一種可切換的電力儲能系統(tǒng)及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及儲能領(lǐng)域，尤其涉及一種可切換的電力儲能系統(tǒng)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大型火、水等發(fā)電廠均為均衡發(fā)電，而工廠等用電負荷使用電能主要集中在白天， 家庭用戶也大多在上半夜時段使用電能，導(dǎo)致夜間發(fā)電廠所發(fā)電能利用率不高，午夜后到 凌晨用電量更少。怎樣將發(fā)電廠夜間所發(fā)電能充分利用，是政府各部門以及企業(yè)一直努力 想解決的問題。目前，電力儲能系統(tǒng)是解決此問題的一種方法。電力儲能系統(tǒng)通過在電網(wǎng) 低谷期間充電儲能，在用電高峰期間放電供用電負荷使用，不僅滿足用電調(diào)峰的需求，也提 高了電廠運行效率，還大大降低了企業(yè)成本。
[0003] 然而，現(xiàn)有電力儲能系統(tǒng)內(nèi)部控制系統(tǒng)要求高，電氣控制線路復(fù)雜，大部分設(shè)計成 一個管理單元控制一個儲能單元，導(dǎo)致單位成本較高、所蓄電能有限且使用較快、運行效率 無法滿足用電負荷需求等問題。因此，研發(fā)一種具有多個儲能單元、精密可靠的管理單元， 且可按需要切換儲放電能的低成本電力儲能系統(tǒng)勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種在用電低谷期間儲存電能，在用電高峰期間提供電能 的電力儲能系統(tǒng)。
[0005] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種具有多個儲能單元、可按需切換使用的電力儲能 系統(tǒng)。
[0006] 本發(fā)明的又一目的在于提供一種電力儲能系統(tǒng)的使用方法。
[0007] 為了達到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種可切換的電力儲能系統(tǒng)，包 括：
[0008] 多個儲能單元，所述多個儲能單元并聯(lián)連接，其中每一所述儲能單元包括多個并 聯(lián)的電池簇；每一所述電池簇包括多個串聯(lián)的電池；
[0009] 一充電單兀，包括一電力輸入接口，一高壓開關(guān)柜及附屬設(shè)備和一變壓器，該電力 輸入接口與供電系統(tǒng)的電力輸出接口連接，所述供電系統(tǒng)提供的電能通過所述電力輸入接 口經(jīng)過所述高壓開關(guān)柜及附屬設(shè)備和所述變壓器的通斷、變壓等功能的控制和保護進入儲 能階段；
[0010] 一變流單元，所述變流單元為雙向變流器，所述雙向變流器通過整流和逆變過程 實現(xiàn)電能量的雙向轉(zhuǎn)換，用于將所述供電系統(tǒng)輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電存入所述儲能單 元的電池，和將所述儲能單元的電池中的直流電轉(zhuǎn)換成交流電供用電負荷使用；
[0011] 一切換單元，包括一個切換端和一個控制端，其中所述切換端分別與每一所述儲 能單元對應(yīng)；所述控制端用于接收所述切換單元進行切換的控制指令和控制所述切換端進 行相應(yīng)的切換，以控制所述切換端和至多一個所述儲能單元連接；在所述控制端接收到控 制指令后，所述切換端執(zhí)行所述控制指令并與對應(yīng)的所述儲能單元連接或斷開；
[0012] 一管理單元，與所述多個儲能單元和所述切換單元相連，用于管理所有所述儲能 單元，檢測所述儲能單元的運行數(shù)據(jù)，并在所述運行數(shù)據(jù)達到特定的閾值后發(fā)送所述控制 指令至所述切換單元，包括：
[0013] 一監(jiān)控端，所述監(jiān)控端包括多個與對應(yīng)的所述電池連接的模塊管理層控制器，多 個與對應(yīng)的所述模塊管理層控制器連接的串聯(lián)管理層控制器，一個與對應(yīng)的所述多個串 聯(lián)管理層控制器連接的并聯(lián)管理層控制器，和多個與對應(yīng)的所述電池連接的均衡管理控制 器，其中所述模塊管理層控制器用于采集所有所述電池的電壓、溫度信息，并將信息傳送給 所述串聯(lián)管理層控制器，同時對所述電池進行主動式冷熱管理；所述串聯(lián)管理層控制器用 于管理所有所述電池簇，識別所述電池簇的電流、電壓、溫度、存儲消耗量等信息，并將信息 傳送給所述并聯(lián)管理層控制器；所述并聯(lián)管理層控制器用于管理所述多個儲能單元，計算 所述多個儲能單元的電流、電壓、溫度、存儲消耗量等信息；所述均衡管理控制器用于靈活 調(diào)整所述多個儲能單元中每一串聯(lián)的不同電池間充放電的電流、電壓等參數(shù)，保持電池間 的動態(tài)平衡；及
[0014] 一操作端，與所述監(jiān)控端連接，包括一數(shù)據(jù)庫存儲器和一顯示器操作終端，其中所 述數(shù)據(jù)庫存儲器用于存儲所述并列管理層控制器和所有所述均衡管理層控制器傳送的所 有信息；所述顯示器操作終端用于顯示所述數(shù)據(jù)庫存儲器的信息和手動操作發(fā)出指令；及
[0015] 一裝載單元，為一集裝箱式的不銹鋼箱體或一混凝土式建筑物，其中所述儲能單 元、所述切換單元、所述管理單元按照體積大小、重量大小合理均勻排布在所述裝載單元 內(nèi)。
[0016] 其中所述運行數(shù)據(jù)包括所有所述電池的電流、電壓、溫度和存儲消耗量，以及不同 電池簇間充放電的電流、電壓等大小和累計存儲或釋放電能情況。
[0017] 本發(fā)明還提供一種可切換的電力儲能系統(tǒng)的使用方法，包括：
[0018] 所述充電單元電力輸入接口與供電系統(tǒng)的電力輸出接口連接，所述充電單元的高 壓開關(guān)柜投入運行，所述管理單元自動或人為操作發(fā)出指令使與所述儲能單元連接的切換 端進行切換，使所述多個儲能單元的第一個儲能單元與所述供電系統(tǒng)連接，所述供電系統(tǒng) 提供的電能經(jīng)過所述充電單元的變壓器和所述變流單元，并給所述多個儲能單元的第一個 儲能單元充電，直至所述第一個儲能單元充滿；
[0019] 所述管理單元的監(jiān)控端檢測到所述第一個儲能單元充滿時，所述管理單元自動或 人為操作發(fā)出指令使與所述儲能單元連接的切換端進行切換，使所述多個儲能單元的第二 個儲能單元與所述供電系統(tǒng)連接，所述供電系統(tǒng)提供的電能經(jīng)過所述充電單元的變壓器和 所述變流單元，給所述多個儲能單元的第二個儲能單元充電；
[0020] 以此類推，所述切換單元不斷切換直至所有儲能單元充滿電能，當所述管理單元 的監(jiān)控端檢測到所述多個儲能單元全部充滿電能時，所述管理單元自動或人為操作發(fā)出指 令讓所述切換單元復(fù)位并停止充電；
[0021] 用電負荷需要在高峰期使用電能且儲能系統(tǒng)與用電負荷已經(jīng)連接，所述管理單元 自動或人為操作發(fā)出指令使與所述儲能單元連接的切換端進行切換，使所述多個儲能單元 的第一個儲能單元與用電負荷連接，由所述多個儲能單元的第一個儲能單元提供電能并經(jīng) 過所述變流單元后供所述用電負荷使用；
[0022] 所述管理單元的監(jiān)控端檢測到所述多個儲能單元的第一個儲能單元儲存的電能 耗盡時，所述管理單元自動或人為操作發(fā)出指令使與所述儲能單元連接的切換端進行切 換，使所述多個儲能單元的第二個儲能單元與用電負荷連接，由所述多個儲能單元的第二 個儲能單元提供電能并經(jīng)過所述變流單元后供所述用電負荷使用；
[0023] 以此類推，直至用電負荷不需要使用電能或當所述管理單元的監(jiān)控端檢測到所述 多個儲能單元所儲存電能全部耗盡時，所述管理單元自動或人為操作發(fā)出指令讓所述切換 單元復(fù)位并停止供電。
[0024] 本發(fā)明采用一種較大功率的多儲能單元、可切換使用的電力儲能系統(tǒng)，改變了現(xiàn) 有電力儲能系統(tǒng)一個管理單元控制一個儲能單元的設(shè)計，讓一個管理單元控制多個儲能單 元，使整個系統(tǒng)的運行效率比原來提高數(shù)倍，但制造成本增加卻較少，大大降低了企業(yè)的運 行成本且符合國家節(jié)能減排的政策，具有廣泛的應(yīng)用前景。若本發(fā)明的電力儲能系統(tǒng)設(shè)計 成一個管理單元控制六個1MW的儲能單元，總制造成本