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浅聊户外储能柜系统的结构和应用

浏览次数:144更新时间:2024-08-19

 

张继冬

安科瑞电气股份有限公司 上海嘉定 201801

摘要: 随着可再生能源的快速发展和户外活动的日益普及,户外储能柜系统作为一种高效、可靠的能源存储解决方案,受到了广泛关注。本文详细探讨了户外储能柜系统的结构组成,包括电池组、电池管理系统、逆变器、控制系统等关键部件,并深入分析了其在户外活动、应急备用电源、偏远地区供电等领域的广泛应用。通过对户外储能柜系统的研究,揭示了其在提升能源利用效率、保障电力供应稳定性方面的重要作用和巨大潜力。

一、引言
在当今能源转型和户外生活需求不断增长的背景下,户外储能柜系统逐渐成为能源领域的一个重要研究方向。它不仅为户外活动提供了便捷的电力支持,还在应急救援、偏远地区供电等方面发挥着关键作用。理解户外储能柜系统的结构和应用,对于推动其进一步发展和优化具有重要意义。
二、户外储能柜系统的结构
(一)电池组
电池组是户外储能柜系统的核心部件,通常采用锂离子电池、铅酸电池或磷酸铁锂电池等。锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等优点,但成本相对较高;铅酸电池成本较低,但能量密度和循环寿命有限;磷酸铁锂电池则在安全性和循环寿命方面表现出色。例如,一些户外储能柜会选用三元锂离子电池,以满足高功率输出和长续航的需求;而对于成本较为敏感的应用场景,可能会选择铅酸电池。
(二)电池管理系统(BMS)
BMS 负责监控电池组的状态,包括电压、电流、温度、剩余电量等参数,并进行均衡管理和保护控制。通过 BMS,可以有效地延长电池寿命、提高电池的安全性和可靠性。例如,当电池温度过高时,BMS 会启动散热系统;当电池电量过低时,BMS 会发出警报并采取保护措施,防止电池过度放电。
(三)逆变器
逆变器将电池组输出的直流电转换为交流电,以满足不同电器设备的使用需求。常见的逆变器类型有正弦波逆变器和修正弦波逆变器,正弦波逆变器输出的电能质量更高,适用于对电源质量要求较高的设备,如精密仪器、医疗设备等;修正弦波逆变器则成本较低,适用于一般的家用电器。
(四)控制系统
控制系统作为整个户外储能柜系统的 “大脑”,负责协调各部件的工作,实现充放电管理、功率控制、故障诊断等功能。它可以根据用户的需求和外部环境条件,智能地调整系统的工作模式,以达到最佳的能源利用效率。
(五)充电系统
户外储能柜的充电方式多样,包括太阳能充电、市电充电、车载充电等。太阳能充电板可以将太阳能转化为电能为储能柜充电,适合在户外阳光充足的环境中使用;市电充电则适用于有市电接入的场所;车载充电方便在移动过程中为储能柜补充电能。
(六)外壳和散热系统
外壳起到保护内部部件、防尘防水的作用,同时需要具备良好的散热性能,以确保系统在工作过程中的温度稳定。散热系统通常采用风扇散热、液冷散热等方式,有效地降低电池组和其他部件的工作温度,提高系统的稳定性和可靠性。
三、户外储能柜系统的应用
(一)户外活动
在露营、徒步、自驾游等户外活动中,户外储能柜可以为手机、相机、电脑、照明设备、电炊具等提供电力支持,让人们在户外也能享受到便捷的现代生活。例如,在露营时,储能柜可以为帐篷内的照明、风扇、音响等设备供电,让露营体验更加舒适;自驾游时,储能柜可以为车载冰箱、电饭煲等电器提供电力,方便在路上烹饪和储存食物。
(二)应急备用电源
在自然灾害、电力故障等突发情况下,户外储能柜可以作为应急备用电源,为照明、通信设备、医疗设备等提供电力保障,提高应急救援的效率和安全性。例如,在地震后,灾区的电力供应可能中断,户外储能柜可以为临时避难所提供照明和充电服务;在医院停电时,储能柜可以为重要的医疗设备提供短暂的电力支持,保障患者的生命安全。
(三)偏远地区供电
在一些偏远地区,电网覆盖不足,户外储能柜可以为当地居民提供基本的电力服务,满足照明、通信、抽水等生活和生产需求。例如,在山区的小村庄,通过安装户外储能柜和太阳能板,可以解决当地居民的用电问题,促进当地的经济发展和社会进步。
(四)移动工作场所
对于一些需要在户外进行工作的行业,如地质勘探、测绘、影视拍摄等,户外储能柜可以为工作设备和工具提供电力支持,提高工作效率和便利性。例如,地质勘探人员可以携带储能柜为仪器设备充电,保证工作的顺利进行;影视拍摄团队可以使用储能柜为灯光、摄像机等设备供电,不受拍摄地点电力条件的限制。

四、安科瑞Acrel-2000MG微电网能量管理系统

(一)概述

Acrel-2000MG储能能量管理系统是安科瑞专门针对工商业储能电站研制的本地化能量管理系统,可实现了储能电站的数据采集、数据处理、数据存储、数据查询与分析、可视化监控、报警管理、统计报表、策略管理、历史曲线等功能。其中策略管理,支持多种控制策略选择,包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、防逆流等。该系统不仅可以实现下级各储能单元的统一监控和管理,还可以实现与上级调度系统和云平台的数据通讯与交互,既能接受上级调度指令,又可以满足远程监控与运维,确保储能系统安全、稳定、可靠、经济运行。

(二)应用场景

适用于工商业储能电站、新能源配储电站。

(三)系统结构

浅聊户外储能柜系统的结构和应用

(四)系统功能

(1)实时监管

对微电网的运行进行实时监管,包含市电、光伏、风电、储能、充电桩及用电负荷,同时也包括收益数据、天气状况、节能减排等信息。

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(2)智能监控

对系统环境、光伏组件、光伏逆变器、风电控制逆变一体机、储能电池、储能变流器、用电设备等进行实时监测,掌握微电网系统的运行状况。

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(3)功率预测

对分布式发电系统进行短期、超短期发电功率预测,并展示合格率及误差分析。

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(4)电能质量

实现整个微电网系统范围内的电能质量和电能可靠性状况进行持续性的监测。如电压谐波、电压闪变、电压不平衡等稳态数据和电压暂升/暂降、电压中断暂态数据进行监测分析及录波展示,并对电压、电流瞬变进行监测。

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(5)可视化运行

实现微电网无人值守,实现数字化、智能化、便捷化管理;对重要负荷与设备进行不间断监控。

浅聊户外储能柜系统的结构和应用

(6)优化控制

通过分析历史用电数据、天气条件对负荷进行功率预测,并结合分布式电源出力与储能状态,实现经济优化调度,以降低尖峰或者高峰时刻的用电量,降低企业综合用电成本。

(7)收益分析

用户可以查看光伏、储能、充电桩三部分的每天电量和收益数据,同时可以切换年报查看每个月的电量和收益。

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(8)能源分析

通过分析光伏、风电、储能设备的发电效率、转化效率,用于评估设备性能与状态。

浅聊户外储能柜系统的结构和应用

(9)策略配置

微电网配置主要对微电网系统组成、基础参数、运行策略及统计值进行设置。其中策略包含计划曲线、削峰填谷、需量控制、新能源消纳、逆功率控制等。

浅聊户外储能柜系统的结构和应用

五、硬件及其配套产品

 

浅聊户外储能柜系统的结构和应用

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六、结论

户外储能柜系统作为一种灵活、高效的能源存储解决方案,其结构的合理性和稳定性直接影响着系统的性能和可靠性。通过不断优化电池技术、提高 BMS 的智能化水平、改进逆变器的性能等,户外储能柜系统将在未来的能源领域发挥更加重要的作用。同时,随着应用场景的不断拓展和用户需求的不断增长,户外储能柜系统的市场前景将十分广阔。在未来的发展中,我们期待户外储能柜系统能够为人们的生活和工作带来更多的便利和保障,为推动能源转型和可持续发展做出更大的贡献。

 

参考文献

[1]张学峰,韩文杰.电网侧独立储能商业模式分析[J].新能源科技,2022(2):31-33.

[2]刘鹏飞,刘云,马小安,呼延钊,刘琛宇.户外商业储能柜系统散热和防护结构的设计与研究[J].兰州:兰州理工大学,2023.

[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2022年05版

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