一种集装箱式柴储微网电站储能系统

技术领域

本发明涉及电子信息技术领域，具体为一种集装箱式柴储微网电站储能系统。

背景技术

储能电站是指将电力资源可以进行合理与安全的方式进行收集利用的供配电系统，而目前的电站储能系统不全面，不能实现部分的隧道与岛屿的偏远无电地区，且功率限制大，受到当地的环境影响大。

发明内容

本发明提供一种集装箱式柴储微网电站储能系统，可以有效解决上述背景技术中提出目前的电站储能系统不全面，不能实现部分的隧道与岛屿的偏远无电地区，且功率限制大，受到当地的环境影响大的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种集装箱式柴储微网电站储能系统，包括储能系统：从电池至储能双向变流器之间的所有电气设备，包括储能双向变流器、电池组，电池架、电池管理模块、保护模块；

柴油发电机系统：柴油发电机组；

能量管理系统：包含数据采集装置、服务器；

交流配电系统：柴油微电网配电模块；

防雷接地系统：包含直流侧防雷措施和交流侧防雷措施。

根据上述技术方案，所述交流配电系统配电设计400V母线，储能系统和柴油发电机系统可以同时给负荷供电，其工作模式为两种。

根据上述技术方案，工作模式一：

(1)储能系统作为电压源，为400V母线提供电压和频率；

(2)启动柴油发电机系统，此时柴油机作为电流源，跟踪400V母线的频率和相位并网；

(3)此时，柴油发电机系统和储能系统一起给负荷供电；

(4)储能系统和柴油发电机系统同时供电的时候，建议柴油机组以恒功率输出，工作在最优的经济工作状态下，储能系统实时调节功率，满足负荷的变化需求，即：P负荷＝P储能+P柴油。

根据上述技术方案，工作模式二:

(1)柴油机组作为电压源，为400V母线提供电压和频率；

(2)启动储能系统，此时储能系统处于并网模式，作为电流源，跟踪400V母线的频率和相位并网；

(3)此时，柴油发电机系统和储能系统一起给负荷供电；

(4)储能系统和柴油发电机系统同时供电的时候，建议柴油发电机系统以恒功率输出，工作在最优经济工作状态下，储能系统实时调节功率，满足负荷的变化需求，P负荷＝P储能+P柴油。

根据上述技术方案，所述交流配电系统的操作步骤如下：

(1)上电：

断路器闭合、高压箱内置DCDC启动、电池管理模块主控板24V上电，主控板控制电池箱内从控板上电；

低压24V上电后，BMS自检，自检完成无误后，电池系统高压控制箱上的绿色“RUN”灯闪烁，BMU控制预充电继电器吸合，HV2+电压大于或等于电池总电压的95％时，预充完成，吸合总正继电器和充电继电器，50mS后断开预充电继电器，电池系统充放电回路正常，BMS进入正常工作状态，在低电压保护状态下，电池系统断开总正继电器，电池系统只允许充电，禁止放电，此时，柴油发电机系统通过PCS对电池系统充电，非低电保护状态下，电池系统处于既可充电也可放电的状态，同时将电池系统的状态信息实时上报；

(2)充电：

柴油发电机组供电的情况下，PCS在给电池系统充电的同时，给负载供电，将电池状态信息实时上报，电池系统处于低电状态时柴油发电机组通过PCS对电池系统充电；

(3)放电：

除电池欠压断开主正继电器外，电池系统的主正继电器一直处于闭合状态，柴油发电机组停止发电或调度需要电池系统放电的情况下，电池系统自动进入放电状态，为负载提供电能，实现供电“零”切换，当电池处于不可放电状态时，主正继电器断开，电池无输出，当电池系统总电压低于655.2V或单体电池电压低于2.6V时，电池系统自动断开放电继电器，停止放电，脱扣器脱扣，保护电池；

(4)并网放电：

在柴油发电机系统供电的情况下，如果PCS检测到负载端供电不足，PCS将主动进行DC/AC转换，将电池系统的能量转换成交流电给负载供电。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，项目设计采用磷酸铁锂电池储能和柴油机发电的柴储系统为用户供电，采用储能系统与柴油发电机系统互补的供电方式，为负载提供安全、可靠、稳定的电力。

其中柴油发电机系统作为微网电站运行状态下的主电源，储能系统存储柴油发电机系统的充电能量，当储能系统充满电时，柴油发电机系统停止发电，由储能系统向负载供电，当储能系统电量不足时，启动柴油发电机系统给负载供电，同时对储能系统充电。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的微网电站工作原理示意图；

图2是本发明的配电系统设计示意图；

图3是本发明的电气原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-3所示，本发明提供技术方案，一种集装箱式柴储微网电站储能系统，包括储能系统：从电池至储能双向变流器之间的所有电气设备，包括储能双向变流器、电池组，电池架、电池管理模块、保护模块；

柴油发电机系统：柴油发电机组；

能量管理系统：包含数据采集装置、服务器；

交流配电系统：柴油微电网配电模块；

防雷接地系统：包含直流侧防雷措施和交流侧防雷措施。

根据上述技术方案，电池组采用20呎集装箱，配有吊点，方便起重机装卸。单台整体尺寸、高度、重量满足7.5m运输车运输。20呎集装箱门窗满足结构强度要求及人员逃生要求；

20呎集装箱涂装，防锈底漆，两遍面漆，面漆为浅绿色防锈漆，喷涂logo，颜色蓝色；

电池系统采用安装快捷、操作简单、维护方便的设计方案，产品已经广泛应用于大中型储能电站、机场移动电源车、数据中心(IDC)、轨道交通牵引车、大型不间断电源等场景，是成熟的储能系统产品。

根据上述技术方案，交流配电系统配电设计400V母线，储能系统和柴油发电机系统可以同时给负荷供电，其工作模式为两种。

根据上述技术方案，工作模式一：

(1)储能系统作为电压源，为400V母线提供电压和频率；

(2)启动柴油发电机系统，此时柴油机作为电流源，跟踪400V母线的频率和相位并网；

(3)此时，柴油发电机系统和储能系统一起给负荷供电；

(4)储能系统和柴油发电机系统同时供电的时候，建议柴油机组以恒功率输出，工作在最优的经济工作状态下，储能系统实时调节功率，满足负荷的变化需求，即：P负荷＝P储能+P柴油。

根据上述技术方案，工作模式二:

(1)柴油机组作为电压源，为400V母线提供电压和频率；

(2)启动储能系统，此时储能系统处于并网模式，作为电流源，跟踪400V母线的频率和相位并网；

(3)此时，柴油发电机系统和储能系统一起给负荷供电；

(4)储能系统和柴油发电机系统同时供电的时候，建议柴油发电机系统以恒功率输出，工作在最优经济工作状态下，储能系统实时调节功率，满足负荷的变化需求，P负荷＝P储能+P柴油。

根据上述技术方案，交流配电系统的操作步骤如下：

(1)上电：

断路器闭合、高压箱内置DCDC启动、电池管理模块主控板24V上电，主控板控制电池箱内从控板上电；

低压24V上电后，BMS自检，自检完成无误后，电池系统高压控制箱上的绿色“RUN”灯闪烁，BMU控制预充电继电器吸合，HV2+电压大于或等于电池总电压的95％时，预充完成，吸合总正继电器和充电继电器，50mS后断开预充电继电器，电池系统充放电回路正常，BMS进入正常工作状态，在低电压保护状态下，电池系统断开总正继电器，电池系统只允许充电，禁止放电，此时，柴油发电机系统通过PCS对电池系统充电，非低电保护状态下，电池系统处于既可充电也可放电的状态，同时将电池系统的状态信息实时上报；

(2)充电：

柴油发电机组供电的情况下，PCS在给电池系统充电的同时，给负载供电，将电池状态信息实时上报，电池系统处于低电状态时柴油发电机组通过PCS对电池系统充电；

(3)放电：

除电池欠压断开主正继电器外，电池系统的主正继电器一直处于闭合状态，柴油发电机组停止发电或调度需要电池系统放电的情况下，电池系统自动进入放电状态，为负载提供电能，实现供电“零”切换，当电池处于不可放电状态时，主正继电器断开，电池无输出，当电池系统总电压低于655.2V或单体电池电压低于2.6V时，电池系统自动断开放电继电器，停止放电，脱扣器脱扣，保护电池；

(4)并网放电：

在柴油发电机系统供电的情况下，如果PCS检测到负载端供电不足，PCS将主动进行DC/AC转换，将电池系统的能量转换成交流电给负载供电。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明结构科学合理，使用安全方便，项目设计采用磷酸铁锂电池储能和柴油机发电的柴储系统为用户供电，采用储能系统与柴油发电机系统互补的供电方式，为负载提供安全、可靠、稳定的电力。

其中柴油发电机系统作为微网电站运行状态下的主电源，储能系统存储柴油发电机系统的充电能量，当储能系统充满电时，柴油发电机系统停止发电，由储能系统向负载供电，当储能系统电量不足时，启动柴油发电机系统给负载供电，同时对储能系统充电。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。