提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置，其特征在于：包括若干個(gè)鋰離子電池箱，所述鋰離子電池箱的輸出端依次經(jīng)雙向變流器、三相四線制干式變壓器、切換開關(guān)與臺(tái)區(qū)配變二次側(cè)連接；所述鋰離子電池箱由N個(gè)鋰離子電池分管理系統(tǒng)管理，所述的鋰離子電池分管理系統(tǒng)再由一鋰離子電池總管理系統(tǒng)管理，其中N為自然數(shù)。本發(fā)明解決了由于部分農(nóng)網(wǎng)地區(qū)地網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，用電負(fù)荷季節(jié)性陡增，時(shí)常導(dǎo)致臺(tái)區(qū)線路和配變過載，甚至燒毀，供電能力無法保障，對(duì)供電設(shè)施以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面改造經(jīng)濟(jì)上不合算的突出問題。
【專利說明】提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置及其實(shí)現(xiàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于配電網(wǎng)領(lǐng)域，涉及配電自動(dòng)化、鋰離子電池存儲(chǔ)技術(shù)和變流器技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)以及民生用電量也在逐年增加，并且用電需求也呈現(xiàn)多元化趨勢(shì)，對(duì)電力部門的供電要求也越來越高。在國家電網(wǎng)公司所覆蓋的許多農(nóng)網(wǎng)地區(qū)，由于當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，電力供應(yīng)的保障仍然是突出問題，特別是全年用電負(fù)載率低，峰值用電具有時(shí)段性或季節(jié)性，特定時(shí)期內(nèi)尖峰負(fù)荷突出，時(shí)常造成臺(tái)區(qū)線路和配變過載，甚至燒毀，供電能力無法保障。農(nóng)網(wǎng)用戶地域分散，負(fù)荷密度小且地域差別大、負(fù)荷峰谷差大，負(fù)荷季節(jié)性和時(shí)令性強(qiáng)，年最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)低。農(nóng)網(wǎng)負(fù)荷的負(fù)荷密度小，一般為l(Tl00kw/km2，極少超過1000kw/km2。我國農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)約為2000h，村、鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)較多的地區(qū)約為3000h。農(nóng)網(wǎng)有以下特點(diǎn):送電距離遠(yuǎn)，送電功率小，輸送電能偏少，農(nóng)網(wǎng)設(shè)施利用率低，造成農(nóng)網(wǎng)的供電成本偏高、經(jīng)營效益偏低。
[0003]農(nóng)網(wǎng)變電設(shè)備和線路的利用率低，對(duì)供電設(shè)施以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面改造經(jīng)濟(jì)上不合算。因地域差異，農(nóng)業(yè)用電方式或習(xí)慣存在季節(jié)上的差別，具有全年時(shí)令的互補(bǔ)性。通過新技術(shù)的投入，對(duì)實(shí)際供電能力的提高，有助于發(fā)展農(nóng)村或地方經(jīng)濟(jì)，同時(shí)提高電力資源的利用率，提高供電效率。
[0004]解決上述問題的一個(gè)重要手段是引入儲(chǔ)能技術(shù)。近十年來，儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展較快，特別是小型移動(dòng)式儲(chǔ)能電站的出現(xiàn)，對(duì)問題的解決創(chuàng)造了必要條件。移動(dòng)式儲(chǔ)能電站由于具有可移動(dòng)性，根據(jù)用戶在不同時(shí)段用電需求及用電特征，移動(dòng)式儲(chǔ)能電站可以在用電低谷時(shí)期充電，并在日間根據(jù)用戶負(fù)荷的實(shí)時(shí)需求進(jìn)行放電，作為供電電源增大臺(tái)區(qū)的供電能力。同時(shí)，利用儲(chǔ)能電站具有移動(dòng)靈活、就地安裝方便的特點(diǎn)，在不同空間和時(shí)間內(nèi)對(duì)儲(chǔ)能裝置調(diào)配，達(dá)到資源整合和充分利用的目的。移動(dòng)式儲(chǔ)能電站的引入，對(duì)于改善農(nóng)網(wǎng)地區(qū)的供電能力，具有明顯現(xiàn)實(shí)意義。
[0005]近年來，電池儲(chǔ)能技術(shù)和變流器技術(shù)取得了長足進(jìn)步，鋰離子電池的能量密度大、充放電循環(huán)次數(shù)高，隨著單位容量價(jià)格持續(xù)下降，鋰離子電池取代鉛酸電池和鎳氫電池的速度在加快，逐漸成為主流，為基于鋰離子電池的儲(chǔ)能裝置在電力系統(tǒng)的應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是為了解決由于部分農(nóng)網(wǎng)地區(qū)地網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，用電負(fù)荷季節(jié)性陡增，時(shí)常導(dǎo)致臺(tái)區(qū)線路和配變過載，甚至燒毀，供電能力無法保障，對(duì)供電設(shè)施以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面改造經(jīng)濟(jì)上不合算的突出問題。
[0007]本發(fā)明的裝置采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置，其特征在于:包括若干個(gè)鋰離子電池箱，所述鋰離子電池箱的輸出端依次經(jīng)雙向變流器、三相四線制干式變壓器、切換開關(guān)與臺(tái)區(qū)配變二次側(cè)連接；所述鋰離子電池箱由N個(gè)鋰離子電池分管理系統(tǒng)管理，所述的鋰離子電池分管理系統(tǒng)再由一鋰離子電池總管理系統(tǒng)管理，其中N為自然數(shù)。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述鋰離子電池箱17個(gè)串聯(lián)后，由一個(gè)鋰離子電池分管理
系統(tǒng)管理。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的雙向變流器設(shè)置有變流器監(jiān)控系統(tǒng)。
[0010]在本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)和移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)；所述的鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)總線與所述鋰離子電池總管理系統(tǒng)連接；所述鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)、移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)以及變流器監(jiān)控系統(tǒng)由局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互通訊。
[0011]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的鋰離子電池箱的個(gè)數(shù)是根據(jù)季節(jié)性農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷的時(shí)序特征、負(fù)荷密度以及臺(tái)區(qū)供電能力選取的。
[0012]本發(fā)明的方法采用以下方式實(shí)現(xiàn):一種提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟:
1)根據(jù)季節(jié)性農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷的時(shí)序特征、負(fù)荷密度以及臺(tái)區(qū)供電能力，選取移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置的功率和容量；
2)移動(dòng)式電池儲(chǔ)能裝置采用鋰離子電池作為存儲(chǔ)介質(zhì)；
3)根據(jù)鋰離子電池的體積比能量、重量比能量、移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置的設(shè)計(jì)容量、雙向交直流變流器重量和尺寸，將移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置集成至移動(dòng)式車廂廂體內(nèi)；
4)將單體鋰離子電池成組串接，采用分布式管理方法監(jiān)控鋰離子電池運(yùn)行狀態(tài)；
5)通過靜態(tài)開關(guān)和斷路器組合而成的開關(guān)柜，切換移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置的工作模式；
6)將成組串接后的鋰離子電池連接至雙向交直流變流器，再通過三相四線制干式變壓器和開關(guān)柜，連接至臺(tái)區(qū)配變的二次側(cè)。
[0013]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述分布式管理是采用17個(gè)鋰離子電池箱串聯(lián)后，由一鋰離子電池分管理系統(tǒng)進(jìn)行管理，所述的鋰離子電池分管理系統(tǒng)再由一鋰離子電池總管理系
統(tǒng)管理。
[0014]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的雙向變流器設(shè)置有變流器監(jiān)控系統(tǒng)。
[0015]在本發(fā)明一實(shí)施例中，還包括提供鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)和移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)；所述的鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)總線與所述鋰離子電池總管理系統(tǒng)連接；所述鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)、移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)以及變流器監(jiān)控系統(tǒng)由局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互通訊。
[0016]本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)用電季節(jié)性陡增，供電能力無法保障的供電臺(tái)區(qū)，利用各類季節(jié)性負(fù)荷的時(shí)令差異，諸如制茶負(fù)荷、烤煙、烤花生等季節(jié)性負(fù)荷的時(shí)令差異性，相互調(diào)劑使用移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置，提高臺(tái)區(qū)配變的運(yùn)行效率以及對(duì)季節(jié)性負(fù)荷供電能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明的移動(dòng)式鋰離子儲(chǔ)能裝置接線示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的移動(dòng)式鋰離子儲(chǔ)能裝置接入臺(tái)區(qū)示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明的移動(dòng)式鋰離子儲(chǔ)能裝置提高供電能力的功率調(diào)度示意圖。[0020]圖中BMU:鋰離子電池管理單元；DBMS:鋰離子電池分管理系統(tǒng)；CBMS:鋰離子電池總管理系統(tǒng)；PCSSCS:變流器監(jiān)控系統(tǒng)；BSSCS:鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)；CSCS:移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
[0022]請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例提供一種提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置，其特征在于:包括若干個(gè)鋰離子電池箱，所述鋰離子電池箱的輸出端依次經(jīng)雙向交流器、三相四線制干式變壓器、切換開關(guān)與臺(tái)區(qū)配變二次側(cè)連接；所述鋰離子電池箱由N個(gè)鋰離子電池分管理系統(tǒng)管理，所述的鋰離子電池分管理系統(tǒng)再由一鋰離子電池總管理系統(tǒng)管理，其中N為自然數(shù)。
[0023]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述分布式管理是采用17個(gè)鋰離子電池箱串聯(lián)后，由一鋰離子電池分管理系統(tǒng)進(jìn)行管理，所述的鋰離子電池分管理系統(tǒng)再由一鋰離子電池總管理系統(tǒng)管理。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，圖中，所述的雙向交流器設(shè)置有交流器監(jiān)控系統(tǒng)。該裝置還包括鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)和移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)；所述的鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)總線與所述鋰離子電池總管理系統(tǒng)連接；所述鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)、移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)以及交流器監(jiān)控系統(tǒng)由局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互通訊。
[0024]此外，本實(shí)施例提供一種提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置的實(shí)現(xiàn)方法，該方法包括下列步驟:
1)針對(duì)提高對(duì)季節(jié)性負(fù)荷供電能力，提供一種基于移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置解決方案。根據(jù)季節(jié)性農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷的時(shí)序特征、負(fù)荷密度以及臺(tái)區(qū)配變?nèi)萘?，選取移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置的功率和容量；
2)移動(dòng)式電池儲(chǔ)能裝置采用鋰離子電池作為存儲(chǔ)介質(zhì)；
3)根據(jù)鋰離子電池的體積比能量、重量比能量、移動(dòng)式電池儲(chǔ)能裝置的設(shè)計(jì)容量、雙向交直流變流器重量和尺寸，將移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置集成至多套移動(dòng)式車廂廂體內(nèi)；
4)將單體鋰離子電池成組串接，采用分布式管理方法監(jiān)控鋰離子電池運(yùn)行狀態(tài)；
5)通過靜態(tài)開關(guān)，可靈活切換移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置的工作模式；
6)將成組串接后的鋰離子電池連接至雙向交直流變流器，再通過三相四線制干式變壓器和開關(guān)柜，連接至臺(tái)區(qū)配變的二次側(cè)；
7)移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置補(bǔ)償臺(tái)區(qū)配變供電能力以外的負(fù)荷需求，提高臺(tái)區(qū)配變的運(yùn)行效率以及對(duì)季節(jié)性負(fù)荷供電能力。
[0025]請(qǐng)參照?qǐng)D2，圖2是移動(dòng)式鋰離子儲(chǔ)能裝置接入臺(tái)區(qū)示意圖，在圖2中，通過測(cè)取臺(tái)區(qū)配變二次側(cè)的配變注入電流和電壓值，計(jì)算出臺(tái)區(qū)配變的實(shí)時(shí)輸入功率。圖3是移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置提高供電能力的功率調(diào)度示意圖；在圖3中，臺(tái)區(qū)配變供電能力為IOOkW,而用電負(fù)荷的最大值接近180kW，單憑臺(tái)區(qū)配變無法滿足陡增的季節(jié)性用電。通過測(cè)取臺(tái)區(qū)配變的實(shí)時(shí)輸入功率，調(diào)度移動(dòng)式鋰離子儲(chǔ)能裝置的出力，將臺(tái)區(qū)配變的輸入功率控制在IOOkW以下以及SOkW左右，進(jìn)而提高臺(tái)區(qū)配變的運(yùn)行效率以及對(duì)季節(jié)性負(fù)荷供電能力，避免臺(tái)區(qū)配變過載和燒毀。
[0026]本發(fā)明將鋰離子電池、電池管理系統(tǒng)、雙向交直流變流器、移動(dòng)式儲(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)、開關(guān)柜等緊湊集成于移動(dòng)式車廂。在農(nóng)業(yè)用電陡增季節(jié)，靈活調(diào)配，將移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置連接至臺(tái)區(qū)配變二次側(cè)，補(bǔ)償臺(tái)區(qū)配變供電能力以外的負(fù)荷需求，提高臺(tái)區(qū)配變的運(yùn)行效率以及對(duì)季節(jié)性負(fù)荷供電能力，避免了對(duì)供電設(shè)施以及網(wǎng)架結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面升級(jí)改造，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置，其特征在于:包括若干個(gè)鋰離子電池箱，所述鋰離子電池箱的輸出端依次經(jīng)雙向變流器、三相四線制干式變壓器、切換開關(guān)與臺(tái)區(qū)配變二次側(cè)連接；所述鋰離子電池箱由N個(gè)鋰離子電池分管理系統(tǒng)管理，所述的鋰離子電池分管理系統(tǒng)再由一鋰離子電池總管理系統(tǒng)管理，其中N為自然數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置，其特征在于:所述鋰離子電池箱17個(gè)串聯(lián)后，由一個(gè)鋰離子電池分管理系統(tǒng)管理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置，其特征在于:所述的雙向變流器設(shè)置有變流器監(jiān)控系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置，其特征在于:還包括鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)和移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)；所述的鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)總線與所述鋰離子電池總管理系統(tǒng)連接；所述鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)、移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)以及變流器監(jiān)控系統(tǒng)由局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互通訊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置，其特征在于:所述的鋰離子電池箱的個(gè)數(shù)是根據(jù)季節(jié)性農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷的時(shí)序特征、負(fù)荷密度以及臺(tái)區(qū)供電能力選取的。
6.一種提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括以下步驟: 1)根據(jù)季節(jié)性農(nóng)業(yè)用電負(fù)荷的時(shí)序特征、負(fù)荷密度以及臺(tái)區(qū)供電能力，選取移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置的功率和容量； 2)移動(dòng)式電池儲(chǔ)能裝置采用鋰離子電池作為存儲(chǔ)介質(zhì)； 3)根據(jù)鋰離子電池的體積比能量、重量比能量、移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置的設(shè)計(jì)容量、雙向交直流換流器重量和尺寸，將移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置集成至移動(dòng)式車廂廂體內(nèi)； 4)將單體鋰離子電池成組串接，采用分布式管理方法監(jiān)控鋰離子電池運(yùn)行狀態(tài)； 5)通過靜態(tài)開關(guān)和斷路器組合而成的開關(guān)柜，切換移動(dòng)式鋰離子電池儲(chǔ)能裝置的工作模式； 6)將成組串接后的鋰離子電池連接至雙向交直流變流器，再通過三相四線制干式變壓器和開關(guān)柜，連接至臺(tái)區(qū)配變的二次側(cè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述分布式管理是采用17個(gè)鋰離子電池箱串聯(lián)后，由一鋰離子電池分管理系統(tǒng)進(jìn)行管理，所述的鋰離子電池分管理系統(tǒng)再由一鋰離子電池總管理系統(tǒng)管理。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:所述的雙向變流器、設(shè)置有變流器監(jiān)控系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的提高對(duì)農(nóng)網(wǎng)季節(jié)性負(fù)荷供電能力儲(chǔ)能裝置的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于:還包括提供鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)和移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)；所述的鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)經(jīng)總線與所述鋰離子電池總管理系統(tǒng)連接；所述鋰離子電池監(jiān)控系統(tǒng)、移動(dòng)式儲(chǔ)能裝置監(jiān)控系統(tǒng)以及變流器監(jiān)控系統(tǒng)由局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)相互通訊。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK103515973SQ201310489983
【公開日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】范元亮, 陳彬, 鄭高 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司, 國網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院