一种可切换的电力储能系统及其使用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及储能领域，尤其涉及一种可切换的电力储能系统及其使用方法。
【背景技术】
[0002] 大型火、水等发电厂均为均衡发电，而工厂等用电负荷使用电能主要集中在白天， 家庭用户也大多在上半夜时段使用电能，导致夜间发电厂所发电能利用率不高，午夜后到 凌晨用电量更少。怎样将发电厂夜间所发电能充分利用，是政府各部门以及企业一直努力 想解决的问题。目前，电力储能系统是解决此问题的一种方法。电力储能系统通过在电网 低谷期间充电储能，在用电高峰期间放电供用电负荷使用，不仅满足用电调峰的需求，也提 高了电厂运行效率，还大大降低了企业成本。
[0003] 然而，现有电力储能系统内部控制系统要求高，电气控制线路复杂，大部分设计成 一个管理单元控制一个储能单元，导致单位成本较高、所蓄电能有限且使用较快、运行效率 无法满足用电负荷需求等问题。因此，研发一种具有多个储能单元、精密可靠的管理单元， 且可按需要切换储放电能的低成本电力储能系统势在必行。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种在用电低谷期间储存电能，在用电高峰期间提供电能 的电力储能系统。
[0005] 本发明的又一目的在于提供一种具有多个储能单元、可按需切换使用的电力储能 系统。
[0006] 本发明的又一目的在于提供一种电力储能系统的使用方法。
[0007] 为了达到以上目的，本发明的技术方案是提供一种可切换的电力储能系统，包 括：
[0008] 多个储能单元，所述多个储能单元并联连接，其中每一所述储能单元包括多个并 联的电池簇；每一所述电池簇包括多个串联的电池；
[0009] 一充电单兀，包括一电力输入接口，一高压开关柜及附属设备和一变压器，该电力 输入接口与供电系统的电力输出接口连接，所述供电系统提供的电能通过所述电力输入接 口经过所述高压开关柜及附属设备和所述变压器的通断、变压等功能的控制和保护进入储 能阶段；
[0010] 一变流单元，所述变流单元为双向变流器，所述双向变流器通过整流和逆变过程 实现电能量的双向转换，用于将所述供电系统输出的交流电转换为直流电存入所述储能单 元的电池，和将所述储能单元的电池中的直流电转换成交流电供用电负荷使用；
[0011] 一切换单元，包括一个切换端和一个控制端，其中所述切换端分别与每一所述储 能单元对应；所述控制端用于接收所述切换单元进行切换的控制指令和控制所述切换端进 行相应的切换，以控制所述切换端和至多一个所述储能单元连接；在所述控制端接收到控 制指令后，所述切换端执行所述控制指令并与对应的所述储能单元连接或断开；
[0012] 一管理单元，与所述多个储能单元和所述切换单元相连，用于管理所有所述储能 单元，检测所述储能单元的运行数据，并在所述运行数据达到特定的阈值后发送所述控制 指令至所述切换单元，包括：
[0013] 一监控端，所述监控端包括多个与对应的所述电池连接的模块管理层控制器，多 个与对应的所述模块管理层控制器连接的串联管理层控制器，一个与对应的所述多个串 联管理层控制器连接的并联管理层控制器，和多个与对应的所述电池连接的均衡管理控制 器，其中所述模块管理层控制器用于采集所有所述电池的电压、温度信息，并将信息传送给 所述串联管理层控制器，同时对所述电池进行主动式冷热管理；所述串联管理层控制器用 于管理所有所述电池簇，识别所述电池簇的电流、电压、温度、存储消耗量等信息，并将信息 传送给所述并联管理层控制器；所述并联管理层控制器用于管理所述多个储能单元，计算 所述多个储能单元的电流、电压、温度、存储消耗量等信息；所述均衡管理控制器用于灵活 调整所述多个储能单元中每一串联的不同电池间充放电的电流、电压等参数，保持电池间 的动态平衡；及
[0014] 一操作端，与所述监控端连接，包括一数据库存储器和一显示器操作终端，其中所 述数据库存储器用于存储所述并列管理层控制器和所有所述均衡管理层控制器传送的所 有信息；所述显示器操作终端用于显示所述数据库存储器的信息和手动操作发出指令；及
[0015] 一装载单元，为一集装箱式的不锈钢箱体或一混凝土式建筑物，其中所述储能单 元、所述切换单元、所述管理单元按照体积大小、重量大小合理均匀排布在所述装载单元 内。
[0016] 其中所述运行数据包括所有所述电池的电流、电压、温度和存储消耗量，以及不同 电池簇间充放电的电流、电压等大小和累计存储或释放电能情况。
[0017] 本发明还提供一种可切换的电力储能系统的使用方法，包括：
[0018] 所述充电单元电力输入接口与供电系统的电力输出接口连接，所述充电单元的高 压开关柜投入运行，所述管理单元自动或人为操作发出指令使与所述储能单元连接的切换 端进行切换，使所述多个储能单元的第一个储能单元与所述供电系统连接，所述供电系统 提供的电能经过所述充电单元的变压器和所述变流单元，并给所述多个储能单元的第一个 储能单元充电，直至所述第一个储能单元充满；
[0019] 所述管理单元的监控端检测到所述第一个储能单元充满时，所述管理单元自动或 人为操作发出指令使与所述储能单元连接的切换端进行切换，使所述多个储能单元的第二 个储能单元与所述供电系统连接，所述供电系统提供的电能经过所述充电单元的变压器和 所述变流单元，给所述多个储能单元的第二个储能单元充电；
[0020] 以此类推，所述切换单元不断切换直至所有储能单元充满电能，当所述管理单元 的监控端检测到所述多个储能单元全部充满电能时，所述管理单元自动或人为操作发出指 令让所述切换单元复位并停止充电；
[0021] 用电负荷需要在高峰期使用电能且储能系统与用电负荷已经连接，所述管理单元 自动或人为操作发出指令使与所述储能单元连接的切换端进行切换，使所述多个储能单元 的第一个储能单元与用电负荷连接，由所述多个储能单元的第一个储能单元提供电能并经 过所述变流单元后供所述用电负荷使用；
[0022] 所述管理单元的监控端检测到所述多个储能单元的第一个储能单元储存的电能 耗尽时，所述管理单元自动或人为操作发出指令使与所述储能单元连接的切换端进行切 换，使所述多个储能单元的第二个储能单元与用电负荷连接，由所述多个储能单元的第二 个储能单元提供电能并经过所述变流单元后供所述用电负荷使用；
[0023] 以此类推，直至用电负荷不需要使用电能或当所述管理单元的监控端检测到所述 多个储能单元所储存电能全部耗尽时，所述管理单元自动或人为操作发出指令让所述切换 单元复位并停止供电。
[0024] 本发明采用一种较大功率的多储能单元、可切换使用的电力储能系统，改变了现 有电力储能系统一个管理单元控制一个储能单元的设计，让一个管理单元控制多个储能单 元，使整个系统的运行效率比原来提高数倍，但制造成本增加却较少，大大降低了企业的运 行成本且符合国家节能减排的政策，具有广泛的应用前景。若本发明的电力储能系统设计 成一个管理单元控制六个1MW的储能单元，总制造成本