具有储能功效的备用电源系统的制作方法

本实用新型涉及电源系统技术领域，尤其涉及一种具有储能功效的备用电源系统。

背景技术：

在许多关键行业，如银行、电信、证券等，为保障在线交易和后台数据库等的安全与稳定，必须要求支撑这些重要业务的存储设备能全天候连续稳定的工作，实现24小时不间断运行。但是，由于主电源存在可能突然断电的风险，会使得诸多行业中正在运行或者处理的数据发生丢失，从而造成巨大的影响。因此，有必要对主电源进行备电延时，使主电源在断电后由备用电源继续给核心系统供电，确保存储设备连续稳定运行，保证系统关键信息能够正常储存。

备电延时是设置备用电源，当主电源发生断电或者掉电时，备用电源作为电源为核心系统供电，备用电源的供电时间即为备电延时时间。

目前的备电延时一般是基于超级电容设计单板备用电源，在主电源工作期间，主电源同时作为备用电源的超级电容充电，当主电源断电或者掉电后，切换至备用电源为负载系统供电，直至主电源恢复或者备电延时时间超时。

如今各类设备常用的电源系统如图1所示，主要包括备用电源模块(Standby Power System，简称SPS)和电源供应模块(Power Supply Unit，简称PSU)两大部分。其中，SPS模块包括充电电池，向所述充电电池充电的充电器单元、监测单元、升压单元以及AC/DC开关电源。

随着供电设备技术的不断进步，市电故障率越来越低，特别在城市范围内，由于供电比较正常，备用电源系统长期处于备用状态而得不到合理的利用，利用率低下。为此，有必要提供一种新的备用电源系统，以提高备用电源系统的利用率，降低能源的消耗。

技术实现要素：

针对目前备用电源系统存在的备用电源利用率低，存在能源消耗等问题，本实用新型实施例提供了一种具有储能功效的备用电源系统。

为了达到上述实用新型目的，本实用新型实施例采用了如下的技术方案：

一种具有储能功效的备用电源系统，包括备用电源模块、电源供应模块，所述备用电源模块包括充电电池单元、充电器单元、升压单元、监测单元以及AC/DC开关电源，所述充电电池单元包括备用电源部分和储能部分，所述储能部分的容量为所述备用电源部分容量的0.01％～100％；所述充电电池单元与所述升压单元电连接；

所述充电器单元与所述充电电池单元电连接；

所述监控单元、升压单元分别与所述AC/DC开关电源电连接；所述AC/DC开关电源与所述电源供应模块电连接，所述电源供应模块与负载电连接；

所述AC/DC开关电源、监控单元及充电器单元分别外接交流电源。

优选地，所述充电电池单元为电池或电池组，所述电池或电池组额定容量为所述备用电源系统所需容量的100.01％～200％。

优选地，所述充电电池单元的备用电源部分和储能部分为同一个电池或电池组。

优选地，所述电池或电池组为铅酸蓄电池、镍氢电池或者锂离子电池中的任一种。

优选地，所述负载为存储器或服务器。

优选地，所述储能部分的容量为所述备用电源部分容量的20％～100％.

本实用新型上述实施例提供的具有储能功效的备用电源系统，通过将充电电池单元分成备用电源部分和储能部分的结合，使得备用电源系统在用电波谷时，外界交流电对充电电池进行浮充，在用电波峰时，充电电池的储能部分则进行放电，而在外界断电或者掉电时，备用电源部分可以供给负载，避免负载运行的中断；该备用电源系统利用电峰谷差时提高了备用电源系统的利用率，并且可以通过峰谷差价来降低设备的投入成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是现有技术提供的备用电源系统示意图；

图2是本实用新型实施例提供的具有储能功效的备用电源系统示意图；

图3是本实用新型实施例提供的具有储能功效的备用电源系统充电和放电示意图；

图4是本实用新型一实施例提供的具有储能功效的备用电源系统在UPS系统内部电路结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图2所示，本实用新型实施例提供一种具有储能功效的备用电源系统。所述具有储能功效的备用电源系统包括备用电源模块1、电源供应模块2，所述备用电源模块1包括充电电池单元11、充电器单元12、升压单元13、监测单元14以及AC/DC开关电源15，所述充电电池单元11包括备用电源部分111和储能部分112，所述储能部分112额定容量为所述备用电源部分111额定容量的0.01％～100％；

所述充电电池单元11与所述升压单元13电连接；

所述充电器单元12与所述充电电池单元11电连接；

所述监控单元14、升压单元13分别与所述AC/DC开关电源15电连接；所述AC/DC开关电源15与所述电源供应模块2电连接，所述电源供应模块2与负载电连接；

所述AC/DC开关电源15、监控单元14及充电器单元12分别外接交流电源。

具体地，充电电池单元11的备用电源部分111和储能电池部分112为电池或者电池组，充电电池单元11的额定容量为本实用新型实施例所述的备用电源系统限定所使用的备用电源容量的100.01～200％。

进一步优选地，充电电池单元11的额定容量为本发明实施例所述的备用电源系统限定所使用的备用电源容量的120～200％。从而能够满足作为充电用和作为储能用的功效。

优选地，出于实际的应用考虑，所述储能部分112额定容量为所述备用电源部分111额定容量的20％～100％；

优选地，充电电池单元11中备用电源部分111和储能部分112为同一个电池或者电池组。如，当充电电池单元11中备用电源部分111和储能部分112是同一个电池或者电池组时，在外接电路断电或者掉电的情况下，假设所需要的备用电源系统的电池的容量是100Ah，那么充电电池单元11作为一个电池或者电池组，其容量至少为120Ah。

进一步优选地，所述电池或电池组为铅酸蓄电池、镍氢电池或者锂离子电池中的任一种。

上述监控单元15监控输入的交流电是否出现断电或者掉电，并反馈监控信号。

直流电源直接通过AC/DC开关电源15，由AC/DC开关电源15将交流电转换为直流电，以供负载使用。

当外接电源掉线或者断路时，充电电池单元11的备用电源部分111和储能部分112输出电量，在升压单元13处进行升压处理，使得电压达到负载需要的电压，符合要求的电压经过AC/DC开关电源15、电源供应模块2供给负载使用。

上述负载为存储器或者服务器。

如图3所示，对比了本实用新型上述实施例提供的具有储能功效的备用电源系统(实线表示)以及传统电源系统(虚线表示)的工作状态变化示意图。当电价位于波谷时，充电电池单元11进行充电，电价位于波峰时，充电电池单元11进行放电，以便获得峰谷差价，减少投入成本，提高设备的利用率。具体地，当充电电池单元11的电池或者电池组充电至V1后，在电价位于波峰时，储能部分112作为储能用，可以放电至V2；当电价再次位于波谷时，进行充电至V1；在整个过程中，由于充电电池单元11中备用电源部分111和储能部分112两者的总电量相加，容量不低于V2，所以遇到市电停电时，电池随时可以起到备用电源的功效，并且可以放电至V3。所以，相对于传统电源备用系统，本方案不仅能更好的实现备用电源的功能，而且充分发挥其储能系统的功能，并通过峰谷差异，降低设备的投入成本。

本实用新型实施例提供的具有储能功效的备用电源系统，充电电池单元通过备用电源部分和储能部分的结合，使得备用电源系统在用电波谷时，外界交流电对充电电池进行浮充，在用电波峰时，充电电池则进行放电，而在外界断电或者掉电时，备用电源部分可以供给负载，避免负载运行的中断，避免运行过程中正在处理的数据丢失；该备用电源系统利用电峰谷差时提高了备用电源系统的利用率，并且可以通过峰谷差价来降低设备的投入成本。

为了更好的说明本实用新型实施例提供的具有储能功效的备用电源系统，下面通过具体实施例进一步说明。

实施例1

一种UPS的内部电路结构如图4所示。本实施例提供的充电电池单元11的备用电源部分和储能部分采用同一个电池组，也就是说，本实施例UPS内部需要100Ah的备用电源，那么充电电池单元11构成的备用电源额定容量为120Ah。

在该电路中，主要有旁路优先和整流优先两种工作模式。在旁路优先模式下，从0：00时到5：00时(电价位于波谷)，线路一给负载供电，线路二给备用电源11充电至120Ah(V1)，从5：00时到8：00时，线路一给负载供电，线路二对电池进行浮充。从8：00时到16：00时(电价位于波峰)，电源11开始放电，给负载供电，从16：00时到18：00时，电源11电量达到100Ah(V2)，切换到线路一供电。从18：00时到20：00时(电价位于下一个波谷)，线路一给负载供电，线路二给电源11充电至120Ah(V1)。从20：00时到24：00时，线路一给负载供电，线路二对电源11进行浮充。当在5：00时至8：00时或20：00时至24：00时之间遇到市电停电，电源11的电量为120Ah，高于UPS备用电源的要求；当在8：00时至16：00时或者18：00时至20：00时之间遇到市电停电，电源11的电量在100Ah到120Ah之间，也高于UPS备用电源的要求；当在16：00时至18：00时之间遇到市电停电，电源11的电量为100Ah，也正好符合UPS备用电源的要求。所以在整个过程中遇到市电停电，电源11随时都可以满足UPS备用电源的要求。若UPS故障时，则切换到线路三供电。

在整流优先模式下，从0：00时到5：00时(电价位于波谷)，线路二给负载供电，同时也给电源11充电至120Ah(V1)，从5：00时到8：00时，线路二给负载供电，同时对电源11进行浮充。从8：00时到16：00时(电价位于波峰)，电源11放电，给负载供电，从16：00时到18：00时，电源11电量达到100Ah(V2)，切换到线路二供电。从18：00时到20：00时(电价位于下一个波谷)，线路二继续给负载供电，同时给电源11充电至120Ah(V1)。从20：00时到24：00时，线路二给负载供电，同时对电源11进行浮充。当在5：00时至8：00时或20：00时至24：00时之间遇到市电停电，电源11的电量为120Ah，高于UPS备用电源的要求；当在8：00时至16：00时或者18：00时至20：00时之间遇到市电停电，电源11的电量在100Ah到120Ah之间，也高于UPS备用电源的要求；当在16：00时至18：00时之间遇到市电停电，电源11的电量为100Ah，也正好符合UPS备用电源的要求。所以在整个过程中遇到市电停电，电源11随时都可以满足UPS备用电源的要求。若线路二故障时，切换到线路一供电，当UPS故障时，切换到线路三供电。

因此，在电价位于波谷时电源11可进行充电，在电价位于波峰时可进行放电，以便获得峰谷差价减少设备投入成本、提高设备的利用率。这样，不仅能更好地实现备用电源的功能，而且能充分发挥其储能系统的功能。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。