电源设备以及基站电源系统的制作方法

本发明涉及电力系统的技术领域，特别是涉及一种电源设备以及基站电源系统。

背景技术：

在一些能量紧缺的地方，例如偏远地区的通信基站、机房等设施，为合理利用能源并提高能量利用率，经常需储能装置，将一段时期内暂时不用的多余能量进行储存，在使用高峰时进行使用。

传统的供电系统中，储能装置与后备电源一般为相互独立，不能实现容量的互通互用，也无法对电网的功率进行调节，难以实现长时间的后备供电。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电源设备以及基站电源系统，可以对电网进行功率调节，并实现储能装置和后备电源的容量均衡，提高后备供电时间。

一种电源设备，包括储能装置、后备电源、第一交流-直流变换器、第二交流-直流变换器以及直流-直流变换器，所述储能装置通过所述第一交流-直流变换器与交流电网连接，所述后备电源通过所述第二交流-直流变换器与所述交流电网连接；所述储能装置通过所述直流-直流变换器与所述后备电源连接；

其中，所述后备电源包括相互连接的功率调节单元以及后备单元，所述功率调节单元通过所述第二交流-直流变换器向所述交流电网充放电，所述储能装置通过所述直流-直流变换器向所述后备单元放电。

上述电源设备，通过直流-直流变换器实现了对储能装置和后备电源的互通互用和容量均衡，功率调节单元可以对交流电网的功率波动进行主动调节，后备电源也可以直接对电网进行供电，降低成本，提高供电效率，延长了后备供电时间。

在其中一个实施例中，所述直流-直流变换器的数量为多个，所述储能装置包括多个电池组；

其中，每个所述电池组通过一个所述直流-直流变换器并联至所述后备电源。

在其中一个实施例中，所述直流-直流变换器的原边分段与所述功率调节单元连接，所述直流-直流变换器的副边与所述后备单元连接。

在其中一个实施例中，所述后备单元通过所述直流-直流变换器向所述功率调节单元放电。

在其中一个实施例中，所述功率调节单元包括400v-600v的高压电池组。

在其中一个实施例中，所述后备单元包括48v的低压电池组。

在其中一个实施例中，所述第一交流-直流变换器为隔离型交流-直流变换器，所述第二交流-直流变换器为非隔离型交流-直流变换器。

在其中一个实施例中，所述直流-直流变换器为隔离型直流-直流变换器。

一种基站电源系统，包括：

交流电网；

基站，与所述交流电网连接；

上述电源设备，通过所述交流电网为所述基站供电。

上述基站电源系统，通过直流-直流变换器实现了对储能装置和后备电源的互通互用和容量均衡，功率调节单元可以对交流电网的功率波动进行主动调节，后备电源也可以直接对电网进行供电，降低成本，提高供电效率，延长了对基站的后备供电时间。

在其中一个实施例中，所述交流电网为0.4kv交流电网。

附图说明

图1为一个实施例中电源设备的结构示意图；

图2为一个实施例中电源设备的结构示意图；

图3为另一个实施例中电源设备的结构示意图；

图4为一个实施例中基站电源系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请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申请，并不用于限定本申请。

图1为一个实施例中电源设备的模块示意图，如图1所示，在一个实施例中，一种电源设备100，包括储能装置120、后备电源140、第一交流-直流变换器160、第二交流-直流变换器170以及直流-直流变换器180，储能装置120通过第一交流-直流变换器160与交流电网连接，后备电源40通过第二交流-直流变换器170与交流电网连接；储能装置120通过直流-直流变换器180与后备电源140连接；其中，后备电源140包括相互连接的功率调节单元142以及后备单元144，功率调节单元142通过第二交流-直流变换器170向交流电网充放电，储能装置120通过直流-直流变换器180向后备单元144放电。

具体地，在电源设备100中，储能装置120用于存储电能，并将电能传输给后备电源140，以用于在电网供电出现异常时提供后备供电，储能装置120通过第一交流-直流变换器160连接在交流电网上通过第一交流-直流变换器160从交流电网获取能量。储能装置120还通过直流-直流变换器180与后备电源140连接，后备电源140中的后备单元144通过第二交流-直流变换器170对电网进行放电，在供电网出现异常时实现对基站等用电负载的后备供电。

储能装置140中的功率调节单元142通过第二交流-直流变换器170对电网进行功率调节，例如在用电负荷高峰时功率调节单元142通过第二交流-直流变换器170对交流电网进行放电，在用电负荷低谷时功率调节单元142通过第二交流-直流变换器170进行充电，从而使得交流电网的功率更加平衡，进一步提高供电效率。

直流-直流变换器180可以为双向直流-直流变换器，实现了储能装置120与后备电源140的互通和容量均衡。储能装置120可以将存储的能量通过直流-直流变换器180输出给后备电源140中的后备单元144，从而提高了后备单元144的电容量，使得后备单元144可以提供更长的后备供电时间。

上述电源设备100，通过直流-直流变换器180实现了对储能装置120和后备电源140的互通互用和容量均衡，功率调节单元142可以对交流电网的功率波动进行主动调节，后备电源140也可以直接对电网进行供电，降低成本，提高供电效率，延长了后备供电时间。

图2为一个实施例中电源设备的结构示意图，如图2所示，在一个实施例中，直流-直流变换器180的数量为多个，储能装置120包括多个电池组122；其中，每个电池组122通过一个直流-直流变换器180并联至后备电源140。

具体地，储能装置120中可以包括多个电池组122，但由于每个电池组122的具体容量或性能等有差异，因此多个电池组122之间可能存在一致性不佳的问题。可以设置多个直流-直流变换器180，将每个电池组122与一个直流-直流变换器180连接，从而将多个电池组进行并联输出至后备电源140，实现了对多个电池组122的均衡，解决储能装置120中多个电池组122一致性不佳的问题，避免供电效率低下或发生意外情况。

图3为一个实施例中电源设备的结构示意图，如图3所示，在一个实施例中，电源设备200包括储能装置220、后备电源240、第一交流-直流变换器260、第二交流-直流变换器270以及直流-直流变换器280，其中后备单元240包括功率调节单元242以及后备单元244，其可以分别与上述实施例中的相应结构相同，直流-直流变换器280的原边与功率调节单元242连接，直流-直流变换器280的副边与后备单元244连接。

具体地，与储能装置220连接的直流-直流变换器280的原边分段与功率调节单元242相连接，直流-直流变换器280的副边分段与后备单元244相连接，从而实现了储能装置220、功率调节单元242以及后备单元244之间的互通互用，储能装置220通过第一交流-直流变换器260与交流电网进行能量存储，在后备供电时，则通过直流-直流变换器280向后备单元244补电，提高了后备单元244的电容量，从而延长了后备电源244的供电时间，还可以通过直流-直流变换器280向功率调节单元242进行充放电，以辅助功率调节单元242对交流电网进行功率调节。

进一步地，在一个实施例中，上述后备单元244通过直流-直流变换器280向功率调节单元242放电。在功率调节单元242对交流电网进行功率调节时，后备单元244可以与功率调节单元242进行容量均衡，改善功率调节单元242的调节效果，例如在用电负荷高峰功率调节单元242向交流电网放电时，当储能装置120的容量不足，则后备单元244可以将能量通过直流-直流变换器280传输给功率调节单元242，从而使得功率调节单元242的功率调节能力更强，达到更好的功率调节效果。

在一个实施例中，上述第一交流-直流变换器260为隔离型交流-直流变换器，上述第二交流-直流变换器270为非隔离型交流-直流变换器。

具体地，后备单元244通过非隔离型交流-直流变换器270接入交流电网，和传统的隔离型直流-交流变换器相比，后备单元只需要使用单向的额非隔离型直流-交流变换器，能够有效降低成本，提高电能转换效率。而采用隔离型交流-直流变换器260将储能装置220，则可以获得更好的电气性能，抗干扰能力更强，使得储能装置220更加稳定。

进一步地，在一个实施例中，上述直流-直流变换器280为隔离型直流-直流变换器。功率调节单元242可以利用双向隔离型直流-直流变换器280实现分段均衡，即在储能装置220与后备单元244之间利用隔离型直流-直流变换器288相互转移能量。并且双向隔离型直流-直流变换器还可以实现电池能量的双向控制，从而使得储能装置220中不同电池组22分段之间的容量均衡。

在一个实施例中，上述功率调节单元242包括400v-600v的高压电池组。

具体地，由于功率调节单元242需要较大的电容量才能够较好地实现对交流电网的功率调节，因此可以使用高压电池作为功率调节单元242的能量存储装置，例如使用400v-600v的高压电池组作为功率调节单元，具体可以使用电动汽车中常用的动力型镍钴锰酸锂电池，其具有能量密度高的特点，适合作为功率调节单元242中的能量存储装置并。可以理解的是，功率调节单元242的具体种类和性能参数可以根据实际使用情况确定，并不限定于本实施例中的400v-600v的高压电池组。

进一步地，在一个实施例中，上述后备单元244包括48v的低压电池组。后备单元244也可以采用电池作为能量存储装置，具体可以采用48v的低压电池组，例如磷酸铁锂电池等，48v的低压电池在基站电源系统中使用较为普遍，寿命较长，环境适应性较好，适合作为后备电源使用。可以理解的是，后备单元244的具体种类和性能参数可以根据实际使用情况确定，并不限定于本实施例中的48v低压电池组。

图4为一个实施例中基站电源系统的结构示意图，如图4所示，在一个实施例中，一种基站电源系统10，包括：交流电网200；基站300，与交流电网200连接；上述电源设备100，通过交流电网200为基站300供电。

具体地，在基站电源系统10中，交流电网200用于实现电源设备100与基站300之间的电力传输，基站300可以为铁塔通信基站，基站300一般设置在较为偏远地区，电源设备100用于储存能量并为基站300提供后备供电。电源设备100中包括储能装置120与后备电源140，储能装置120通过第一交流-直流变换器160与交流电网200连接，还通过直流-直流变换器180与后备电源140连接，后备电源140通过第二交流-直流变压器170与交流电网连接。后备电源140中还包括相互连接的功率调节单元142以及后备单元144，功率调节单元142可以通过第二交流-直流变换器170向交流电网200充放电，储能装置120可以通过直流-直流变换器180向后备单元144放电

直流-直流变换器180还实现了储能装置120与后备电源140之间的互通互用和容量均衡，功率调节单元142利用储能装置120的能量向交流电网200充放电，以实现对交流电网200进行削峰填谷的功率调节，使得对基站300的供电更加稳定，储能装置120将存储的能量通过直流-直流变换器180输出给后备单元144，从而提高了后备单元144的容量，使得后备单元144能够为基站300提供更长的后备供电时间。

在一个实施例中，上述交流电网200为0.4kv交流电网。0.4kv交流电网即供电系统中常用的380v低压配电网，可以理解的是，交流电网200的规格可以根据供电系统的实际情况确定，可以为220v、380v等低压交流电，也可以为6kv、10kv等高亚交流电网，并不限定于本实施例中的0.4kv交流电网。

上述基站电源系统，通过直流-直流变换器实现了对储能装置和后备电源的互通互用和容量均衡，功率调节单元可以对交流电网的功率波动进行主动调节，后备电源也可以直接对电网进行供电，降低成本，提高供电效率，延长了对基站的后备供电时间。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。