供电装置和方法与流程

本公开涉及能源供应领域，具体地，涉及一种供电装置和方法。

背景技术：

目前，在电网容量不够的情况下，通常有两种增大电网容量的方式。一种方式是通过增大电网到用户端之间的变压器的容量和上级回路的容量(如图1中的左边箭头部分所示)，另一种是增加电网到用户端之间的变压器的数量和增大上级回路的容量(如图1中的右边箭头部分所示)。这两种增大电网容量的方式的缺点都在于其不灵活且不易实施，因为其涉及到对电网的改造，改造难度大、周期长、改造期间对用户正常用电影响大，被更换下来的变压器等器件容易闲置，造成国家财产的浪费。

技术实现要素：

本公开的目的是提供一种能够增加电网容量的供电装置和方法，其不涉及对电网的改造，因此能够灵活地增加电网容量且易实施。

为了实现上述目的，本公开提供一种供电装置，该装置包括换流器、储能模块和逆变器，其中，所述换流器的输入端连接电网、输出端连接所述储能模块，所述逆变器的输入端连接所述储能模块、输出端用于连接用电设备；所述换流器用于将所述电网的交流电压转换成直流电压，以为所述储能模块充电；所述逆变器用于将所述储能模块的直流电压转换成为所述用电设备供电的交流电压，以为所述用电设备供电。

可选地，该装置还包括：第一开关，该第一开关连接在所述换流器与所述电网之间。

可选地，该装置还包括：多个第二开关，每个所述第二开关的一端连接所述逆变器的输出端，另一端用于连接用电设备。

可选地，该装置还包括第三开关、第五开关和一个或多个第四开关，其中：

所述第三开关的一端连接所述电网、另一端串联连接每个所述第四开关，每个所述第四开关的另一端用于连接用电设备；以及

所述第五开关的一端连接所述第三开关和所述一个或多个第四开关的公共端、另一端连接所述逆变器的输出端与所述多个第二开关的公共端。

可选地，所述第三开关和所述第五开关互锁。

可选地，在所述第三开关闭合时，若至少一个第四开关闭合，则所述电网直接为闭合的第四开关所连接的用电设备供电；若所述第五开关闭合、且至少一个第二开关闭合，则所述电网直接为闭合的第二开关所连接的用电设备供电；

在所述第三开关断开时，若至少一个第二开关闭合，则所述储能模块为闭合的第二开关所连接的用电设备供电；若所述第五开关闭合、且至少一个第四开关闭合，则所述储能模块为闭合的第四开关所连接的用电设备供电；

在所述第一开关闭合时，所述电网通过所述换流器为所述储能模块充电。

可选地，所述储能模块和所述逆变器的容量根据所述电网需增加的容量来设置。

根据本公开的又一实施例，提供一种供电方法，应用于供电装置，该装置包括换流器、储能模块和逆变器，其中，所述换流器的输入端连接电网、输出端连接所述储能模块，所述逆变器的输入端连接所述储能模块、输出端用于连接用电设备；该方法包括：

利用所述换流器将电网的交流电压转换成直流电压；

利用所述换流器转换后的直流电压给所述储能模块充电；

利用所述逆变器将所述储能模块的直流电压转换成为所述用电设备供电的交流电压；

利用所述逆变器转换后的交流电压为所述用电设备供电。

可选地，该方法还包括：在所述逆变器和/或所述储能模块出现故障的情况下，利用所述电网为所述用户设备供电。

通过采用上述技术方案，由于换流器与电网连接，其能够将电网的交流电压转换成直流电压以便为储能模块充电，而储能模块储备了电能之后，则能够通过逆变器将储能模块的直流电压转换成交流电压，这样就能够为用电设备供电，因此，根据本公开实施例的供电装置能够在不对电网进行改造的情况下增加电网的容量，因此能够灵活地增加电网容量且易实施，并满足了诸如供电站、小区配电、商场等场所增加电网容量的需求。另外，根据本公开实施例的供电装置还可以做成集装箱移动式装置，进而能够根据需要移动使用。另外，由于逆变器可以根据实际使用环境而实现不同的电压和频率变换，因此根据本公开实施例的供电装置还可以满足不同的国家、地区以及不同规格的用电设备(如，充电桩)等的用电需求。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是增加电网容量的两种现有实施方式的示意图。

图2是根据本公开一种实施例的供电装置的示意框图。

图3是根据本公开又一实施例的供电装置的示意图。

图4是图3所示的供电装置的放电模式示意图。

图5是图3所示的供电装置的并网充电模式示意图。

图6是图3所示的供电装置的应急模式示意图。

图7是根据本公开一种实施例的供电装置的具体示例图。

图8是根据本公开一种实施例的供电方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

根据本公开的一种实施例，提供一种供电装置100，如图2所示，该装置100可以包括换流器10、储能模块11和逆变器12，其中，所述换流器10的输入端连接电网200、输出端连接所述储能模块11，所述逆变器12的输入端连接所述储能模块11、输出端用于连接用电设备300。

通过采用上述技术方案，由于换流器10与电网200连接，其能够将电网的交流电压转换成直流电压以便为储能模块11充电，而储能模块11储备了电能之后，则能够通过逆变器12将储能模块11的直流电压转换成交流电压，这样就能够为用电设备300供电，因此，根据本公开实施例的供电装置100能够在不对电网200进行改造的情况下增加电网200的容量，因此能够灵活地增加电网容量且易实施，并满足了诸如供电站、小区配电、商场等场所增加电网容量的需求。另外，根据本公开实施例的供电装置100还可以做成集装箱移动式装置，进而能够根据需要移动使用。另外，由于逆变器12可以根据实际使用环境而实现不同的电压和频率变换，因此根据本公开实施例的供电装置100还可以满足不同的国家、地区以及不同规格的用电设备(如充电桩)等的用电需求。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，储能模块11可以由多个电池串组成，每个电池串又可以包括多个电池，这样通过改变电池串和每个电池串所包括的电池的数量，就能够实现根据需要扩容的用电量需求来增加电网容量。例如，如果电网200的现有容量是akw，而目前的需求用电量需要增加到bkw，则可以通过改变电池串和每个电池串所包括的电池的数量，来使得电网200的容量被扩容到bkw。本领域技术人员应当理解的是，图3所示的储能模块11的实现方式仅是示例，本公开对此不做限制。

另外，优选地，储能模块11和逆变器12的容量都根据电网需增加的容量来设置，以在不对电网200的结构进行改造的前提下尽可能地满足更多用电设备的用电需求。

另外，由于换流器10是实现将电网200的交流电压转换成直流电压的功能，所以换流器10的容量通常小于或等于电网200的容量。而逆变器12是实现将储能模块11的直流电压转换成交流电压的功能，所以逆变器12的容量通常等于储能模块11的容量(也即电网需要扩容的容量)。这样，换流器10的功率就小于逆变器12的功率，使得根据本公开实施例的供电装置100能够具有小功率为储能模块11充电(也即为储能模块11充电的功率小于等于电网200能够提供的功率)、大功率向用电设备300放电的有益效果，而小功率为储能模块11充电使得不需要大幅增加现有电网的负荷。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，如果电网200的输出端处不包括变压器，则根据本公开实施例的供电装置100还可以包括变压器13，以实现所需的变压功能。

在一种可能的实施方式中，根据本公开实施例的供电装置100还可以包括第一开关qf0’，该第一开关qf0’连接在换流器10与电网200之间。这样，在储能模块11需要充电时，就可以通过闭合第一开关qf0’来使得电网200至换流器10至储能模块11的回路连通，实现储能模块11的充电。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，根据本公开实施例的供电装置100还可以包括多个第二开关qf2～qfn，这多个第二开关qf2～qfn中的每个第二开关的一端连接逆变器12的输出端，另一端用于连接用电设备，例如，端out2～端outn用于连接用电设备。这样，当至少一个第二开关闭合时，就能够利用储能模块11为对应的用电设备供电。

在一种可能的实施方式中，如图3所示，根据本公开实施例的供电装置100还可以包括第三开关qf、第五开关qf0和一个或多个第四开关qf11～qf1n，其中：第三开关qf的一端连接电网200、另一端串联连接每个第四开关，每个第四开关的另一端用于连接用电设备，例如，端out11～端out1n用于连接用电设备；以及第五开关qf0的一端连接第三开关qf和一个或多个第四开关qf11～qf1n的公共端、另一端连接逆变器12的输出端与多个第二开关qf2～qfn的公共端。通过利用第三开关qf、一个或多个第四开关qf11～qf1n和第五开关qf0，能够实现利用储能模块11或电网200为连接到端out11～端out1n的用电设备供电。

另外，在该实施方式中，优选地，第三开关qf和第五开关qf0互锁，也即在第三开关qf闭合时，第五开关qf0断开，在第三开关qf断开时，第五开关qf0闭合，这使得只能由储能模块11和电网200中的一者为连接到端out11～端out1n的用电设备供电。当然，第三开关qf和第五开关qf0不互锁，也是可行的。

另外，上面提到的第一开关qf0’、多个第二开关qf2～qfn、第三开关qf、一个或多个第四开关qf11～qf1n和第五开关qf0可以利用断路器或者其他类型的半导体或机械开关来实现，本公开对此不做限制。

以下对图3所示的供电装置100的工作原理进行详细描述。该装置100通常有三种工作模式：放电模式、并网充电模式和应急模式。以下详细描述这三种工作模式。

(1)放电模式

如图4所示，在放电模式中，第三开关qf断开，第五开关qf0闭合，第一开关qf0’断开，这样，电网200至储能模块11的通路就被断开了，电网200至端out11～端out1n、以及至端out2～端outn的通路也被断开了，此时逆变器12离网运行，能够利用储能模块11为用电设备供电。例如，如果有用电设备连接到了端out11～端out1n中的任一端上，则闭合对应的第四开关，使得储能模块11能够为该用电设备供电。如果有用电设备连接到了端out2～端outn中的任一端上，则闭合对应的第二开关，使得储能模块11能够为该用电设备供电。

另外，虽然在上面描述的放电模式中，第五开关qf0闭合。但是，实际上，在放电模式中，第五开关qf0也可以是断开的，这样，储能模块11只为连接到第二开关的用电设备供电。此外，虽然在上面描述的放电模式中，第三开关qf是断开的。但是，实际上，在放电模式中，第三开关qf也可以是闭合的，这样就能够同时利用储能模块11和电网200为用电设备供电。

(2)并网充电模式

当储能模块11需要充电时，根据本公开实施例的供电装置100就工作在并网充电模式中。如图5所示，在并网充电模式中，逆变器12停止工作，第一开关qf0’闭合，换流器10开始将电网200的交流电压转换成直流电压以给储能模块11充电，补充储能模块11之前消耗的电量。

另外，在并网充电模式中，第三开关qf可以是闭合的也可以是断开的。当第三开关qf闭合时，电网200能够在为储能模块11充电的同时为连接第四开关的用电设备供电。而且，逆变器12也可以是工作的，使得储能模块11能够边充电边为连接第二开关的用电设备供电。第五开关qf0也可以是闭合的或者断开的，若第五开关qf0是闭合的，则储能模块11在充电的同时能够为更多的用电设备供电。

(3)应急模式

在逆变器12和/或储能模块11出现故障的情况下，储能模块11不能为用电设备供电，此时根据本公开实施例的供电装置100工作在应急模式下，也即只由电网200为用电设备供电。如图6所示，在应急模式中，第三开关qf闭合，另外，若第五开关qf0与第三开关qf互锁，则此时第五开关qf0是断开的，若两者不互锁，则第五开关qf0可以是断开的也可以是闭合的。例如，在第五开关qf0断开时，若至少一个第四开关闭合，则电网200直接为闭合的第四开关所连接的用电设备供电；在第五开关qf0闭合时，若至少一个第四开关闭合，则电网200直接为闭合的第四开关所连接的用电设备供电；若至少一个第二开关闭合，则电网200直接为闭合的第二开关所连接的用电设备供电。

图7示出了根据本公开实施例的供电装置100的一个具体示例。在该示例中，现有电网只能提供144kva的208v/60hz供电，但是却需要提供总共12台、每台33kw、额定工作电压为480v/60hz的充电机的供电，也就是说，需要将现有电网的供电容量从144kva提高至400kva。通过采用根据本公开实施例的供电装置，实现了上述目的。

具体地，断开第一开关qf0’、闭合第五开关qf0、断开第三开关qf，供电装置100进入放电模式，此时，逆变器12离网运行，闭合第四开关qf11～qf13以及第二开关qf4～qf12，使得储能模块11能够为12台充电机供电。由于逆变器能够将电网的供电容量从144kva提高至400kva，因此，储能模块11能够通过逆变器12同时为12台充电机供电，同时满足12台充电机的用电需求。

另外，当需要为储能模块11补充电能时，闭合第一开关qf0’即可使电网与储能模块11直接形成通路，电网通过换流器10能够为储能模块11进行充电。在储能模块11充电时，逆变器12可以停止工作，此时储能模块11仅处于充电模式，逆变器12也可以不停止工作，此时储能模块11同时处于充电模式和放电模式，即，能够在充电的同时为充电机供电。

当逆变器12和/或储能模块11出现故障时，供电装置100进入应急模式，此时，通过闭合第三开关qf，可以实现对需要紧急充电的充电机进行供电，如，电网直接对连接第四开关的充电机供电，进而实现应急供电。

另外，在该示例中，换流器10中采用了144kw的双抽头变压器；由于所选用的逆变器12的型号不具备变压器功能，所以在逆变器12之后还串联了一个变压器。

根据本公开的又一实施例，提供一种供电方法，应用于上述的供电装置100，如图8所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤s801、利用所述换流器将电网的交流电压转换成直流电压；

步骤s802、利用所述换流器转换后的直流电压给所述储能模块充电；

步骤s803、利用所述逆变器将所述储能模块的直流电压转换成为所述用电设备供电的交流电压；

步骤s804、利用所述逆变器转换后的交流电压为所述用电设备供电。

通过采用上述技术方案，由于换流器能够将电网的交流电压转换成直流电压以便为储能模块充电，而储能模块储备了电能之后，则能够通过逆变器将储能模块的直流电压转换成交流电压，这样就能够为用电设备供电，因此，根据本公开实施例的供电方法能够在不对电网进行改造的情况下增加电网的容量，因此能够灵活地增加电网容量且易实施，并满足了诸如供电站、小区配电、商场等场所增加电网容量的需求。另外，由于逆变器可以根据实际使用环境而实现不同的电压和频率变换，因此根据本公开实施例的供电方法还可以满足不同的国家、地区以及不同规格的用电设备(例如，充电桩)等的用电需求。

在一种可能的实施方式中，根据本公开实施例的方法还可以包括：在所述逆变器和/或所述储能模块出现故障的情况下，利用所述电网为所述用户设备供电。

根据本公开实施例的供电方法中各个步骤所执行的操作的具体实施方式已经在根据本公开实施例的供电装置中进行了详细描述，此处不再赘述。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。