一体化储能方法及系统与流程

本发明涉及储能的技术领域，尤其是一体化储能方法及系统。

背景技术：

智能电网就是电网的智能化，也被称为“电网2.0”，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全。智能电网主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击，能够满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

目前的新能源接入电网发电时对电网的依赖程度较高，电网中断或出现故障时不能继续给用户侧发电，电网的自愈性不强，且电网无法与用电设备实现双向通讯，无法实现电网智能化。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种一体化储能系统，能够根据获取的电能逐级提供给本地用电设备、储能设备以及电网，以提供多个电源给本地用电设备进行供电，减少对电网的依赖，减少电网损坏给本地用电设备带来的损失。

为此，本发明的第二个目的是提供一种一体化储能方法。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种一体化储能系统，包括：

电能获取模块，用于获取直流电能和交流电能；

转换模块，用于将所述交流电能转换成直流电能并将所述直流电能转换成用户电能；

储能设备，用于存储所述用户电能；

检测模块，用于检测所述用户电能的电量与本地用电设备的用电量之间的关系并得到检测结果；

控制模块，用于根据所述检测结果将所述用户电能提供给所述本地用电设备和/或所述储能设备和/或电网，还将所述用户电能和/或所述电网和/或储能设备的电能提供给所述本地用电设备。

进一步地，所述控制模块的工作状态为：

当所述检测结果为所述用户电能低于所述本地用电设备的用电量时，所述控制模块将所述电网的电能或所述储能设备的电能和所述用户电能提供给所述本地用电设备；

当所述检测结果为所述用户电能高于所述本地用电设备的用电量且低于或等于所述本地用电设备的用电量和所述储能设备的储能量时，所述控制模块将所述用户电能提供给所述本地用电设备和所述储能设备；

当所述检测结果为所述用户电能高于所述本地用电设备和所述储能设备的出能量时，所述控制模块将所述用户电能提供给所述本地用电设备、所述储能设备以及所述电网。

进一步地，一种一体化储能系统还包括：

电力载波通讯模块，用于获取所述电网的中断信息，所述控制模块根据所述电网的中断信息将所述储能设备的电能和/或所述用户电能提供给所述本地用电设备。

进一步地，所述电力载波通讯模块还获取所述本地用电设备的总用电量、所述储能设备的剩余电量以及所述储能设备的供电剩余时间并发送至用户端；

所述电力载玻模块包括：

获取单元，用于获取所述电网的中断信息、所述本地用电设备的总电量、所述储能设备的剩余电路和供电剩余时间；

发送单元，用于将所述电网中断信息、所述本地用电设备的总电量、所述储能设备的剩余电路和供电剩余时间发送至用户端和所述控制模块。

进一步地，所述电能获取模块包括：

交流电获取单元，用于获取交流电能；

直流电获取单元，用于获取直流电能。

进一步地，所述转换模块包括：

汇流单元，用于将所述交流电能转换成直流电能并与所述直流电获取单元获取的所述直流电能汇集；

转换单元，用于将所述直流电能转换成与电网同频率、同相位的用户电能。

第二方面，本发明提供一种一体化储能方法，包括：

获取直流电能和交流电能；

将所述交流电能转换成直流电能并与所述直流电能汇集，汇集的所述直流电能转换成与电网同频率、同相位的用户电能；

检测所述用户电能的电量和本地用电设备的用电量之间的关系以得到检测结果，根据所述检测结果将所述用户电能电能提供给本地用电设备和/或储能设备和/或所述电网，将所述用户电能和/或所述电网的电能和/所述储能设备的电能提供给所述本地用电设备。

进一步地，一体化储能方法还包括：

检测电网与所述本地用电设备的连接状态并获取所述电网的中断信息；

根据所述电网的中断信息，控制所述储能设备的电能和/或所述用户电能提供给所述本地用电设备。

进一步地，一体化储能方法还包括：

获取所述本地用电设备的总用电量、所述储能设备的剩余电量以及所述储能设备的供电剩余时间并通过交流电力线发送至用户端。

进一步地，根据所述检测结果控制电能分配方式具体为：

当检测所述用户电能小于所述本地用电设备的用电量时，提供所述电网的电能或所述储能设备的电能、和所述用户电能给所述本地用电设备；

当检测所述用户电能大于所述本地用电设备的用电量并小于或等于所述本地用电设备的用电量和所述储能设备的储能量时，优先提供所述用户电能给所述本地用电设备再提供剩余的所述用户电能给所述储能设备；

当检测所述用户电能大于所述本地用电设备的用电量和所述储能设备的储能量时，优先提供所述用户电能给所述本地用电设备，再将剩余的所述用户电能提供给所述储能设备，最后再将剩余的所述用户电能提供给所述电网。

本发明的有益效果是：

本发明通过采用获取用户电能后和/或电网提供电能和/或储能设备的电能给本地用电设备提供，若用户电能足够时能够将多余的用户电能存储与储能设备和电网的技术手段，克服现有技术中存在只依赖电网提供电能给本地用电设备，导致电网损坏严重影响本地用电设备的运行的技术问题，实现了减少本地用电设备对电网的依赖性，进而减少电网故障时本地用电设备造成的损失。

附图说明

图1是本发明一体化储能系统实施例的模块框图；

图2是本发明一体化储能系统实施例的模块框图；

图3是本发明一体化储能系统实施例的电路原理图。

附图标记：10、电能获取模块；11、交流电获取单元；12、直流电获取单元；20、转换模块；21、汇流单元；22、转换单元；30、储能设备；40、检测模块；50、控制模块；60、电力载波通讯模块；61、获取单元；62、发送单元。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

参照图1，实施例一：本发明的一个实施例中，公开了一种一体化储能系统，包括：电能获取模块10、转换模块20、储能设备30、检测模块40、控制模块50以及电力载波通讯模块60，电能获取模块10用于获取直流电能和交流电能，转换模块20用于将电能获取模块10获取的交流电能转换成直流电能并与直接获取的直流电能转换成同频率、同相位的用户电能，储能设备30用于存储用户电能，检测模块40用于检测转换模块20转换的用户电能的电量并得到检测结果，控制模块50根据检测结果控制用户电能和/或电网的电能提供给本地用电设备和/或储能设备30和/或电网，电力载波通讯模块60用于获取电网的中断信息、本地用电设备的总用电量、储能设备30的剩余电量以及储能设备30的供电剩余时间并发送给用户端，当电力载波通讯模块60获取到电网的中断信息并发送控制模块50，则控制模块50控制储能设备30和/或获取模块提供电能给本地用电设备。通过对获取模块获取到直流电能和交流电能后转换成电网同频率、同相位的用户电能，检测模块40检测用户电能的电量，并根据检测结果以判断用户电能的电量是否满足本地用电设备的用电量，若不足则需要电网提供一部分电能与用户电能给本地用电设备使用，若用户电能的电量足够多，则用户电能优先供给本地用电设备，再将多余的用户电能提供给储能设备30，再将多余的用户电能送给电网，以便于新能源提供给本地用电设备后也将多余的电能存储起来，当电网故障时可以通过储能设备30给本地用电设备进行供电，以减少电网故障造成本地用电设备通电中断的影响。

参照图2，电能获取模块10包括：交流电获取单元11以及直流电获取单元12，在本实施例中交流电获取单元11通过风力发电机a获取交流电能，直流电获取单元12通过太阳能光伏板b获取直流电能，在本实施例中交流电获取单元11通过风力发电机a将风能转换成交流电能，而直流电获取单元12通过太阳能光伏板b将太阳光转换成150～500vdc的直流电能。转换模块20包括汇流单元21以及转换单元22，汇流单元21用于将交流电获取单元11获取的交流电能转换成直流后与直流电获取单元12获取的直流电能汇集在一起，交流电获取单元11获取的交流电能通过汇流单元21整流成150～500vdc的直流电能，然后与直流电获取单元12获取的150～500vdc的直流电能汇流输入到转换单元22，汇流单元21为汇流箱c主要把交流电能转换成直流电能后与直流电获取单元12获取的直流电能汇集在一起。转换单元22用于直流电能转换成与电网同频率、同相位的用户电能，转换单元22在本实施例为双向储能逆变器，通过双向储能逆变器将汇流箱c输入的150～500vdc的直流电能转换成与电网同频率、同相位的220vdc交流电能。

在本发明的另一个实施例中，该交流电获取单元11可以通过水轮机将水能转换成交流电能，交流电获取单元11在其他实施例中还可以采用水轮机将波浪能、海流能转换成交流电能，而直流电获取单元12可以通过采集地热能转换成直流电能，通过采集自然能源转换成本地用电设备使用的能源，节省环保。

检测模块40用于检测产生的220vdc交流电能的电量并得到检测结果，控制模块50包括：控制模块50、控制模块50以及控制模块50，当检测结果为用户电能低于本地用电设备的用电量，控制模块50控制电网的电能和用户电能提供给本地用电设备。当检测结果为用户电能高于本地用电设备的用电量且低于与等于本地用电设备的用电量和储能设备30的储能量时，控制模块50控制用户电能提供给本地用电设备和储能设备30。当检测结果为用户电能高于本地用电设备和储能设备30的出能量时，控制模块50控制用户电能提供给本地用电设备、储能设备30以及电网。根据用户电能的电量控制控制用户电能优先提供给本地用电设备后再提供给储能设备30和电网，若电网、太阳能以及风能中断时，双向储能逆变器将储能设备30的用户电能转换成220vdc的交流电能供给本地用电设备，以减少电网、太阳能以及风能中断对本地用电设备的影响。

电力载波通讯模块60包括获取单元61和发送单元62，获取单元61用于获取电网的中断信息、本地用电设备的总电量、储能设备的剩余电量以及储能设备的供电剩余时间，发送单元62将获取单元61获取的电网的中断信息发送至用户端和控制模块50，发送获取单元61将本地用电设备的总电量、储能设备的剩余电量以及储能设备的供电剩余时间发送至用户端，以便于用户端处能够直接观察当电网的情况、储能设备的剩余电量、本地用电设备的总电量，以便于操作人员在电网中断的情况下减少本地用电设备的用电量，从而减少本地用电设备直接断电造成的损失。

综上，直流电获取单元12通过太阳能光伏板b获取到直流电能，交流电获取单元11通过风力发电机a将风能转换成交流电能，交流电能通过汇流箱c转换成直流电能后与直流电获取单元12获取的直流电能汇流至双向储能逆变器，双向储能逆变器将将直流电能转换成220vdc的交流电能提供给本地用电设备，若产生的220vdc的交流电能不足以给本地用电设备，则控制模块50控制电网的电能也提供给本地用电设备，若220vdc的交流电能足够则优先给本地用电设备供电后，再将多余的220vdc的交流电能提供给储能设备30和电网。当风能、太阳能以及电网中断时，储能设备30提供用户电能给本地用电设备，同时电力载波通讯模块60将电网中断信息发送给用户端，且把本地用电设备的总用电量、储能设备30的剩余电量以及储能设备30的供电剩余时间发送给用户端，以便于用户端能够了解储能设备30的剩余电量提前做出对应的防范措施，减少意外电能中断带来的损失。

实施例二：参照图2和图3，风力发电机a转换成的交流电能和太阳能光伏板b转换的直流电能通过汇流箱c汇流成150～500vdc直流电能，当电网中断时，控制模块50控制储能设备30和直流电获取单元12、交流电获取单元11提供电能给本地用电设备。

转换单元22包括：第一升压电路、第二升压电路以及转换电路，第一升压电路连接汇流箱c后将150～500vdc直流电能升压成400vdc的直流电能，第二升压电路连接储能设备30将150～500vdc直流电能升压成400vdc的多余直流电能提供给储能设备30，400vdc的直流电能通过转换电路转换成与电网相同频率、相同相位的220vac的交流电能，以便于提供本地用电设备使用的正常电位的交流电。第一升压电路包括第一电感l1、第一电容c1、第一二极管d1以及第一mos管q1，第一电感l1的一端连接汇流箱c的正极端另一端连接第一二极管d1的正极和第一mos管q1的漏极，第一二极管d1的负极连接第一电容c1的一端和转换电路，第一mos管q1的源极连接第一电容c1的另一端。第二升压电路包括：第一电容c1、第二电感l2、第二mos管q2以及第三mos管q3，第二电感l2的一端连接第一电容c1的一端，第一电容c1的另一端接地，第二电感l2的另一端连接第二mos管q2的源极和第三mos管q3的漏极，第二mos管q2的漏极连接储能设备30的正极，第三mos管q3的接地和储能设备30的负极，储能设备30在本实施例为电池。转换电路包括第四mos管q4、第五mos管q5、第六mos管q6以及第七mos管q7、第三电感l3以及第四电感l4，第四mos管q4的漏极连接第二电感l2的一端、第一电容c1的一端以及第一二极管d1的负极，第四mos管q4的源极连接第五mos管q5的漏极和第三电感l3的一端，第五mos管q5的源极连接第七mos管q7的源极和地，第七mos管q7的漏极连接第六mos管q6的源极和第四电感l4的一端，第六mos管q6的漏极连接第四mos管q4的漏极，第三电感l3的另一端连接本地用电设备和控制模块50，第四电感l4的另一端连接本地用电设备t和控制模块50。控制模块50包括继电器rl，继电器rl的一端连接第三电感l3、电力载波通讯模块60以及本地用电设备t，继电器rl的另一端连接电力载波通讯模块60、第四电感l4以及本地用电设备t。电力载波通讯模块60连接在电网、本地用电设备t以及转换电路之间，通过电力载波通讯模块60检测电网的中断信号、本地用电设备t的用电量情况以及直流电获取单元12和交流电获取单元11获取的用户电能的电量，同时电力载波通讯模块60将获取到的信号通过220vac的交流电力线与用户端的电力载波网关进行双向通讯，由电力载波网关对本地用电设备t进行智能管理，以便于在电网断电时控制本地用电设备t正常使用电能。

综上，通过风力发电机a的交流电能通过汇流箱c成150～500vdc直流电能并与太阳能光伏板b产生的150～500vdc直流电能汇流在一起送入到第一升压电路，150～500vdc直流电能通过第一电感l1、第一电容c1、第一二极管d1以及第一mos管q1升压成400vdc的交流电能汇入至转换电路，400vdc的交流电能通过第四mos管q4、第五mos管q5、第六mos管q6、第七mos管q7、第三电感l3以及第四电感l4转换成与电网相同频率、相同相位的220vac交流电能分成两路，一路提供给本地用电设备t另一路通过继电器rl提供给电网，同时通过第一电容c1、第二电感l2、第二mos管q2以及第三mos管q3升压后提供多余的直流电能给储能设备30。例如本地用电设备t的功耗为3kw，交流电获取单元11与直流电获取单元12获取的功率只有2kw，此时本地用电设备t的供电由电能获取单元提供2kw，电网提供1kw。当电网停电时，继电器rlrl1断开与电网的连接保证本地用电设备t不受电网停电的影响。此时交流电获取单元11、直流电获取单元12以及储能设备30互补为本地负载供电。例如本地负载的功耗为3kw，交流电获取单元11与直流电获取单元12经过第一电感l1、第一mos管q1、第一二极管d1、第一电容c1升压至400vdc的直流电能汇入转换电路的功率只有2kw，剩下的1kw由储能设备30经第二mos管q2、第二电感l2、第一电容c1降压至400vdc的直流电能汇入转换单元22，经第四mos管q4、第五mos管q5、第六mos管q6、第七mos管q7、第三电感l3以及第四电感l4转换成220vac的交流电能共同向本地用电设备t提供3kw的功率。当交流电获取单元11与直流电获取单元12经过第一电感l1、第一mos管q1、第一二极管d1、第一电容c1升压至400vdc的直流电能汇入转换单元22的功率大于本地用电设备t的功耗时，多余的直流电能将通过第一电容c1、第二电感l2、第二mos管q2以及第三mos管q3升压后给储能设备30充电。另外通过电力载波通讯模块60的通讯功能，电力载波通讯模块60将通过220vac的交流电力线向用户侧的电力载波网关发送电网的中断信息、本地用电设备t的总用电量、储能设备30的剩余电量、储能设备30的供电剩余时间等信息，由电力载波网关通知用户端关闭功率较大的本地用电设备t，实现本地用电设备t的智能管理。通过对风、光的能量存储后电网故障可以调用储能设备30上的电能对本地用电设备t供电，减少电网的制约。

实施例三：本发明实施例公开了一种一体化储能方法，包括：

获取直流电能和交流电能，其中获取直流电流在本实施例采用太阳光伏板b将太阳光转换成直流电能，且在本实施例中太阳光伏板b将太阳光转换成150～500vdc的直流电能，而交流电能通过风力发电机a将风能转换成交流电能，通过太阳能光伏板b和风力发电机a产生的直流电能和交流电能为新能源电能，节能环保。

将交流电能转换成直流电能并与直流电能汇集，汇集的直流电能转换成与电网同频率、同相位的用户电能；

交流电能为风力发电机a产生并通过汇流箱c转换成150～500vdc的直流电能后再通过汇流箱c将太阳能光伏板b产生的150～500vdc的直流电能一起汇集在一起，汇集的150～500vdc的直流电能转换成与电网同频率、同相位的220vac的交流电能，从而将太阳能光伏板b和风力发电机a产生的直流电能和交流电能转换成本地用电设备的用电源。在其他实施例中可以通过水能转换成交流电能，通过地热能获取直流电能，以获取到自然能源节能环保。

检测用户电能的电量和本地用电设备的用电量之间的关系以得到检测结果，根据检测结果将所述用户电能电能提供给本地用电设备和/或储能设备和/或电网，将用户电能和/或电网的电能和/储能设备的电能提供给本地用电设备，其中关于电能的分配具体为：

当检测用户电能小于本地用电设备的用电量时，提供电网的电能和用户电能给本地用电设备；例如，本地用电设备的功耗为3kw，而太阳能光伏板b和风能发电机产生的用户电能为2kw，则控制电网产生1kw的电能提起提供给本地用电设备，从而使本地用电设备能够正常使用。

当检测用户电能大于本地用电设备的用电量并小于与等于本地用电设备的用电量和储能设备的储能量时，优先提供用户电能给本地用电设备再提供剩余的用户电能给储能设备；例如，本地用电设备的功耗为3kw，而储能设备可以存储3kw的电能时，太阳能光伏板b和风力发电机a产生的用户电能为5kw，则用户电能中的3kw提供给本地用电设备，其余的2kw的用户电能提供给储能设备进行存储。

当检测用户电能大于本地用电设备的用电量和储能设备的储能量时，优先提供用户电能给本地用电设备，再将剩余的用户电能提供给储能设备，最后再将剩余的用户电能提供给电网；本地用电设备的功耗为3kw，而储能设备可以存储3kw的电能时，太阳能光伏板b和风力发电机a产生的用户电能为8kw，则用户电能中的3kw提供给本地用电设备，其余的3kw的用户电能提供给储能设备进行存储，再剩余的2kw的用户电能提供给电网，从而太阳能光伏板b和风力发电机a产生的用户电能能够逐级给本地用电设备、储能设备以及电网，以便于多余的电能存储起来，当电网断掉时能够通过储能设备给本地用电设备进行供电。

通过电力载波通讯模块获取电网的中断信息、本地用电设备的总用电量、储能设备的剩余电量以及储能设备的供电剩余时间并通过交流电力线发送至用户端，在本实施例通过电力载波通讯模块获取电网的中断信息、本地用电设备的总用电量、储能设备的剩余电量以及储能设备的供电剩余时间，电力载波通讯模块通过220vac的交流电能与用户端的电力载波网关进行双向通讯，以便于用户端得知电网的中断信息和储能设备的相关信息，以便于根据该信息对本地用电设备做出智能化管理，以减少本地用电设备的损失。

根据电网的中断信息，控制储能设备的电能和/或用户电能提供给本地用电设备；

若获取到电网的中断信息，则控制太阳能光伏板b和风力发电机a产生的用户电能提供给本地用电设备，若太阳能光伏板b和风力发电机a产生的用户电能不足够本地用电设备的功耗时，控制用户电能和储能设备的电能一起给本地用电设备进行供电。若太阳能光伏板b和风力发电机a也出现故障时，通过储能设备提供电能给本地用户设备，通过三种方式给本地用电设备进行供电，以减少本地用电设备对电网的依赖性，以减少电网出现故障对本地用电设备造成的损失。

综上，通过太阳能光伏板b和风力发电机a产生直流电能和交流电能，交流电能转换成与太阳能光伏板b产生一样的150～500vdc的直流电能后汇集在一起，汇集在一起的150～500vdc的直流电能转换成220vac交流电能后优先提供给本地用电设备进行供电，若产生多余的用户电能提供给储能设备后再提供给电网，若出现电网故障，则通过用户电能直接提供给本地用电设备、或与储能设备一起提供电能给本地用电设备，若太阳能光伏板b和风力发电机a也故障则直接通过储能设备直接提供电能给本地用电设备，通过三种方式提供电能给本地用电设备，以减少本地用电设备对电网的依懒性，减少电网故障对本地用电设备的损失。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。