電能并經(jīng)過(guò)所述變流單元后供所述用電負(fù)荷使用；
[0023] 以此類(lèi)推，直至用電負(fù)荷不需要使用電能或當(dāng)所述管理單元的監(jiān)控端檢測(cè)到所述 多個(gè)儲(chǔ)能單元所儲(chǔ)存電能全部耗盡時(shí)，所述管理單元自動(dòng)或人為操作發(fā)出指令讓所述切換 單元復(fù)位并停止供電。
[0024] 本發(fā)明采用一種較大功率的多儲(chǔ)能單元、可切換使用的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)，改變了現(xiàn) 有電力儲(chǔ)能系統(tǒng)一個(gè)管理單元控制一個(gè)儲(chǔ)能單元的設(shè)計(jì)，讓一個(gè)管理單元控制多個(gè)儲(chǔ)能單 元，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率比原來(lái)提高數(shù)倍，但制造成本增加卻較少，大大降低了企業(yè)的運(yùn) 行成本且符合國(guó)家節(jié)能減排的政策，具有廣泛的應(yīng)用前景。若本發(fā)明的電力儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)計(jì) 成一個(gè)管理單元控制六個(gè)1MW的儲(chǔ)能單元，總制造成本