基于储能逆变的一种错峰用电节能装置的研制与应用

1、    基于储能逆变的一种错峰用电节能装置的研制与应用    徐丽春谭柯张东杨代民关键词：储能式逆变节能装置;系统结构;工作原理目前，全国居民用户都实行了按月抄表并结算电费，当累计用电量达到年度阶梯电量分档基数临界点后，即开始实行阶梯加价。采用本项目研究的节能控制设备，创新点在于上半部相当于智能电表、下半部相当于储能式逆变器装置、根据显示电量，时间，再控制一个逆变器和充电器。作为家庭用时，晚上可错峰时间用电网电向设备充电，把电储存起来，其他时间段由该设备向家庭供电，避开高峰期.延伸到可以和太阳能，风能并网使用。储能式逆变器节能装置的系统研究本项目研究的储

2、能式节能装置，作为一般家庭使用，峰值功率3000千瓦，按1000千瓦工作4小时，即4000千瓦时。考虑到可设置充放电时间及市电与逆变器的切换，需要设计一款自动充电、逆变的节能装置，即从市电充电>电池组>用户的模式，充电效率考虑为9 5%，逆变效率考虑为9 5%，故总体变换效率为0.95*0.95=0.90%，而一般供电部门是8：0022：00共14小时称为峰段，执行峰电价为0.568元/kwh;22：00次日8：00共10个小时称为谷段，执行谷电价为0.288元/kwh。高峰用电，一般指用电单位较集中，供电紧张时的用电，价格差了50%多，减去10%的损耗，还有40%的差价，即理论上

3、可节约40%的电费。这就是该课题研究的意义所在。方案确定主要技术指标及主要器件选型（1）供电电源。输入电源电压ac 2 2 0v±2 0% 5 0h z 功耗10w;（ 2 ） 输出脉冲电流 电压。电流：01 5 a （ 峰值）;电压：220v±5%;最大功率3kw。（3）输出脉冲波形和占空比：输出波形：方波;占空比：50%（4）监控功能。具有电流电压监控和脉冲宽度监控功能。根据上面的假设，我们按满足一个家庭使用选择主要器件，如下：电池组：72v锂电组，按4000千瓦时计算，选72v55ah。充电器：额定充电电压72v 充电电流10a，额定充电功率1000w。4小时充满电池

4、。高效率逆变器组，额定功率3000w，最大峰值功率6000千瓦，选用72v额定电压（与锂电池配套）。2.2主要技术方案本设计考虑整体性和可移动搬运方便，设计为箱式小车模式。因plc系统时间运行时误差较大，故包括用网络时钟校验时间的方案，网络时钟使用无线发送模块与plc控制器（含无线接收器）通讯，进行时间的校准。plc控制器通过控制接触器可与充电器、逆变器、电网、市电连接，逆变器一端与电池连接，另一端通过切换接触器与家庭用电设备连接，市电接触器与充电器连接，再连到电池，储能式逆变节能控制装置结构图如图1所示。图1 储能式逆变节能装置控制装置结构图储能式逆变节能装置主要结构本设计为箱式小车模式，主

5、控制器采用西门子smart st20plc，通讯模块为西门子plc模块cm01，直流电流、电压采样采用西门子plc_4ad模拟模块，触摸屏采用mcgs金属版的10寸触摸屏。面板上包括电池状态指示器、钥匙开关、触摸屏、逆变器启动输出按钮、逆变停止输出按钮、逆变输出指示灯、市电输出指示灯。主要设置有输出电压、电流显示控制仪表、输出状态指示，显示整流、逆变和正常工作状态。内部布局及面板布置详见图2及图3。图2 储能式逆变器主要结构图图3 储能式逆变器面板主要功能图储能式逆变节能装置电路设计储能式逆变节能装置电源部分接线设计。本项目研制的储能式逆变节能分电源部分和电控两个部分、电源部分包括充电继电器、

6、逆变继电器、24v电源、电源输出接触器、充电器和锂电池组成。详细电路如下：图4 储能式逆变节能装置电源部分接线图储能式逆变节能装置电气控制部分设计。电气控制部分包括：触摸屏、plc、plc_ad模块、串口、无线通讯模块、网络时钟，详细接线图如下：图5 储能式逆变节能装置控制系统接线图储能式逆变节能装置流程控制设计。电路设计监控时间的设计，采用时间专用芯片，自带电池，温控晶振，通过网络时钟自动校准，年误差在1s内，通过网络传给plc，充电、放电电流通过采用电阻，由可编程控制器智能控制，带过流过压保护，并在错峰时间内自动启动;逆变供家庭使用，错峰时间自动启停，并防止过度放电伤害蓄电池。自动稳压功能设计，在160v260v范围内自动稳压到220v正负5%，保护家用电器。特别是农村有些电压低的地方，有很好的作用。采用igbt自斩波技术，p