一种智能错峰储能系统

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种智能错峰储能系统。本申请的储能系统不需要双向逆变器，能够有效解决通信基站内用户侧的错峰储能问题。

背景技术

随着储能、光伏和风能等新能源行业的深入发展，多种新能源相互融合，形成互补能源站。互补能源站包括风电储能发电站、光电储能发电站、风光储能发电站等。而随着储能行业的快速发展，储能系统在不同场景(例如发电侧、输电侧、用户侧等)的使用都有大量需求。

中国通信基站的数量尤其庞大。国内通信基站每年的用电费用达数百亿，因此，在用户侧做调峰错峰具有重要意义。目前，现有的错峰储能系统一般采用双向逆变器、使用交流耦合的方式，但是，经过双向逆变器，错峰调峰调节的效率低下，很难满足实际使用的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能错峰储能系统，以解决现有的错峰储能系统采用交流耦合的方式，经过双向逆变器后错峰调峰调节的效率低下、很难满足实际使用的需要等技术问题。本申请不需要双向逆变器，错峰调峰调节效率高，能够满足实际使用的需要。

为实现上述目的，本发明实施例提供一种智能错峰储能系统，包括机架、设置于所述机架内的配电盒和多个设置于所述机架内的电池箱，所述配电盒设置于所述电池箱的上方；多个所述电池箱自上而下排列设置；

所述配电盒内设置有霍尔传感器、正极铜排、负极铜排和空气开关，所述负极铜排与所述空气开关连接；所述机架上还设置有配电盒盖，所述配电盒盖盖合于所述配电盒上；所述配电盒盖的内侧设置有与所述霍尔传感器连接的电能表，所述电能表的电源线分别与所述正极铜排、所述负极铜排连接；

每个所述电池箱的正极与所述正极铜排连接，每个所述电池箱的负极与所述空气开关连接；相邻两个所述电池箱的通讯端口通过网线(优选为CAT5网线)连接。

作为优选的实施方式，所述配电盒与所述电池箱之间、相邻的两个所述电池箱之间均设置有间隙。

作为优选的实施方式，所述配电盒盖的内侧设置有安装导轨，所述安装导轨上设置有工业智能物联网关；所述工业智能物联网关的电源线分别与所述正极铜排、所述负极铜排连接。

作为优选的实施方式，所述工业智能物联网关上设置有两个RS485端口，其中一个所述RS485端口(通过通讯线)与所述电能表连接，另一个所述RS485端口(通过通讯线)与靠近所述配电盒的电池箱连接。具体的，靠近所述配电盒的电池箱(即顶部电池箱)的一路网线引出两根通讯线连接于工业智能物联网关的一个RS485端口上。

作为优选的实施方式，所述工业智能物联网关通过4G移动网络和以太网络连接至物联网云平台。

作为优选的实施方式，所述电能表卡接于安装导板上，所述安装导板通过螺栓固定于所述配电盒盖的内侧。

作为优选的实施方式，所述电能表为电子式直流电能表；所述电池箱为具有通讯下发控制输出电压功能的电池箱；所述配电盒为具有电气保护功能的配电盒。

作为优选的实施方式，所述配电盒盖的一侧通过转轴固定于所述机架上，另一侧通过螺丝固定于所述机架上。

作为优选的实施方式，所述机架上设置有多层与所述电池箱相适配的安装架，所述电池箱设置于所述安装架上，且所述电池箱与所述安装架一一对应设置。一般的，电池箱通过螺栓固定于安装架上，机架能够满足电池箱的承重并方便电池箱的安装。

作为优选的实施方式，所述机架的顶部设置有两个线缆孔，所述机架的底部设置有机架固定孔。通过膨胀螺丝与机架固定孔的配合，可以将机架进行有效固定。

作为优选的实施方式，外接直流电源的正极线穿过其中一个所述线缆孔与所述正极铜排连接，外接直流电源的负极线穿过另一个所述线缆孔与所述负极铜排连接。

作为优选的实施方式，每个所述电池箱的端板的外侧面(即远离电芯单元的侧面)上均设置有鱼骨散热结构。通过设置鱼骨散热结构，提升了电池箱的散热效率，使得端板具备良好的导热性能，不需要增加散热风扇，即可满足正常的充电/放电散热需求，又能保证外观协调和外观新颖。

作为优选的实施方式，所述鱼骨散热结构包括多根平行鱼骨和多根斜向鱼骨；相邻的所述平行鱼骨之间设置有第一凹陷，相邻的所述斜向鱼骨之间设置有第二凹陷。通过设置第一凹陷和第二凹陷，能够起到更好的导热性能。

作为优选的实施方式，所述平行鱼骨与所述斜向鱼骨相交形成的夹角为锐角。

本发明提出的技术方案中，具有以下有益效果：

(1)通过本申请的智能错峰储能系统，不仅可以为用户节约电费开支，还可以在停电时自动无缝切换为备用电源模式，系统智能化程度高，能实时采集运行数据，根据运行状态自适应地调节运行模式，无需人工干预，减少运维成本；本申请的储能系统采用一体化设计，集成度高，能够有效降低产品能耗成本，经济收益明显；并且，系统安全性高，各电气设备和系统都具备多重保护，大数据云平台可以通过信息技术(网络技术)实时处理和分析运行数据，使储能系统稳定运行并提供安全、清洁、可靠、便宜的电能。此外，本申请系统可以集成光伏和风能，引入节电储能于一体。

(2)本申请的智能错峰储能系统使用直流耦合的方式，不需要双向逆变器，减少了双向逆变器的设备成本，能够实现错峰储能功能，有效提高了系统转换效率。本申请中的机架、配电盒和电池箱通过螺丝固定，方便生产组装，也便于设备出现问题时进行拆卸返修。

附图说明

图1为本发明的一实施例的智能错峰储能系统的结构示意图；

图2为图1的智能错峰储能系统另一角度的结构示意图；

图3为图2的智能错峰储能系统的配电盒的内部结构示意图；

图4为图1的智能错峰储能系统的配电盒盖的结构示意图；

图5为图1的智能错峰储能系统的电池箱的结构示意图；

图6为图1的智能错峰储能系统的机架的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

具体的，如图1-4所示，本发明实施例提供一种智能错峰储能系统，包括机架10、设置于所述机架10内的配电盒20和多个设置于所述机架10内的电池箱30，所述配电盒20设置于所述电池箱30的上方；多个所述电池箱30自上而下排列设置；

所述配电盒20内设置有霍尔传感器21、正极铜排22、负极铜排23和空气开关24，所述负极铜排23与所述空气开关24连接；所述机架10上还设置有配电盒盖40，所述配电盒盖40盖合于所述配电盒20上；所述配电盒盖40的内侧设置有与所述霍尔传感器21连接的电能表41，所述电能表41的电源线分别与所述正极铜排22、所述负极铜排23连接；

每个所述电池箱30的正极与所述正极铜排22连接，每个所述电池箱30的负极与所述空气开关24连接；相邻两个所述电池箱30的通讯端口(图中未标识)通过网线(图中未标识，优选为CAT5网线)连接。

作为优选的实施方式，所述配电盒20与所述电池箱30之间、相邻的两个所述电池箱30之间均设置有间隙。

作为优选的实施方式，所述配电盒盖40的内侧设置有安装导轨42，所述安装导轨42上设置有工业智能物联网关43；所述工业智能物联网关43的电源线分别与所述正极铜排22、所述负极铜排23连接。

作为优选的实施方式，所述工业智能物联网关43上设置有两个RS485端口(图中未标识)，其中一个所述RS485端口(通过通讯线)与所述电能表41连接，另一个所述RS485端口(通过通讯线)与靠近所述配电盒20的电池箱30连接。具体的，靠近所述配电盒20的电池箱30(即最顶部电池箱)的一路网线引出两根通讯线连接于工业智能物联网关43的一个RS485端口上。

作为优选的实施方式，所述工业智能物联网关43通过4G移动网络和以太网络连接至物联网云平台(图中未标识)。

作为优选的实施方式，所述电能表41卡接于安装导板44上，所述安装导板44通过螺栓固定于所述配电盒盖40的内侧。

作为优选的实施方式，所述电能表41为电子式直流电能表；所述电池箱30为具有通讯下发控制输出电压功能的电池箱；所述配电盒20为具有电气保护功能的配电盒。

作为优选的实施方式，所述配电盒盖40的一侧通过转轴(图中未标识)固定于所述机架10上，另一侧通过螺丝45固定于所述机架10上。

作为优选的实施方式，如图6所示，所述机架10上设置有多层与所述电池箱30相适配的安装架11，所述电池箱30设置于所述安装架11上，且所述电池箱30与所述安装架11一一对应设置。一般的，电池箱30通过螺栓固定于安装架11上，机架10能够满足电池箱30的承重并方便电池箱30的安装。

作为优选的实施方式，所述机架10的顶部设置有两个线缆孔12，所述机架10的底部设置有机架固定孔13。通过膨胀螺丝与机架固定孔13的配合，可以将机架10进行有效固定。

作为优选的实施方式，外接直流电源(图中未标识)的正极线穿过其中一个所述线缆孔12与所述正极铜排22连接，外接直流电源的负极线穿过另一个所述线缆孔12与所述负极铜排23连接。

作为优选的实施方式，如图5所示，每个所述电池箱30的端板31的外侧面(即远离电芯单元的侧面)上均设置有鱼骨散热结构50。通过设置鱼骨散热结构50，提升了电池箱30的散热效率，使得端板31具备良好的导热性能，不需要增加散热风扇，即可满足正常的充电/放电散热需求，又能保证外观协调和外观新颖。

作为优选的实施方式，所述鱼骨散热结构50包括多根平行鱼骨51和多根斜向鱼骨52；相邻的所述平行鱼骨51之间设置有第一凹陷511，相邻的所述斜向鱼骨52之间设置有第二凹陷521。通过设置第一凹陷511和第二凹陷521，能够有效增加端板31的表面积，从而能够起到更好的导热性能。

作为优选的实施方式，所述平行鱼骨51与所述斜向鱼骨52相交形成的夹角为锐角。这样，在保证端板31支撑强度的同时，能够起到更好的导热性能。

在本申请实施例中，不需要双向逆变器，将本申请的储能系统直接接入直流电源母排后，使用直流耦合的方式即可；这样，能够减少系统硬件成本，实现错峰储能功能。本申请储能系统可以远程监控及设置本地参数信息，可以将本申请储能系统设置输出与直流电源相同电压等级的电压，对原系统设备不会造成影响。在本申请实施例中，霍尔传感器安装在配电盒上，正极总线接线前从霍尔传感器中穿过。

配电盒内还可以设置计量设备等，计量设备可以计量单路正反向电量，并具有分时计量功能，上报尖峰平谷时段的电量；计量设备也可以测量主回路的充放电电量，具备双向计量功能。

在本申请实施例结构中，电池箱可以监测电芯的电压、电流、电芯温度和SOC等信息，上报给工业智能物联网关，并由状态指示灯显示电池剩余电量和充放电状态。在电芯出现电压、电流、温度等模拟量超过安全保护门限的情况时，将停止系统运行，同时上报保护信息，并在状态指示灯显示红灯警告。

本申请的电池箱30内还可以设置双向升降压逆变器(可以实现升压或降压的双向调节)，双向升降压逆变器(图中未标识)设置于电池箱30内的BMS板上，该BMS板与电池箱30连接。通过双向升降压逆变器，可以控制充放电的启停，并转换BUS输出电压，改变电池(电芯单元)输出电压随容量降低而下降的特性，让电池(电芯单元)的放电电压恒定。利用放电电压恒定的特性，控制电池(电芯单元)在不同时段输出不同的稳定电压值，实现控制电池(电芯单元)在不同时段的充放电策略。

工业智能物联网关可以通过4G移动网络和以太网络，连接至指定的物联网云平台，通过RS485通讯获取电池箱和电子式直流电能表的数据信息，按照MQTT协议上报给物联网云平台。工业智能物联网关可以通过物联网云平台远程控制数据上报频率，或整十分上报数据，以满足不同需求。并且，工业智能物联网关可以存储部分离线数据，在网络正常且收到指令时，上报历史数据。

此外，工业智能物联网关可以接收物联网云平台分时采集和削峰填谷的指令信息，在指定时间下发指令控制电池箱升降电压和充放电，以实现削峰填谷的功能；同时，工业智能物联网关可以接收物联网云平台远程一键启停的指令，中断电池箱错峰填谷，实现计划停电时备电功能。

工业智能物联网关和电池箱可以进行OTA升级，以修复BUG、修改参数或增添新功能。工业智能物联网关可以HTTP协议从物联网云平台下发的URL处下载固件，并具备MD5和CRC校验功能，验证从物联网云平台下载和电池箱接收的固件正确性。升级过程中出现问题导致失败，可自动退出升级，并恢复以往的版本，上报错误信息，不影响正常使用。

电子式直流电能表通过霍尔传感器测量储能系统的电流，并可接采集线测量正负铜排的电压数据；电子式直流电能表能够计量正负充放电量，并且具有分时计量功能，可计量不同峰谷时段的电量，并通过RS485接口进行数据交换。

本发明提出的技术方案中，具有以下有益效果：

(1)通过本申请的智能错峰储能系统，不仅可以为用户节约电费开支，还可以在停电时自动无缝切换为备用电源模式，系统智能化程度高，能实时采集运行数据，根据运行状态自适应地调节运行模式，无需人工干预，减少运维成本；本申请的储能系统采用一体化设计，集成度高，能够有效降低产品能耗成本，经济收益明显；并且，系统安全性高，各电气设备和系统都具备多重保护，大数据云平台可以通过信息技术(网络技术)实时处理和分析运行数据，使储能系统稳定运行并提供安全、清洁、可靠、便宜的电能。此外，本申请系统可以集成光伏和风能，引入节电储能于一体。

(2)本申请的智能错峰储能系统使用直流耦合的方式，不需要双向逆变器，减少了双向逆变器的设备成本，能够实现错峰储能功能，有效提高了系统转换效率。本申请中的机架、配电盒和电池箱通过螺丝固定，方便生产组装，也便于设备出现问题时进行拆卸返修。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。