专利名称：一种用于平衡电网负荷的储能系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电网系统中的储能系统，并且尤其涉及一种用于平衡电网负荷的
储能系统。
背景技术：
由于工农业建设的迅猛发展和人民生活水平的提高，对电力的需求日趋增长，国家巨资建设了许多大小规模的火电厂和水电站，但仍然满足不了电力负荷增长的迫切要求。 电网在每天不同的时段的负荷是很不均衡的，晚上6-9点是用电高峰时间段，这样就需要调用备用的储能电站来为电网供电，从而满足用电高峰时间段的供电。目前电网中承担调峰任务的电站主要有煤电、油电、水电及抽水蓄能电站。 这些蓄能电站中，煤电和油电储能电站造价高、起停时间长、环境污染比较严重，就电厂运行的经济性、安全性和环保而言，煤电和油电储能电站不宜用作调峰电厂；水电蓄能电站调峰能力较强，但可供使用的资源有限；而作为电网主力调峰电站的水电蓄能电站因占地面积大，工期长，且受地理条件限制，其发展也受到一定程度的限制。因此，目前迫切需要一种能够缓解供电紧张的新型储能系统。
实用新型内容为了解决现有技术中没有合适的储能电站能够承担用电高峰时间段的调峰任务的缺陷，本实用新型提供了一种能够削峰填谷、平衡电网负荷从而达到调峰的目的的新型储能系统。 本实用新型提供的一种用于平衡电网负荷的储能系统，包括控制器、多个并联的储能柜和与每个储能柜连接的可控开关，所述控制器用于检测电网的频率和相位，通过控制可控开关来实现利用电网的电能对所述储能柜充电以及将储能柜的电能以与电网的频率和相位相同步的方式输入到电网，以平衡电网负荷。 通过利用本实用新型提供的储能系统，控制器通过控制可控开关来实现利用电网的电能对所述储能柜充电以及将储能柜的电能以与电网的频率和相位相同步的方式输入到电网，从而达到了平衡电网负荷的目的。本实用新型提供的电池储能系统具有占地面积小、造价低、无污染、且安全性高的优点，很好地解决了现有的电网在用电高峰时段无法满足用电需求的问题。
图1是本实用新型的一种实施例提供的储能系统的结构示意图； 图2是本实用新型的一种实施例提供的储能系统中储能柜的结构示意图； 图3是本实用新型的另一种实施例提供的储能系统的结构示意图； 图4是本实用新型的另一种实施例提供的储能系统中储能柜的结构示意图。
具体实施方式
下面参考附图详细描述本实用新型。 如图1至图4所示，本实用新型一种用于平衡电网负荷的储能系统，包括控制器3、多个并联的储能柜1和与每个储能柜1连接的可控开关2，所述控制器3用于检测电网的频率和相位，通过控制可控开关利用电网的电能对所述储能柜充电以及将储能柜的电能以与电网的频率和相位相同步的方式输入到电网，以平衡电网负荷。 所述控制器3具有多个输出端，每个输出端分别与每个可控开关2的控制端连接，
所述控制器3通过控制可控开关2闭合或断开来控制储能系统的充放电。 所述可控开关2可以为三极管、场效应管或继电器，所述可控开关2可以在控制器
的控制信号下闭合或者断开来控制储能系统的充放电。 所述储能柜1包括电池阵列12 ;双向逆变系统ll，所述双向逆变系统11用于利用电网的电能对所述电池阵列充电，以及将电池阵列12的电能输入到电网；以及监控系统IO，用于接收所述控制器1的控制信号，控制所述双向逆变系统11利用电网的电能对所述电池阵列12充电、以及将电池阵列12的电能以与电网的频率和相位相同步的方式输入到电网，以平衡电网负荷。所述电池阵列12中的电池组包括若干节串联的电池，所述电池可以是铁电池(即，磷酸铁锂电池，其额定电压可以为3. 2V)或者其他类型的电池。所述双向逆变系统ll用于将来自电网的交流电转换为直流电，并利用该直流电对电池阵列12充电。所述双向逆变系统11可以是各种结构的双向逆变系统，只要能实现上述逆变充放电功能即可。 所述储能柜还1包括变压器13，所述变压器13与所述双向逆变系统11连接，所述变压器ll用于将来自电网的高压电转换为低压电，并将该低压电提供给所述双向逆变系统11，以使所述双向逆变系统11利用该低压电对电池阵列充电；以及将来自所述双向逆变系统ll的低压电转换为具有与电网相等的电压的高压电，并将该高压电输入到电网。[0018] 所述储能柜1还包括电气及继电保护系统14，该电气及继电保护系统14用于保护所述变压器13。所述电气及继电保护系统14包括高压侧进线柜保护装置、高压侧出线柜保护装置、低压侧进线柜保护装置以及低压侧出线柜保护装置，其中，所述高压侧进线柜保护装置和高压侧出线柜保护装置分别设置变压器的高压侧的进线柜和出线柜中，而所述低压侧进线柜保护装置和低压侧出线柜保护装置分别设置在变压器的低压侧的进线柜和出线柜中。所述高压侧进线柜保护装置中采用一些开关器件、避雷器以及带电显示装置等，具有隔离高压电源、保证安全检修的功能。所述高压侧出线柜保护装置可以采用CSP2000微机系统，以实现过流保护、电流速断保护、高温报警、超温跳闸、零序电流保护等。所述低压侧进线柜保护装置和低压侧出线柜保护装置起过载长延时、短路瞬时保护的作用。所述低压侧进线柜保护装置和低压侧出线柜保护装置可分别采用可控延时开关如延时继电器和RC延时电路等。 所述储能柜1还包括用于增加储能柜温度的制热系统15，所述制热系统15分别与监控系统10和电池阵列12相连。所述储能柜1中的电池阵列12如果在温度较低的环境下，比如在我国东北寒冷的冬天中工作，电池阵列12的效率也比较低下，电池阵列12需要在一定的温度下效率最高。所述制热系统12起到预热的作用，当监控系统10检测到储能柜中的温度低于电池温度效率最佳值时，控制制热系统将储能柜中的温度加热到一定值，通常情况下为25度，然后控制系统启动充电或放电过程。电池系统工作情况下，制热系统 将停止工作。制热系统包括温度控制器和加热器，由温度控制器检测储能柜内部温度，当温 度低于某一值时，将会自启动制热器给储能柜提供温度. 所述储能柜1还包括用于降低储能柜温度的排风系统16，所述排风系统16分别与 监控系统IO和电池阵列12相连。当储能柜1在炎热条件下工作时，比如在我国南方炎热的 夏天，所述储能系统将产生热量，如果热量不及时排出储能柜，电气的设备的使用寿命、性 能等都将受到威胁。根据温度变化情况，监控系统io将控制排风系统工作，使储能柜维持 在一个较理想的环境下，电气设备实现正常运行。所述排风系统16包括风扇和断路器等，， 中风扇通过断路器直接接在电池阵列上，如果监控系统检测储能柜温度超过某一值时，将 会自启动风扇进行自动排风，降低储能柜的温度。 所述储能柜1还包括照明系统18，在电池运行情况下不允许人员进入储能柜。在 系统运行出现故障情况下，维修人员才能进入。在储能柜系统维修情况下，为保证安全，外 部电源全部断开，储能柜中的照明系统由自备电源提供。自备电源在系统正常运行情况下 处于浮充状态，只有在人员进入时，才投入使用。所述照明系统包括节能灯、断路器、自备电 源和手动按钮等。储能柜正常运行时，自备电源处于浮充状态，当系统出现故障时，维修人 员在进入储能柜之前将外部电源断开，按下手动按钮启动自备电源，投入使用照明设备，方 便维修。 所述储能柜1还包括防水系统17，所述防水系统17与所述监控系统10相连，储能 柜的防护等级为IP55，所述防水系统包括浸水报警设备，当所述浸水报警设备监测到浸水 故障时，向监控系统10发出警报信号，所述监控系统10控制双向逆变器11停止对直流电 和交流电之间的转换，使储能柜停止工作，然后监控系统10将向控制器3发送信号，所述控 制器控制该储能柜对应的可控开关断开。 所述储能柜可以为集装箱式储能柜，多个集装箱式储能柜组合起来即形成储能系 统，所述多个集装箱式形成的储能系统与单一的储能电站相比具有许多优点，其中，储能系 统的集装箱式储能柜运输方便、占地面积小、安全性高，可以很方便地组合成与单一的储能 电站功率相同的储能系统。 所述接地系统储能柜中配置的变压器采用中性点不接地方式，内部设备通过接地
铜排与储能柜集装箱直接连接，集装箱与大地之间的接地电阻小于4Q。此外所述储能柜还
包括电池支架，所述电池支架用于固定电池阵列，使电池阵列具有防震功能，防止电池系统
在运输过程中可能受到振动而影响电池特性。 下面根据具体实施方式
来详细说明本实用新型 实施例一 如图l和图2所示，本实用新型一种用于平衡电网负荷的储能系统包括 控制器3、多个并联的储能柜1和分别与每个储能柜1连接的可控开关2，所述控制器3用于 检测电网6的频率和相位，通过控制可控开关利用电网6的电能对所述储能柜充电以及将 储能柜的电能以与电网6的频率和相位相同步的方式输入到电网，以平衡电网6负荷。所 述储能系统还包括变压器5，所述变压器5连接在电网与所述可控开关之间，所述变压器5 用于将来自电网的高压电转换为低压电，并将该低压电通过可控开关向储能柜充电；以及 将来自所述储能柜的低压电转换为具有与电网相等的电压的高压电，并将该高压电输入到 电网。所述储能系统还包括总开关4，所述总开关4与控制器3相连；所述储能柜包括电池阵列；双向逆变系统ll，该双向逆变系统11用于利用电网的电能对所述电池阵列12充电， 以及将电池阵列的电能输入到电网；以及监控系统IO，所述多个储能柜中的多个监控系统 分别与控制器的多个输出端连接，用于接收所述控制器的控制信号，控制所述双向逆变系 统利用电网的电能对所述电池阵列充电、以及将电池阵列的电能以与电网的频率和相位相 同步的方式输入到电网，以平衡电网负荷。 在控制器检测电网电能不足，不能满足用户需求时，即当前时刻处于放电时间，控 制器控制总开关4闭合，控制器通过多个储能柜中的监控系统检测该储能柜的容量是否在 放电允许范围内，如果在放电允许范围内，控制器控制该储能柜所对应的可控开关闭合，同 时控制器向储能柜1中的监控系统10发送控制信号，监控系统10控制所述双向逆变系统 11对电池阵列12进行放电，控制器控制至少一个储能柜释放电能通过变压器5转化为与电 网的频率和相位相同步的方式输入到电网，以平衡电网负荷；当控制器检测电网满足当前 用户的需求并还有多余电能时，则当前时刻处于充电时间时，控制器控制总开关4闭合，控 制器通过多个储能柜中的监控系统检测该储能柜的容量是否需要充电，如果需要充电，控 制器控制该储能柜所对应的可控开关闭合，控制器控制监控系统通过双向逆变系统利用电 网的电能对所述电池阵列充电；当控制器通过监控系统检测到该储能柜出现异常，如电压 过大、电流过大或者储能柜进水等，则控制该储能柜对应的可控开关断开，使该储能柜停止 工作。 实施例二 如图3和图4所示，本实用新型一种用于平衡电网负荷的储能系统包括 控制器3、多个并联的储能柜1和与每个储能柜1连接的可控开关2，所述控制器3用于检 测电网6的频率和相位，通过控制可控开关利用电网6的电能对所述储能柜充电以及将储 能柜的电能以与电网6的频率和相位相同步的方式输入到电网，以平衡电网6负荷。所述 储能系统还包括总开关4，所述总开关4与控制器3相连。所述储能柜包括电池阵列；双向 逆变系统11，该双向逆变系统11用于利用电网的电能对所述电池阵列12充电，以及将电池 阵列的电能输入到电网；以及监控系统IO，所述多个储能柜中的多个监控系统分别与控制 器的多个输出端连接，用于接收所述控制器的控制信号，控制所述双向逆变系统利用电网 的电能对所述电池阵列充电、以及将电池阵列的电能以与电网的频率和相位相同步的方式 输入到电网，以平衡电网负荷。所述储能柜1还包括变压器13，所述变压器13与所述双向 逆变系统11连接，该变压器用于将来自电网的高压电转换为低压电，并将该低压电提供给 所述双向逆变系统，以使所述双向逆变系统利用该低压电对电池阵列充电；以及将来自所 述双向逆变系统的低压电转换为具有与电网相等的电压的高压电，并将该高压电输入到电 网。 在控制器检测电网电能不足，不能满足用户需求时，即在当前时刻处于放电时间 时，控制器控制总开关4闭合，控制器通过多个储能柜中的监控系统检测该储能柜的容量 是否在放电允许范围内，如果在放电允许范围内，控制器控制该储能柜所对应的可控开关 闭合，同时控制器向储能柜1中的监控系统10发送控制信号，监控系统10控制所述双向逆 变系统11对电池阵列12进行放电，所述变压器13用于将来自所述双向逆变系统的低压电 转换为具有与电网相等的电压的高压电，并将该高压电输入到电网以平衡电网负荷；当控 制器检测电网满足当前用户的需求并还有多余电能时，则当前时刻处于充电时间时，控制 器控制总开关4闭合，控制器通过多个储能柜中的监控系统检测该储能柜的容量是否需要充电，如果需要充电，控制器控制该储能柜所对应的可控开关闭合，控制器控制监控系统通 过双向逆变系统利用电网的电能对所述电池阵列充电；当控制器通过监控系统检测到该储 能柜出现异常，如电压过大、电流过大或者储能柜进水等，则控制该储能柜对应的可控开关 断开，使该储能柜停止工作。 本实用新型提供的储能系统可以有效地平衡电网负荷，很好地解决了现有的电网 在用电高峰时段无法满足用电需求的问题。
权利要求一种用于平衡电网负荷的储能系统，其特征在于包括控制器、多个并联的储能柜和与每个储能柜连接的可控开关，所述控制器用于检测电网的频率和相位，通过控制可控开关来实现利用电网的电能对所述储能柜充电以及将储能柜的电能以与电网的频率和相位相同步的方式输入到电网，以平衡电网负荷。
2. 根据权利要求l所述的储能系统，其特征在于所述控制器具有多个输出端，每个输 出端分别与每个可控开关的控制端连接，所述控制器通过控制可控开关闭合或断开来控制 储能系统的充放电。
3. 根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于所述储能柜包括 电池阵列；双向逆变系统，该双向逆变系统用于利用电网的电能对所述电池阵列充电，以及将电 池阵列的电能输入到电网；以及监控系统，用于接收所述控制器的控制信号，控制所述双向逆变系统利用电网的电能 对所述电池阵列充电、以及将电池阵列的电能以与电网的频率和相位相同步的方式输入到 电网，以平衡电网负荷。
4. 根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于所述储能柜还包括变压器，所述变压 器与所述双向逆变系统连接，该变压器用于将来自电网的高压电转换为低压电，并将该低压电提供给所述双向逆变系统，以使所 述双向逆变系统利用该低压电对电池阵列充电；以及将来自所述双向逆变系统的低压电转换为具有与电网相等的电压的高压电，并将该高 压电输入到电网。
5. 根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于所述储能柜还包括电气及继电保护 系统，该电气及继电保护系统用于保护所述变压器。
6. 根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于所述储能柜还包括用于增加储能柜 温度的制热系统，所述制热系统分别与监控系统和电池阵列相连。
7. 根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于所述储能柜还包括用于降低储能柜 温度的排风系统，所述排风系统分别与监控系统和电池阵列相连。
8. 根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于所述储能柜还包括浸水报警设备，所 述浸水报警设备与所述监控系统连接。
9. 根据权利要求3所述的储能系统，其特征在于所述储能系统还包括变压器，所述变 压器连接在电网与所述可控开关之间，所述变压器用于将来自电网的高压电转换为低压电，并将该低压电通过可控开关向储能柜充电；以及 将来自所述储能柜的低压电转换为具有与电网相等的电压的高压电，并将该高压电输 入到电网。
10. 根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于所述储能柜为集装箱。
专利摘要一种用于平衡电网负荷的储能系统，包括控制器、多个并联的储能柜和分别与所述多个储能柜连接的多个可控开关，所述控制器用于检测电网的频率和相位，通过控制可控开关利用电网的电能对所述储能柜充电以及将储能柜的电能以与电网的频率和相位相同步的方式输入到电网，以平衡电网负荷。本实用新型提供的电池储能电站可以有效地平衡电网负荷，很好地解决了现有的电网在用电高峰时段无法满足用电需求的问题。
文档编号H02J3/28GK201438640SQ20092013242
公开日2010年4月14日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者尹韶文, 廖云浩, 张子峰, 徐娟, 汤小华, 王营辉, 罗红斌, 邓林旺, 陈东红 申请人:比亚迪股份有限公司