本发明涉及蓄电池应用领域，尤其涉及大型虚拟化的多种类的蓄电储能和高耗电设施的对电网负荷平衡和移峰填谷效果的应用领域。
背景技术：
近年来，随着人民生活水平的提高和电力负荷的快速增长，电网负荷峰谷差逐步增大，与此同时，随机性、波动性、不可调度性的可再生能源大规模并网，导致电网的调峰问题更加突出，也给电力调度造成一系列的困难。电力系统中电源及输配电设备均按照电网高峰负荷规划建设，但电网高峰负荷持续时间较短，导致为满足高峰负荷需求而规划建设的电力设备资产利用率较低。研究解决电网调峰问题、提高资产利用率是现阶段电网建设面临的一个重要课题。
中国的电源结构以火电为主，大多数常规火电机组能够灵活调节出力的能力不足额定容量的50%，当负荷峰谷差低于火电机组的调整范围时，需要部分小容量机组启停调峰或压火调峰，甚至需投资建设更多的机组并改进火电机组的运行方式来满足调峰需求，从而大幅增加了系统的运行成本。据统计，近年来中国电网负荷的峰谷差为38%～48%，以辽宁电网为例，2011年辽宁电网峰值负荷为22362mw，低谷负荷为12708mw，峰谷差为43.2%。调峰问题是电网运行中的基本问题。启停迅速、运行方式灵活的调峰技术符合电网调峰技术的应用需求。在电力系统常规调峰技术中，相比于火电机组，水电机组启停迅速、运行方式灵活，且调峰深度接近100%，但水电机组的建设受地理条件的限制，不能进行大规模的推广应用。
大规模电池储能系统因其快速响应特性，具有优越的调峰性能，可在用电低谷期作为负荷存储电能，在用电高峰期作为电源释放电能，实现发电和用电间解耦及负荷调节，削减负荷峰谷差，且其建设不受地理条件限制。以锂离子电池、全钒氧化还原液流电池、钠硫电池为代表的电池储能系统，可有效延缓甚至减少电源和电网建设，提高能源利用效率和电网整体资产利用水平，改变现有电力系统的建设模式。
影响储能技术在电力领域规模化应用的主要因素主要包括储能系统规模、技术水平、安全性及经济性。当储能系统的容量达到mw/mwh级规模能力、满足mw/mwh级下的安全性、循环寿命达到5000次及以上、充放电效率达到80%及以上时，储能系统的高成本成为限制其大规模应用的关键因素。
专利申请号201510615651.6的中国发明专利公开了一种基于统一电力市场含蓄电池的虚拟电厂优化调度方法，属于配电网能量优化研究领域。它仅从算法上分析了蓄电池和发电厂运行与电力市场的动态关系，而且仅关注了实体蓄电池技术的应用，并没有考虑其他储能形式的变相充放电设施对电网的作用。
技术实现要素：
本发明提供一种大型虚拟电池充放电系统，能够改变目前常规蓄电池的高成本和充放电次数的限制。特别是云控制平台的参与和大型耗电设施的虚拟蓄电池效应，可以实现几乎无限次的充放电过程和最低的充放电成本，未来必将成为削峰填谷的一种重要技术措施。
本发明解决前述技术问题所采用的技术方案是：一种大型虚拟蓄电池充放电系统，包括区域电网，还包括虚拟大电池系统控制云平台，另外包括大型电储能系统、大型虚拟蓄电系统和分布式充电系统中的一种或几种。所述大型电储能系统、大型虚拟蓄电系统和分布式充电系统通过区域电网互相连接，其控制系统均通过无线或有线通讯连接到控制云平台，云平台根据整个区域电网平衡对电储能、蓄电、充放电设施进行智能化控制。
优选的是，所述的区域电网包括高压输配电网、低压输配电网和直流电网中的一种或几种。
上述任一方案优选的是，所述的虚拟大电池系统控制云平台包括双向智能电表、智能电开关、传感器、区域电网调度信号系统、电池控制器、充放电控制器、虚拟电池控制器。
上述任一方案优选的是，所述的大型电储能系统包括新型蓄电装置和/或动能和压缩能蓄电系统（13）。
上述任一方案优选的是，所述新型蓄电装置包括大型蓄电池站、电磁储能装置、超导储能装置、超级电容储能装置中的一种或几种。，
上述任一方案优选的是，所述动能和压缩能蓄电系统包括压缩空气储能装置和/或飞轮储能装置。
上述任一方案优选的是，所述的大型虚拟蓄电系统包括高耗电的电解铝厂、炼钢厂、部分时段运行的大型转动机械、大型电解设备、矿山的大型电力运输机械和电力采矿机械、大型电动压榨机、大型电力机车、电蓄热装置、电蓄冷装置中的一种或几种。
上述任一方案优选的是，所述的大型虚拟蓄电系统的充电过程，为高耗电设备利用夜间低谷电价时段大量耗电的过程，对于电解铝和炼钢厂就是耗电生产铝和钢的工艺过程，对于电蓄热锅炉和电压缩制冷蓄冷装置，就是利用低谷电生产热水、蒸汽和冷水的过程；所述的大型虚拟蓄电系统的放电过程，为高耗电设备在峰电或平电时段减小耗电量停止运行或减少生产的过程，变向地相当于向电网反向送电。
上述任一方案优选的是，所述的分布式充电系统包括与建筑体结合的充电墙/充电桩，与路灯杆结合的充电装置，与工业园区结合的充电装置，与大型公建商业综合体结合的充电装置，和/或与现有用电设施结合的充电墙。
上述任一方案优选的是，所述建筑体包括商业建筑、居民建筑、工业厂房、酒店或办公楼，所述充电墙挂设在建筑体墙体表面。
上述任一方案优选的是，所述与路灯杆结合的充电装置包括蓄电池和充电桩，所述蓄电池设置在路灯杆内部，所述充电桩设置在路灯杆下部的外壁。
上述任一方案优选的是，相邻的所述与路灯杆结合的充电装置之间通过双向智能电表电连接，所述与路灯杆结合的充电装置和相邻的所述与建筑体结合的充电墙/充电桩通过双向智能电表电连接。
上述任一方案优选的是，所述大型蓄电池站和充电装置的电池类型可以是电化学蓄电池中的锂离子电池，铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池中的一种或几种，也可以是动能储能的飞轮电池。
上述任一方案优选的是，所述大型电储能系统、分布式充电系统分别通过双向智能电表与区域电网连接。
上述任一方案优选的是，大型虚拟蓄电池充放电系统中的各种蓄电设施或虚拟蓄电池的充放电过程受所述虚拟大电池系统控制云平台的控制，各个蓄电池的充电电量和放电电量的计量由双向智能电表完成。
各种充放电装置通过与各电压等级的电网或直流电网连接，通过削峰填谷可以实现降低区域输配电网配置容量的目的，用电高峰时段欠缺的输配电容量由各种蓄热池或其他电储能设施放电满足，夜间用电低谷时段的耗电量由各种蓄电池或其他电储能设施的夜间低谷电价的充电过程消耗掉。
本发明的大型虚拟电池充放电系统，能够改变目前常规蓄电池的高成本和充放电次数的限制。特别是云控制平台的参与和大型耗电设施的虚拟蓄电池效应，可以实现几乎无限次的充放电过程和最低的充放电成本，未来必将成为削峰填谷的一种重要技术措施。
附图说明
图1为本发明的一种大型虚拟蓄电池充放电系统的一优选实施例的示意图。
图示说明：
1-区域电网，2-虚拟大电池系统控制云平台，3-大型蓄电池站，4-与路灯杆结合的充电装置，5-商业建筑，6-居民建筑，7-工业园区，8-大型公建商业综合体，9-工业厂房，10-酒店或办公楼，11-充电墙，12-现有用电设施，13-动能和压缩能蓄电系统，14-电蓄热装置或电蓄冷装置，15-电解铝厂和炼钢厂，16-新型蓄电装置。
具体实施方式
为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例对本发明作更为详细的描述，实施例只对本发明具有示例性作用，而不具有任何限制性的作用；任何本领域技术人员在本发明的基础上作出的非实质性修改，都应属于本发明保护的范围。
实施例1
一种大型虚拟蓄电池充放电系统，包括区域电网1，还包括虚拟大电池系统控制云平台2，另外包括大型虚拟蓄电系统和分布式充电系统。所述大型虚拟蓄电系统和分布式充电系统通过区域电网1互相连接，其控制系统均通过无线或有线通讯连接到控制云平台，云平台根据整个区域电网1平衡对蓄电、充放电设施进行智能化控制。
在本实施例中，所述的区域电网1包括高压输配电网、低压输配电网和直流电网中的一种或几种。
在本实施例中，所述的虚拟大电池系统控制云平台2包括双向智能电表、智能电开关、传感器、区域电网1调度信号系统、电池控制器、充放电控制器、虚拟电池控制器等相关控制硬件及软件。
在本实施例中，所述的大型虚拟蓄电系统包括高耗电的电解铝厂、炼钢厂、部分时段运行的大型转动机械、大型电解设备、矿山的大型电力运输机械和电力采矿机械、大型电动压榨机、大型电力机车、电蓄热装置、电蓄冷装置中的一种或几种。
在本实施例中，所述的大型虚拟蓄电系统的充电过程，为高耗电设备利用夜间低谷电价时段大量耗电的过程，对于电解铝和炼钢厂就是耗电生产铝和钢的工艺过程，对于电蓄热锅炉和电压缩制冷蓄冷装置，就是利用低谷电生产热水、蒸汽和冷水的过程；所述的大型虚拟蓄电系统的放电过程，为高耗电设备在峰电或平电时段减小耗电量停止运行或减少生产的过程，变向地相当于向电网反向送电。
在本实施例中，所述的分布式充电系统包括与建筑体结合的充电墙9/充电桩，与路灯杆结合的充电装置4，与工业园区5结合的充电装置，与大型公建商业综合体6结合的充电装置，和/或与现有用电设施10结合的充电墙。
在本实施例中，所述建筑体包括商业建筑5、居民建筑4、工业厂房7、酒店或办公楼8，所述充电墙9设置在建筑体外壁。
在本实施例中，所述与路灯杆结合的充电装置4包括蓄电池和充电桩，所述蓄电池设置在路灯杆内部，所述充电桩设置在路灯杆下部的外壁。
在本实施例中，相邻的所述与路灯杆结合的充电装置4之间通过双向智能电表电连接，所述与路灯杆结合的充电装置4和相邻的所述与建筑体结合的充电墙/充电桩通过双向智能电表电连接。
在本实施例中，所述分布式充电系统的充电装置的电池类型可以是电化学蓄电池中的锂离子电池，铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池中的一种或几种，也可以是动能储能的飞轮电池。
在本实施例中，所述分布式充电系统通过双向智能电表与区域电网1连接。
在本实施例中，大型虚拟蓄电池充放电系统中的各种蓄电设施或虚拟蓄电池的充放电过程受所述虚拟大电池系统控制云平台2的控制，各个蓄电池的充电电量和放电电量的计量由双向智能电表完成。
各种充放电装置通过与各电压等级的电网或直流电网连接，通过削峰填谷可以实现降低区域输配电网配置容量的目的，用电高峰时段欠缺的输配电容量由各种蓄热池或其他电储能设施放电满足，夜间用电低谷时段的耗电量由各种蓄电池或其他电储能设施的夜间低谷电价的充电过程消耗掉。
实施例2
一种大型虚拟蓄电池充放电系统，包括区域电网1，还包括虚拟大电池系统控制云平台2，另外包括大型电储能系统和分布式充电系统。所述大型电储能系统和分布式充电系统通过区域电网1互相连接，其控制系统均通过无线或有线通讯连接到控制云平台，云平台根据整个区域电网1平衡对电储能、充放电设施进行智能化控制。
在本实施例中，所述的区域电网1包括高压输配电网、低压输配电网和直流电网中的一种或几种。
在本实施例中，所述的虚拟大电池系统控制云平台2包括双向智能电表、智能电开关、传感器、区域电网1调度信号系统、电池控制器、充放电控制器、虚拟电池控制器等相关控制硬件及软件。
在本实施例中，所述的大型电储能系统包括新型蓄电装置16和/或动能和压缩能蓄电系统13。
在本实施例中，所述新型蓄电装置16包括大型蓄电池站3、电磁储能装置、超导储能装置、超级电容储能装置中的一种或几种。
在本实施例中，所述动能和压缩能蓄电系统13包括压缩空气储能装置和/或飞轮储能装置。
在本实施例中，所述的分布式充电系统包括与建筑体结合的充电墙9/充电桩，与路灯杆结合的充电装置4，与工业园区5结合的充电装置，与大型公建商业综合体6结合的充电装置，和/或与现有用电设施10结合的充电墙9。建筑体、工业园区5、建商业综合体等建筑外部设置的充电墙9和充电桩，可以为移动用电设备供电，如电动汽车充电、室外手机充电、移动电源充电等，充电墙9还可以设置在室内，为建筑体内部供电。充电墙9和充电桩为用电设备供电的过程，即用电设备利用夜间低谷电价时段大量耗电，相当于所述的大型虚拟蓄电池充放电系统的充电过程；白天或电网用电高峰时，充电墙9和充电桩停止或减少为用电设备供电，变向地相当于向电网反向送电，实现了所述的大型虚拟蓄电池充放电系统的放电过程。
在本实施例中，所述建筑体包括商业建筑5、居民建筑4、工业厂房7、酒店或办公楼8，所述充电墙9挂设在建筑体墙体表面。
在本实施例中，所述与路灯杆结合的充电装置4包括蓄电池和充电桩，所述蓄电池设置在路灯杆内部，所述充电桩设置在路灯杆下部的外壁。
在本实施例中，相邻的所述与路灯杆结合的充电装置4之间通过双向智能电表电连接，所述与路灯杆结合的充电装置4和相邻的所述与建筑体结合的充电墙9/充电桩通过双向智能电表电连接。
在本实施例中，所述大型蓄电池站3和充电装置的电池类型可以是电化学蓄电池中的锂离子电池，铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池中的一种或几种，也可以是动能储能的飞轮电池。
在本实施例中，所述大型电储能系统、分布式充电系统分别通过双向智能电表与区域电网1连接。
在本实施例中，大型虚拟蓄电池充放电系统中的各种蓄电设施或虚拟蓄电池的充放电过程受所述虚拟大电池系统控制云平台2的控制，各个蓄电池的充电电量和放电电量的计量由双向智能电表完成。
各种充放电装置通过与各电压等级的电网或直流电网连接，通过削峰填谷可以实现降低区域输配电网配置容量的目的，用电高峰时段欠缺的输配电容量由各种蓄热池或其他电储能设施放电满足，夜间用电低谷时段的耗电量由各种蓄电池或其他电储能设施的夜间低谷电价的充电过程消耗掉。
实施例3
一种大型虚拟蓄电池充放电系统，包括区域电网1，还包括虚拟大电池系统控制云平台2，另外包括大型电储能系统和大型虚拟蓄电系统。所述大型电储能系统、大型虚拟蓄电系统通过区域电网1互相连接，其控制系统均通过无线或有线通讯连接到控制云平台，云平台根据整个区域电网1平衡对电储能、蓄电设施进行智能化控制。
在本实施例中，所述的区域电网1包括高压输配电网、低压输配电网和直流电网中的一种或几种。
在本实施例中，所述的虚拟大电池系统控制云平台2包括双向智能电表、智能电开关、传感器、区域电网1调度信号系统、电池控制器、充放电控制器、虚拟电池控制器等相关控制硬件及软件。
在本实施例中，所述的大型电储能系统包括新型蓄电装置16和/或动能和压缩能蓄电系统13。
在本实施例中，所述新型蓄电装置16包括大型蓄电池站3、电磁储能装置、超导储能装置、超级电容储能装置中的一种或几种。，
在本实施例中，所述动能和压缩能蓄电系统13包括压缩空气储能装置和/或飞轮储能装置。
在本实施例中，所述的大型虚拟蓄电系统包括高耗电的电解铝厂、炼钢厂、部分时段运行的大型转动机械、大型电解设备、矿山的大型电力运输机械和电力采矿机械、大型电动压榨机、大型电力机车、电蓄热装置、电蓄冷装置中的一种或几种。
在本实施例中，所述的大型虚拟蓄电系统的充电过程，为高耗电设备利用夜间低谷电价时段大量耗电的过程，对于电解铝和炼钢厂就是耗电生产铝和钢的工艺过程，对于电蓄热锅炉和电压缩制冷蓄冷装置，就是利用低谷电生产热水、蒸汽和冷水的过程；所述的大型虚拟蓄电系统的放电过程，为高耗电设备在峰电或平电时段减小耗电量停止运行或减少生产的过程，变向地相当于向电网反向送电。
在本实施例中，所述大型蓄电池站3的电池类型可以是电化学蓄电池中的锂离子电池，铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池中的一种或几种，也可以是动能储能的飞轮电池。
在本实施例中，所述大型电储能系统通过双向智能电表与区域电网1连接。
在本实施例中，大型虚拟蓄电池充放电系统中的各种蓄电设施或虚拟蓄电池的充放电过程受所述虚拟大电池系统控制云平台2的控制，各个蓄电池的充电电量和放电电量的计量由双向智能电表完成。
各种充放电装置通过与各电压等级的电网或直流电网连接，通过削峰填谷可以实现降低区域输配电网配置容量的目的，用电高峰时段欠缺的输配电容量由各种蓄热池或其他电储能设施放电满足，夜间用电低谷时段的耗电量由各种蓄电池或其他电储能设施的夜间低谷电价的充电过程消耗掉。
实施例4
如图1所示，一种大型虚拟蓄电池充放电系统，包括区域电网1，还包括虚拟大电池系统控制云平台2，另外包括大型电储能系统、大型虚拟蓄电系统和分布式充电系统。所述大型电储能系统、大型虚拟蓄电系统和分布式充电系统通过区域电网1互相连接，其控制系统均通过无线或有线通讯连接到控制云平台，云平台根据整个区域电网1平衡对电储能、蓄电、充放电设施进行智能化控制。
在本实施例中，所述的区域电网1包括高压输配电网、低压输配电网和直流电网中的一种或几种。
在本实施例中，所述的虚拟大电池系统控制云平台2包括双向智能电表、智能电开关、传感器、区域电网1调度信号系统、电池控制器、充放电控制器、虚拟电池控制器等相关控制硬件及软件。
在本实施例中，所述的大型电储能系统包括新型蓄电装置16和/或动能和压缩能蓄电系统13。
在本实施例中，所述新型蓄电装置16包括大型蓄电池站3、电磁储能装置、超导储能装置、超级电容储能装置中的一种或几种。，
在本实施例中，所述动能和压缩能蓄电系统13包括压缩空气储能装置和/或飞轮储能装置。
在本实施例中，所述的大型虚拟蓄电系统包括高耗电的电解铝厂、炼钢厂、部分时段运行的大型转动机械、大型电解设备、矿山的大型电力运输机械和电力采矿机械、大型电动压榨机、大型电力机车、电蓄热装置、电蓄冷装置中的一种或几种。
在本实施例中，所述的大型虚拟蓄电系统的充电过程，为高耗电设备利用夜间低谷电价时段大量耗电的过程，对于电解铝和炼钢厂就是耗电生产铝和钢的工艺过程，对于电蓄热锅炉和电压缩制冷蓄冷装置，就是利用低谷电生产热水、蒸汽和冷水的过程；所述的大型虚拟蓄电系统的放电过程，为高耗电设备在峰电或平电时段减小耗电量停止运行或减少生产的过程，变向地相当于向电网反向送电。
在本实施例中，所述的分布式充电系统包括与建筑体结合的充电墙/充电桩，与路灯杆结合的充电装置4，与工业园区5结合的充电装置，与大型公建商业综合体6结合的充电装置，和/或与现有用电设施10结合的充电墙。
在本实施例中，所述建筑体包括商业建筑5、居民建筑4、工业厂房7、酒店或办公楼8，所述充电墙9挂设在建筑体墙体表面。
在本实施例中，所述与路灯杆结合的充电装置4包括蓄电池和充电桩，所述蓄电池设置在路灯杆内部，所述充电桩设置在路灯杆下部的外壁。
在本实施例中，相邻的所述与路灯杆结合的充电装置4之间通过双向智能电表电连接，所述与路灯杆结合的充电装置4和相邻的所述与建筑体结合的充电墙/充电桩通过双向智能电表电连接。
在本实施例中，所述大型蓄电池站3的电池类型可以是电化学蓄电池中的锂离子电池，铅酸、铅碳、镍氢、镍镉、钠硫、钒液硫、镁、镍锌、锌空气蓄电池中的一种或几种，也可以是动能储能的飞轮电池。
在本实施例中，所述大型电储能系统、分布式充电系统分别通过双向智能电表与区域电网1连接。
在本实施例中，大型虚拟蓄电池充放电系统中的各种蓄电设施或虚拟蓄电池的充放电过程受所述虚拟大电池系统控制云平台2的控制，各个蓄电池的充电电量和放电电量的计量由双向智能电表完成。
各种充放电装置通过与各电压等级的电网或直流电网连接，通过削峰填谷可以实现降低区域输配电网配置容量的目的，用电高峰时段欠缺的输配电容量由各种蓄热池或其他电储能设施放电满足，夜间用电低谷时段的耗电量由各种蓄电池或其他电储能设施的夜间低谷电价的充电过程消耗掉。
本发明的大型虚拟电池充放电系统，能够改变目前常规蓄电池的高成本和充放电次数的限制。特别是云控制平台的参与和大型耗电设施的虚拟蓄电池效应，可以实现几乎无限次的充放电过程和最低的充放电成本，未来必将成为削峰填谷的一种重要技术措施。通过在区域电网1内设置这样的虚拟蓄电池充放电系统，可以极大地减小低压输配电网的设计容量，并且可以最优化的灵活地平衡电网峰谷差。
尽管具体地参考其优选实施例来示出并描述了本发明，但本领域的技术人员可以理解，可以作出形式和细节上的各种改变而不脱离所附权利要求书中所述的本发明的范围。以上结合本发明的具体实施例做了详细描述，但并非是对本发明的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，均仍属于本发明技术方案的范围。