CN116316761A - 一种储能柜和储能*** - Google Patents

Abstract

一种储能柜和储能***，储能柜包括电池簇和储能变流器；电池簇包括电池单元、开关单元和启动单元；开关单元连接于电池单元和储能变流器之间；储能变流器的第一端与储能柜所属储能***中的母线连接。由于所有储能变流器的第一端连接至母线，当储能***中出现已启动的储能柜时，储能变流器第一端的电压会大于第一预设电压，待启动的储能柜中的储能变流器可以通过第一端获取已启动的储能柜输出的电压，并将该电压转换为目标电压后为启动单元供电，启动单元得电后控制开关单元导通，电池单元可以将存储的电能通过储能变流器输出，从而实现储能柜的启动，提升储能柜的黑启动可靠性。

Description

一种储能柜和储能***

技术领域

本申请实施例涉及储能技术领域，具体涉及一种储能柜和储能***。

背景技术

储能***作为能量双向交互的产品，主要用于备用电源、发电侧功率平滑以及用户侧削峰填谷等场景。全网停电或者储能***首次安装时，***处于离网模式，没有交流电接入。由于储能***处于能量交互的核心地位，除了满足国家规定的标准外，黑启动功能也成为了储能***的强制要求，即在离网模式下，储能***能够转为具有独立功率输出的电源，完成对重要设备的供电。

目前，常见的黑启动方式是设置不间断电源(Uninterrupted Power Supply，UPS)，UPS分别与电网和储能***连接，用于在电网未断电之前，存储电网上传输的电能，并在电网断电时，将UPS中存储的电能提供给储能***内的控制器件，控制器件在恢复供电后，控制储能***启动，并将存储的电能重新输出给电网或者负载，实现黑启动。储能***中包括多个储能柜，上述黑启动方式需要UPS拉线到每个储能柜，而UPS与储能柜的连线需要人工操作，接线错误率较大，导致储能柜无法正常启动。

发明内容

本申请实施例提供一种储能柜和储能***，用以提升储能柜的黑启动可靠性。

第一方面，本申请实施例提供了一种储能柜，该储能柜应用于储能***。单个储能柜包括电池簇和储能变流器。

其中，所述电池簇包括电池单元、开关单元和启动单元；所述电池单元包括多个串联的储能电池；所述开关单元连接于所述电池单元和所述储能变流器之间；所述储能变流器的第一端用于与所述储能柜所属储能***中的母线连接，当所述储能变流器的第一端的电压大于第一预设电压时，所述储能变流器用于将所述储能变流器第一端的电压转换为目标电压，并通过所述储能变流器的第二端为所述启动单元供电；所述启动单元用于在接收到所述储能变流器的供电时，并控制所述开关单元导通，以使所述电池单元与所述储能变流器连接。

采用上述储能柜，在电网断电或者储能柜初次安装时，储能柜需要实现启动，构成与电网或者负载之间的连接。由于多个储能柜内部的储能变流器的第一端用于连接母线，当***中的其它储能柜成功启动后，母线上存在电能，待启动的储能柜中储能变流器的第一端也存在电能，因此，待启动的储能柜可以从储能变流器的第一端获取电能，并将获取的电能转换为启动工作所需的目标电压，启动单元得电后控制开关单元闭合实现储能柜的正常启动，从而提升储能柜的黑启动可靠性。

在一种可能的实现方式中，所述启动单元还用于：接收所述电池单元或者交流电源的供电，并控制所述开关单元导通。

采用上述储能柜，外部设置的不间断电源UPS可以作为储能柜连接的外部交流电源，若储能柜与UPS之间的接线正确、且UPS正常时，储能柜中的启动单元可以从UPS上获取供电所需的电能，并控制开关单元导通，实现储能柜的启动。若UPS与储能柜之间的接线错误或者UPS故障时，启动单元还可以从储能柜中的电池单元上获取供电所需的电能，并控制开关单元导通，实现储能柜的启动。

在一种可能的实现方式中，所述启动单元包括：第一供电电路和控制电路。

其中，所述第一供电电路连接于所述储能变流器的第二端和所述控制电路之间，用于在接收到所述储能变流器的供电时，为所述控制电路供电；所述控制电路与所述开关单元连接，用于在接收到所述第一供电电路的供电时，控制所述开关单元导通。

采用上述储能柜，第一供电电路采用储能变流器作为供电电源，当储能***中存在已启动的储能柜时，待启动的储能柜中的储能变流器可以通过第一端从已启动的储能柜上获取电能，并利用获取的电能通过第二端为控制电路供电，从而控制开关单元导通，实现储能柜正常启动，保证储能柜启动的可靠性。

在一种可能的实现方式中，第一供电电路包括第一辅助电源。其中，所述第一辅助电源的第一输入端与所述储能变流器的第二端的正极连接，所述第一辅助电源的第二输入端与所述储能变流器的第二端的负极连接，所述第一辅助电源的输出端与所述控制电路连接，其中，所述储能变流器的第二端的正极可以是储能变流器输出高电平的接口，所述储能变流器第二端的负极可以是储能变流器输出低电平的接口。

采用上述储能柜，当储能***中存在已启动的储能柜时，待启动的储能柜中的储能变流器可以通过第一端获取已启动的储能柜输出的电能，并对接收的电能进行调压或其它处理后通过储能变流器的第二端为第一辅助电源供电，第一辅助电源得电后为控制电路供电，从而控制开关单元导通，实现储能柜启动。

在一种可能的实现方式中，所述第一供电电路还包括：连接在所述储能变流器的第二端的正极和所述第一辅助电源的第一输入端之间的第一二极管，以及连接在所述储能变流器的第二端的负极和所述第一辅助电源的第二输入端之间的第二二极管。

采用上述储能柜，可以通过第一二极管和第二二极管控制储能变流器为启动单元供电过程中电流的流向。

在一种可能的实现方式中，所述第一供电电路还包括：第一开关和第二开关。

其中，所述第一开关和所述第二开关并联连接于所述第一辅助电源的第一输入端和所述电池单元的正极之间；所述第一辅助电源的第二输入端还与所述电池单元的负极连接；当所述第一开关导通时，所述第一供电电路接收所述电池单元的供电；所述第二开关用于当所述第一开关断开时导通，以使所述第一供电电路接收所述电池单元的供电。

采用上述储能柜，第一开关接收到驱动信号后导通，第一开关导通构成电池单元与第一辅助电源的电能传输路径，电池单元可以为第一辅助电源供电，第一辅助电源得电后为控制电路供电，从而使开关单元导通实现储能柜的启动。

在一种可能的实现方式中，所述第一供电电路还包括：连接在所述第二开关与所述电池单元的正极之间的第三二极管，以及连接在所述第一辅助电源的第二输入端与所述电池单元的负极之间的第四二极管。

采用上述储能柜，可以通过第三二极管和第四二极管控制电池单元为第一辅助电源供电过程中电流的流向。

在一种可能的实现方式中，所述启动单元还包括第二供电电路，所述第二供电电路与所述控制电路和交流电源连接，用于接收所述交流电源的供电，并为所述控制电路供电；所述控制电路还用于在接收到所述第二供电电路的供电时，控制所述开关单元导通。

采用上述储能柜，第二供电电路采用交流电源作为供电电源，当外部交流电源正常以及外部交流电源与储能柜之间的接线正确时，外部交流电源可以为启动单元提供启动所需的电能，实现储能柜正常启动。另外，由于第一供电电路和第二供电电路独立工作，可以保证黑启动的可靠性。

在一种可能的实现方式中，所述第二供电电路包括第二辅助电源，所述第二辅助电源的输入端用于与所述交流电源连接，所述第二辅助电源的输出端与所述控制电路连接。

采用上述储能柜，第二辅助电源可以从外部交流电源上获取电能，并为控制电路供电，控制电路得电后可以控制开关单元导通，实现储能柜的黑启动。

在一种可能的实现方式中，所述启动单元用于：当所述交流电源的输出电压大于第二预设电压时，接收所述交流电源的供电。

采用上述储能柜，可以将第二辅助电源的工作所需的最低电压设为第二预设电压，当外部交流电源的输出电压大于第二预设电压时，外部交流电源输出的电压可以满足第二辅助电源对供电电压的需求。

在一种可能的实现方式中，所述第二供电电路还包括连接在所述交流电源与所述第二辅助电源的第一输入端之间的第三开关，以及连接在所述交流电源与所述第二辅助电源的第二输入端之间的第四开关。其中，当所述第三开关和所述第四开关导通时，所述第二供电电路接收所述交流电源的供电。

采用上述储能柜，第三开关和第四开关接收到驱动信号后导通，第三开关和第四开关构成交流电源与第二辅助电源之间的电能传输路径，第二辅助电源可以从外部交流电源上获取电能并为控制电路供电，控制电路得电后控制开关单元导通，从而实现储能柜的黑启动。

在一种可能的实现方式中，所述开关单元包括：第五开关和第六开关。

其中，所述第五开关连接于所述电池单元的正极与所述储能变流器的第二端的正极之间；所述第六开关连接于所述电池单元的负极与所述储能变流器的第二端的负极之间。

在一种可能的实现方式中，所述电池簇还包括：欠压保护电路，所述欠压保护电路的动作电压可以是根据所述电池单元中储能电池的数量进行设置的。

采用上述储能柜，随着储能柜的使用或者储能柜的检修，电池单元中的储能电池的数量可能会发生变化，为了实现储能柜的安全保护，可以在电池簇中设置欠压保护电路，欠压保护电路的动作电压可以根据所述电池单元中储能电池的数量进行设置，来对储能柜的安全保护。

第二方面，本申请实施例提供了一种储能***，该储能***包括多个如第一方面中任一可能的设计中的储能柜和母线，每个储能柜中的储能变流器的第一端连接母线。

在一种可能的实现方式中，所述至少一个储能柜中的储能变流器为DC/DC变换器，所述储能***还包括一个DC/AC变换器，所述DC/DC变换器均与所述DC/AC变换器连接。

第三方面，本申请实施例提供了一种光伏***，该光伏发电***包括：多个光伏组件、DC/DC变换器、DC/AC变换器以及如第二方面中任一可能的设计中的储能***。

其中，所述多个光伏组件与所述DC/DC变换器连接，所述多个光伏组件用于将所述光能转换为第一直流电，并输出给DC/DC变换器；所述DC/DC变换器与DC/AC变换器连接，所述DC/DC变换器用于将所述第一直流电转换为第二直流电，并将所述第二直流电输出给所述DC/AC变换器；所述DC/AC变换器与储能***连接，用于将所述第二直流电转换为交流电，并将所述交流电输出给用电设备或者所述储能***；所述储能***，用于将所述交流电转换为第三直流电并存储，或者将存储的电能转换为所述交流电并输出给所述用电设备。

第四方面，本申请实施例提供了一种供电***，该所述供电***包括：交流电源、至少一个用电设备和如第二方面中任一可能的设计中的储能***。

其中，所述交流电源与所述储能***中的部分或全部储能柜连接，用于从电网上获取电能，并为所述储能***中的部分或者全部储能柜供电；所述储能***与所述至少一个用电设备连接，用于从所述电网上获取电能并存储，或者利用存储的电能为所述至少一个用电设备供电。

上述第二方面至第四方面中任一方面中的任一可能设计可以达到的技术效果，请参照上述第一方面中的任一可能设计可以达到的技术效果描述，这里不再重复赘述。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种光伏***的结构示意图一；

图2为本申请实施例提供的一种光伏***的结构示意图二；

图3为本申请实施例提供的一种储能***的结构示意图一；

图4为本申请实施例提供的一种储能柜的结构示意图一；

图5为本申请实施例提供的一种启动单元的结构示意图一；

图6为本申请实施例提供的一种第一供电电路的结构示意图一；

图7为本申请实施例提供的一种储能柜的结构示意图二；

图8为本申请实施例提供的一种启动单元的结构示意图二；

图9为本申请实施例提供的一种第一供电电路的结构示意图二；

图10为本申请实施例提供的一种第二供电电路的结构示意图一；

图11为本申请实施例提供的一种第二供电电路的结构示意图二；

图12为本申请实施例提供的一种开关单元的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的一种储能***的结构示意图二；

图14为本申请实施例提供的一种储能***的结构示意图三；

图15为本申请实施例提供的一种储能***的结构示意图四；

图16为本申请实施例提供的一种储能***的结构示意图五；

图17为本申请实施例提供的一种储能***的结构示意图六。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请实施例进行详细描述。

为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请作进一步地详细描述。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例或***实施例中。需要说明的是，在本申请的描述中“多个”是指两个或两个以上。鉴于此，本发明实施例中也可以将“多个”理解为“至少两个”。另外，需要理解的是，在本申请的描述中，“第一”、“第二”等词汇，仅用于区分描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性，也不能理解为指示或暗示顺序。

需要指出的是，本申请实施例中“连接”指的是电连接，两个电学元件连接可以是两个电学元件之间的直接或间接连接。例如，A与B连接，既可以是A与B直接连接，也可以是A与B之间通过一个或多个其它电学元件间接连接，例如A与B连接，也可以是A与C直接连接，C与B直接连接，A与B之间通过C实现了连接。

需要指出的是，本申请实施例中的开关可以是继电器、金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)，双极结型管(bipolar junction transistor，BJT)，绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolartransistor，IGBT)，碳化硅(SiC)功率管等多种类型的开关器件中的一种或多种，本申请实施例对此不再一一列举。每个开关器件皆可以包括第一电极(第一端)、第二电极(第二端)和控制电极(控制端)，其中，控制电极用于控制开关的导通或断开。当开关导通时，开关的第一电极和第二电极之间可以传输电流，当开关断开时，开关的第一电极和第二电极之间无法传输电流。以MOSFET为例，开关的控制电极为栅极，开关的第一电极可以是开关器件的源极，第二电极可以是开关器件的漏极，或者，第一电极可以是开关的漏极，第二电极可以是开关的源极。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本申请实施例提供的方案应用于内部配置储能柜作为备份电源的大型供电设备或者新能源***。其中，新能源***包括但不限于：光伏***、风力***和水力***。供电设备包括但不限于：工业设备、智能工厂设备等。

以下以新能源***是光伏***为例，参见图1，为适用于本申请实施例的一种光伏***的结构示意图。如图1所示，光伏***主要包括多个光伏组件、直流(direct current，DC)转直流变换器(DC/DC变换器)、直流转交流(alternating current，AC)变换器(DC/AC变换器)和储能***。其中，光伏***可以与电网连接，将产生的电能并网，光伏***也可以直接与负载连接，将产生的电能直接为负载供电。

其中，多个光伏组件与DC/DC变换器连接，多个光伏组件可以将光能转换为第一直流电，并输出给DC/DC变换器；DC/DC变换器与DC/AC变换器连接，DC/DC变换器可以将接收的第一直流电转换为第二直流电；DC/AC变换器与电网或者负载连接，DC/AC变换器可以将接收的直流电转换为交流电，并输出给电网或者负载；储能***与DC/AC变换器连接，储能***可以在DC/AC变换器输出的电能超出电网或者负载对电能的需求时，存储多余的电能，以及在DC/AC变换器输出的电能小于电能需求时，将存储的电能输出给电网或者负载。

实际应用时，图1所示的光伏***还可以包括控制器，该控制器分别与DC/DC变换器和DC/AC变换器连接，控制器可以用于控制DC/DC变换器将第一直流电转换为第二直流电，控制DC/AC变换器将接收的直流电转换为交流电。

应理解，图1中光伏***与电网之间的连接关系为简化示意，具体实现时，光伏***与电网或者负载之间还可以连接有其它设备。例如，光伏***与电网之间还可以接有并网变压器，由并网变压器对光伏***产生的交流电进行升压以实现高压输送等，此类本领域常规技术本申请对此并不多作限制。

作为一种可能的实现方式，储能***中采用直流储能电池进行储能，DC/AC变换器输出的直流电的电压波动较大，且输出的直流电的电压值也难以满足储能***的电压需求，因此，储能***中还可以配置有储能变流器，该储能变流器可以对DC/AC变换器输出的交流电进行整流和调压处理，从而输出储能***中储能电池可用的直流电压。

实际应用中，当连接的电网或者负载因故障、定期检修以及储能***初次安装等原因导致电网或者负载断电时候，需要储能***作为独立的电源，为负载或者电网供电，即黑启动。

目前，常见的黑启动方式是在光伏***中设置不间断电源(Uninterrupted PowerSupply，UPS)，参见图2所示，UPS可以与电网连接，用于在电网未断电之前，存储电网上传输的电能，以及在电网或者负载断电时，将存储的电能提供给控制器，控制器得电后恢复光伏***与电网或者负载连接，并控制光伏***中各个器件正常工作，并将产生的电能重新提供给电网或者负载，实现储能柜的黑启动。

实际应用时，储能***内一般配置有多个储能柜，用于实现大功率供电或者将电能输出给电网或者负载，上述黑启动方式，UPS需要连线到每个储能柜，这部分连线处理主要通过人工操作，接线错误率较大，导致储能***无法正常启动。

有鉴于此，本申请提供了一种储能柜和储能***，该储能柜可以应用于图1所示的光伏***或者其它大型供电设备中，用于当电网断电或者储能柜初次安装时，可以通过储能***中另一个储能柜输出的电能实现黑启动，增加储能***的工作可靠性。

如图3所示，本申请实施例提供的储能柜可以应用于储能***中，储能***中可以包括多个储能柜，每个储能柜均设置有电能输出端口，多个储能柜的电能输出端口连接，并与用电设备连接，实现为用电设备供电。其中，用电设备可以是电网或负载。

下面结合实施例对储能柜的结构进行详细介绍。

参见图4所示，为本申请实施例提供的储能柜的结构示意图，该储能柜包括多个电池簇和储能变流器。其中，所述电池簇包括电池单元、开关单元和启动单元。

具体地，所述电池单元包括多个串联的储能电池；所述开关单元的第一端与所述电池单元连接，所述开关单元的第二端与所述储能变流器的第二端连接。当所述开关单元导通时，所述电池单元与所述储能变流器的第二端连接，若所述开关单元断开时，所述电池单元与所述储能变流器的第二端之间断开连接；所述储能变流器的第一端可以与储能柜的电能输出端口连接，因此，储能柜可以通过储能变流器的第一端与储能柜所属储能***中的母线连接。储能变流器用于：当所述储能变流器的第一端的电压大于第一预设电压时，将所述储能变流器的第一端的电压转换为目标电压，并利用所述目标电压通过储能变流器的第二端为所述启动单元供电；所述启动单元与储能变流器的第二端和开关单元连接，用于在接收到在所述储能变流器的供电时，控制所述开关单元导通，以使所述电池单元与所述储能变流器连接。其中，目标电压可以是电池单元的额定电压，还可以为启动单元的供电电压。

在实际应用场景中，所述储能柜可以固定在储能***上，或者所述储能柜也可以为灵活可拆卸的形式，即在储能***上设置有固定的接口，储能柜可以通过固定的接口来实现与储能***中其它的储能柜连接，在这种情况下，储能柜可以视为独立于储能***的装置。

具体地，储能***中的多个储能柜的电能输出端口连接在一起，储能柜中储能变流器的第一端与储能柜的电能输出端口连接，因此，当储能***中任一个储能柜正常启动时，母线上存在电能，每个储能柜中储能变流器的第一端均有电能。其中，储能变流器不仅可以将电池单元输出的直流电进行处理并通过所述储能变流器的第一端输出给其它储能柜以及用电设备，还可以将储能变流器第一端的电能进行处理并通过所述储能变流器的第二端输出给启动单元。因此，待启动的储能柜中的储能变流器可以将另一个储能柜输出的电能进行处理并通过所述储能变流器的第二端输出给启动单元，启动单元可以利用储能变流器输出的电能工作并控制开关单元导通。此时，电池单元与储能变流器连接，并可以将存储的电能通过储能变流器输出给用电设备，实现该储能柜的启动。其中，第一预设电压可以是储能变流器正常工作时第一端的最小电压值。

实际应用时，储能***中的多个储能柜可以通过储能变流器的第一端与直流母线或者交流母线连接，当储能***中的一个或多个储能柜实现启动后，直流母线或者交流母线上会产生电压。当检测到直流母线或者交流母线上的电压大于第一预设电压时，确定储能***中出现成功启动的储能柜，未启动的储能柜可以通过储能变流器的第一端从交流母线或者直流母线上获取电能，并将获取的电能进行处理后通过储能变流器的第二端供给启动单元，启动单元接收到上述电能后，可以控制开关单元导通，从而实现储能柜的启动。

采用上述描述可知，储能变流器为双向变流器件，当电能从储能变流器的第一端传输至储能变流器的第二端时，储能变流器的第一端作为储能变流器的输入端接收电能，储能变流器的第二端作为储能变流器的输出端输出电能。当电能从储能变流器的第二端传输至储能变流器的第一端时，储能变流器的第二端作为储能变流器的输入端接收电能，储能变流器的第一端作为储能变流器的输出端输出电能。

下面，结合储能柜中的电池簇和储能变流器的具体结构，对储能柜的启动方式进行介绍。

电池簇中的电池单元可以设置有多个储能电池，每个储能电池均可以是蓄电池，也可以是由多个蓄电池组成的蓄电池集群。其中，储能电池可以为二次电池或者储能电容，二次电池包括但不限于锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池、镁离子电池、钙离子电池、空气电池、铅酸电池以及镍镉电池等。本申请中并不对二次电池的具体类型做出限定，只有能够实现充放电的电池即可。

在一示例中，多个储能电池可以采用串联的方式连接，多个储能电池中第一个储能电池的正极为电池单元的正极，多个储能电池中最后一个储能电池的负极为电池单元的负极。

在另一示例中，多个储能电池可以采用并联的方式连接，多个储能电池的正极连接并作为电池单元的正极，多个储能电池的负极连接并作为电池单元的负极。

电池簇中的启动单元与开关单元连接，启动单元可以控制开关单元导通或者断开，当开关单元导通时，电池单元与储能变流器的第二端连接，储能变流器可以将电池单元存储的电能进行处理后输出给用电设备，从而实现储能柜的启动。当开关单元断开时，电池单元与储能变流器的第二端之间断开连接。

实际应用时，当储能柜初次安装或者电网断电时，启动单元可以通过储能变流器获取另一储能柜输出的电能，并利用该电能工作控制开关单元导通，实现储能柜的启动。

储能变流器的第二端通过开关单元与电池单元连接，储能变流器的第一端与储能***中的母线以及用电设备连接，其中，储能变流器可以具备调压功能、逆变功能和整流功能中的一个或多个功能。

在一种可能的实现方式，当储能变流器的第二端的电压幅值可以满足第一端连接器件的电压需求时，储能变流器内可以只设置有DC/AC变换器，DC/AC变换器设置在储能变流器的第一端和第二端之间，DC/AC变换器可以将电池单元输出的电能进行逆变处理后通过储能变流器的第一端输出给用电设备或者母线，或者将储能变流器第一端接收的电压进行整流处理后通过储能变流器的第二端输出给启动单元。

在另一种可能的实现方式中，当储能变流器的第二端的电压幅值无法满足第一端连接器件的电压需求时，储能变流器内可以设置有DC/DC变换器，DC/DC变换器连接在储能变流器的第一端和第二端之间，DC/DC变换器可以将电池单元输出的电能进行调压处理后通过储能变流器的第一端输出给用电设备或者母线，或者将储能变流器第一端接收的电压进行调压处理后通过储能变流器的第二端输出给启动单元。

在一示例中，由于储能***中主要用于为电网或者交流负载供电，因此，储能变流器内还可以设置有连接在DC/DC变换器与储能变流器的第一端之间的DC/AC变换器，DC/AC变换器可以将DC/DC变换器输出的直流电转换为交流电，从而实现为电网或者交流负载供电。

在另一示例中，为了降低储能***中器件的数量和成本，储能变流器的第一端与DC/AC变换器连接，即所有储能柜中的DC/DC共用一个DC/AC变换器。

下面，结合实施例对启动单元通过储能变流器从另一个已启动的储能柜上获取电能，并利用获取的电能控制储能柜启动的过程进行详细说明。

具体地，参见图5所示，启动单元包括第一供电电路和控制电路，第一控制电路与储能变流器的第二端和控制电路连接，用于在接收到所述储能变流器的供电时，为所述控制电路供电；控制电路与开关单元连接，用于在接收到第一控制电路的供电时，控制开关单元导通。

参见图6所示，为第一供电电路的结构示意图，第一供电电路包括第一辅助电源，第一辅助电源的第一输入端与所述储能变流器的第二端的正极连接，所述第一辅助电源的第二输入端与所述储能变流器的第二端的负极连接，所述第一辅助电源的输出端与所述控制电路连接。其中，储能变流器的第二端的正极可以是储能变流器的第二端输出高电平的接口，储能变流器的第二端的负极可以是储能变流器的第二端输出低电平的接口。

采用图6所示的第一供电电路控制储能柜启动时，若储能***中存在已启动的储能柜，储能变流器的第一端可以接收另一个已启动的储能柜输出的电能，并对接收的电能转换为目标电压后通过储能变流器的第二端为第一辅助电源供电。第一辅助电源通过第一输入端和第二输入端接收储能变流器输出的电能，并为控制电路供电。控制电路接收到获取到第一辅助电源的供电后向开关单元中的开关发送驱动信号，控制开关单元内的开关处于导通状态，以使电池单元与储能变流器之间连接，电池单元可以将存储的电能可以通过储能变流器输出给用电设备或者母线，从而实现储能柜的启动。

在一种可能的实现方式中，参见图6所示，为了防止储能变流器为第一辅助电源供电过程中电流反流造成器件损坏，第一供电电路还可以包括连接在所述储能变流器的第二端的正极和所述第一辅助电源的第一输入端之间的第一二极管D1，以及连接在所述储能变流器的第二端的负极和所述第一辅助电源的第二输入端之间的第二二极管D2。

上述实施例为启动单元利用另一个储能柜输出的电能控制开关单元导通，从而实现启动储能柜的过程。实际应用时，参见图7所示，启动单元还可以与外部交流电源或者电池单元连接，接收电池单元或者外部交流电源的供电，并控制开关单元导通，从而实现储能柜的启动。其中，外部交流电源可以是UPS，UPS可以与电网连接，用于在电网正常时，存储电网上传输的电能，从而提供储能柜黑启动所需的电能。

在一示例中，参见图8所示，所述第一供电电路还与所述电池单元连接，用于在接收到所述电池单元的供电时，为控制电路供电。

在另一示例中，参见图8所示，启动单元还包括第二供电电路，所述第二供电电路与所述控制电路和UPS连接，用于接收UPS的供电，并为所述控制电路供电；所述控制电路还用于在接收到所述第二供电电路的供电时，控制所述开关单元导通。

下面结合实施例，对启动单元利用UPS或者电池单元电能控制开关单元导通的过程进行详细介绍。

参见图9所示，第一控制电路不仅包括第一辅助电源，还包括第一开关K1和第二开关K2。其中，第一开关K1和第二开关K2并联连接于第一辅助电源的第一输入端和电池单元的正极之间；所述第一辅助电源的第二输入端与所述电池单元的负极连接。

其中，第一开关K1可以为机械开关，例如，第一开关K1可以为图9所示的按钮开关，当第一开关K1被按下时，则可以确定所述第一开关K1的控制端接收到用于控制第一开关K1导通的驱动信号，此时，第一开关K1导通构成第一辅助电源与电池单元之间的电能传输路径，即第一供电电路接收到电池单元的供电。实际应用时，第一开关K1也可以是其它类型的开关，例如，电控制开关，第一开关K1的控制器可以与外部驱动装置或者处理器连接，当第一开关K1的控制端接收到用于控制第一开关K1导通的驱动信号，第一开关K1导通，第一供电电路接收到电池单元的供电。本申请以第一开关K1为按钮开关为例进行说明。

采用图9所示的第一供电电路控制储能柜实现黑启动时，若第一开关K1被按下，第一辅助电源与电池单元连接，第一辅助电源可以从电池单元上取电，并利用从电池单元上获取的电能为控制电路供电，控制电路控获取到上述电能后向开关单元发送控制信号时，控制开关单元导通。此时，电池单元与储能变流器的第二端连接，电池单元存储的电能可以通过储能变流器输出给用电设备或者母线，从而实现储能柜的黑启动。

实际应用时，若第一开关K1为按钮开关，当第一开关K1弹起时，第一辅助电源则会断开与电池单元的连接，为了保证第一辅助电源可以长期得电，当控制电路从第一辅助电源取电后，可以向第二开关K2的控制端发送用于控制第二开关K2导通的驱动信号，控制第二开关K2处于长期导通状态。因此，当第一开关K1弹起处于断开状态时，第二开关K2仍然处于导通状态，维持电池单元与第一辅助电源之间的连接，从而使第一供电电路接收到电池单元的供电。

在一种可能的实现方式中，参见图9所示，为了防止电流反向流向电池单元造成电池单元损坏，第一供电电路中还可以包括连接在所述第二开关K2与所述电池单元的正极之间的第三二极管D3，以及连接在所述第一辅助电源的第二输入端与所述电池单元的负极之间的第四二极管D4。

参见图10所示，为第二供电电路的结构示意图，第二供电电路包括第二辅助电源，所述第二辅助电源的输入端用于与UPS连接，所述第二辅助电源的输出端与所述控制电路连接。当UPS的输出电压大于第二预设电压时，第二辅助电源可以接收UPS的供电，即第二供电电路接收到UPS的供电。其中，第二预设电压可以是第二辅助电源工作所需的最低电压。

在一种可能的实现方式中，UPS侧连接有开关器件，当开关器件闭合时，UPS与第二辅助电源之间构成电能传输路径，UPS将存储的电能输出给第二辅助电源，第二辅助电源接收的电压将会大于第二预设电压。因此，当检测到UPS侧的输出电压大于第二预设电压时，第二供电电路可以接收UPS的供电。

在另一种可能的实现方式中，参见图11所示，所述第二供电电路还包括连接在UPS与所述第二辅助电源的输入端之间的第三开关K3和第四开关K4。其中，所述第三开关K3连接于交流电源的正极与第二辅助电源的第一输入端之间；所述第四开关K4连接与交流电源的负极与第二辅助电源的第二输入端之间。当所述第三开关K3的控制端和所述第四开关K4的控制端接收到用于控制第三开关K3和第四开关K4导通的驱动信号时，第三开关K3和第四开关K4导通构成UPS与第二辅助电源之间的电能传输路径，因此，当第三开关K3和第四开关K4导通时，第二供电电路可以接收UPS的供电。其中，第三开关K3和第四开关K4接收的驱动信号可以是外部控制装置或者UPS提供的。

需要说明的是，本申请实施例不限定第二供电电路中UPS和第二辅助电源之间的开关的设置数量，也可以只设置一个开关，如将图11中的第四开关所在支路换成导线，该导线与第三开关K3导通构成UPS与第二辅助电源的电能传输路径。

结合以上描述可知，当外部交流电源UPS与储能柜之间的接线正常时，UPS可以向第二辅助电源供电，第二辅助电源得电为控制电路供电，控制电路可以通过向开关单元中的开关发送控制信号实现控制开关单元导通，实现储能柜的黑启动。当外部交流电源UPS与储能柜之间的接线错误时，用于通过按压第一开关K1，使电池单元为第一辅助电源供电，第一辅助电源得电后可以为控制电路供电，控制电路可以通过向开关单元中的开关发送控制信号实现控制开关单元导通，实现储能柜的黑启动。

具体实现时，参见图12所示，开关单元可以包括第五开关和第六开关。其中，所述第五开关连接与电池单元的正极与储能变流器的第二端的正极之间；所述第六开关连接与电池单元的负极与储能变流器的第二端的负极之间。

参加图12所示，当控制电路得电后向第五开关K5和第六开关K6发送用于控制第五开关K5和第六开关K6导通的驱动信号，第五开关K5和第六开关K6导通，此时，开关单元导通，第五开关K5和第六开关K6构成电池单元与储能变流器之间的电能传输路径，电池单元存储的电能通过储能变流器输出给用电设备或者母线，从而实现储能柜的黑启动。

需要说明的时，本申请实施例不限定开关单元中开关的设置数量，也可以只设置一个开关，如将图12中的第六开关所在支路换成导线，该导线与第五开关K5导通构成电池单元与储能变流器之间的电能传输路径。

参见图4至图12所示，为储能柜的三种启动方式，当储能柜启动成功后，还需要对储能柜的运行进行保护，即启动单元还可以包括过电压保护电路、剩余电流检测电路、绝缘阻抗检测电路和欠压保护电路。上述几个保护电路均可以与控制电路连接，当控制电路检测到储能柜内部发生故障时，可以通过开关单元断开电池单元与储能变流器的连接，从而实现保护整个储能***的安全，避免故障范围增大。

其中，当储能柜中的电池单元故障时，可能会对电池单元中储能电池进行更换，导致电池单元中储能电池的数量发生变化，储能柜中的欠压保护电路和过压保护电路可以根据电池单元中储能电池的数量进行配置。

基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种储能***，参见图13所示，该储能***可以包括多个前述储能柜和母线。其中，每个储能柜中的储能变流器的第一端连接母线。

在一示例中，储能***中还可以包括电池管理***(Battery ManagementSystem，BMS)，所述BMS与所有储能柜连接，用于监控储能***中每个储能柜的运行状态。其中，运行状态可以是启动状态和剩余容量，运行状态的监控可以通过检测每个储能柜的电流、电压、功率等参数实现。

具体地，多个储能柜并联与用电设备连接，用于将存储的电能输出给用电设备。另外，由于多个储能柜并联，每个储能柜输出的电能可以传输给母线。其中，用电设备可以为电网或者负载，下面以用电设备为电网为例进行说明。

在一种可能的实现方式中，储能***中可以包括N个储能柜，其中一部分储能柜为前述储能柜，剩余部分的储能柜为现有储能柜架构。N为大于等于2的正整数。

在另一种可能的实现方式中，储能***中可以包括N个储能柜，N个储能柜均为前述储能柜。

在一示例中，参见图13所示，储能柜1至储能柜N均与UPS连接，并通过储能柜中的控制电路控制单个储能柜实现启动，从而完成整个储能***的启动。

在另一示例中，由于单个储能柜可以从已启动的储能柜上获取电能，并实现启动，为了避免接线错误，参见图14所示，UPS可以与储能***中的一个储能柜连接，例如，UPS与储能柜N连接，当储能柜N正常启动时，储能柜1至储能柜N-1均可以利用储能柜N的输出电能实现启动，从而完成整个储能***的启动。

在一种可能的实现方式中，参见图15所示，当电池单元输出的电压幅值无法满足用电设备对电压幅值的需求时，多个储能柜中的储能变流器包括DC/DC变换器和DC/AC变换器，DC/DC变换器将电池单元输出的电能进行调压处理并输出，DC/AC变换器将DC/DC变换器输出的电能进行逆变处理并输出给后端连接设备。

在一种可能的实现方式中，当电池单元输出的电压幅值可以满足用电设备对电压幅值的需求时，参见图16所示，多个储能柜中的储能变流器为DC/AC变换器，DC/AC变换器将电池单元输出的电能进行逆变处理并输出给后端连接设备。

在一种可能的实现方式中，参见图17所示，为了降低储能***中器件的数量和成本，多个储能柜中的储能变流器为DC/DC变换器，储能***还可以包括一个DC/AC变换器，各储能柜中的DC/DC均与所述DC/AC变换器连接，DC/AC可以将所有DC/DC变换器输出的电压逆变为电网电压。

应理解，图13至图17中，储能***与电网之间的连接线仅为简化示意，具体实现时，储能***可以输出单相交流电或者三相交流电时，根据储能***输出的交流电的之类，配置相应数量的电能传输线实现电能传输，此类本领域常规技术本申请对此并不多作限制。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种光伏***，参见图1或图2所示，该光伏***包括多个光伏组件、直流转直流DC/DC变换器、直流转交流DC/AC变换器以及前述储能***。

其中，所述多个光伏组件与所述DC/DC变换器连接，所述多个光伏组件用于将所述光能转换为第一直流电，并输出给DC/DC变换器；所述DC/DC变换器与DC/AC变换器连接，所述DC/DC变换器用于将所述第一直流电转换为第二直流电，并将所述第二直流电输出给所述DC/AC变换器；所述DC/AC变换器与储能***连接，用于将所述第二直流电转换为交流电，并将所述交流电输出给用电设备或者储能***；所述储能***，用于将所述交流电转换为第三直流电并存储，或者将存储的电能转换为所述交流电并输出给用电设备。

可选的，参见图2所示，光伏***还可以包括控制器，该控制器可以控制DC/DC变换器和DC/AC变换器的运行。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种供电***，该供电***包括交流电源、至少一个用电设备和如前述所述的储能***。其中，交流电源可以是不间断电源UPS。

其中，所述UPS与所述储能***中的部分或者全部储能柜连接，用于从电网上获取电能，并为所述储能***中的部分或者全部储能柜供电；所述储能***与所述至少一个用电设备连接，用于从所述电网上获取电能并存储，或者利用存储的电能为所述至少一个用电设备供电。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的保护范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (15)

1.一种储能柜，其特征在于，包括：电池簇和储能变流器；

所述电池簇包括电池单元、开关单元和启动单元；所述电池单元包括多个串联的储能电池；所述开关单元连接于所述电池单元和所述储能变流器之间；所述储能变流器的第一端用于与所述储能柜所属储能***中的母线连接；

当所述储能变流器的第一端的电压大于第一预设电压时，所述储能变流器用于将所述储能变流器的第一端的电压转换为目标电压，并通过所述储能变流器的第二端为所述启动单元供电；

所述启动单元用于在接收到所述储能变流器的供电时，控制所述开关单元导通，以使所述电池单元与所述储能变流器连接。

2.如权利要求1所述的储能柜，其特征在于，所述启动单元还用于：接收所述电池单元或者交流电源的供电，并控制所述开关单元导通。

3.如权利要求1或2所述的储能柜，其特征在于，所述启动单元包括：第一供电电路和控制电路；

所述第一供电电路连接于所述控制电路和所述储能变流器的第二端之间，用于在接收到所述储能变流器的供电时，为所述控制电路供电；

所述控制电路与所述开关单元连接，用于在接收到所述第一供电电路的供电时，控制所述开关单元导通。

4.如权利要求3所述的储能柜，其特征在于，所述第一供电电路包括第一辅助电源，所述第一辅助电源的第一输入端与所述储能变流器的第二端的正极连接，所述第一辅助电源的第二输入端与所述储能变流器的第二端的负极连接，所述第一辅助电源的输出端与所述控制电路连接。

5.如权利要求4所述的储能柜，其特征在于，所述第一供电电路还包括：连接在所述储能变流器的第二端的正极和所述第一辅助电源的第一输入端之间的第一二极管，以及连接在所述储能变流器的第二端的负极和所述第一辅助电源的第二输入端之间的第二二极管。

6.如权利要求3-5任一项所述的储能柜，其特征在于，所述第一供电电路还包括：第一开关和第二开关，所述第一开关和所述第二开关并联连接于所述第一辅助电源的第一输入端和所述电池单元的正极之间；

所述第一辅助电源的第二输入端还与所述电池单元的负极连接；

当所述第一开关导通时，所述第一供电电路接收所述电池单元的供电；

所述第二开关用于当所述第一开关断开时导通，以使所述第一供电电路接收所述电池单元的供电。

7.如权利要求6所述的储能柜，其特征在于，所述第一供电电路还包括：连接在所述第二开关与所述电池单元的正极之间的第三二极管，以及连接在所述第一辅助电源的第二输入端与所述电池单元的负极之间的第四二极管。

8.如权利要求3～7任一项所述的储能柜，其特征在于，所述启动单元还包括第二供电电路；

所述第二供电电路与所述控制电路和所述交流电源连接，用于接收所述交流电源的供电，并为所述控制电路供电；

所述控制电路还用于在接收到所述第二供电电路的供电时，控制所述开关单元导通。

9.如权利要求8所述的储能柜，其特征在于，所述第二供电电路包括第二辅助电源，所述第二辅助电源的输入端用于与所述交流电源连接，所述第二辅助电源的输出端与所述控制电路连接。

10.如权利要求2～9任一项所述的储能柜，其特征在于，所述启动单元用于：当所述交流电源的输出电压大于第二预设电压时，接收所述交流电源的供电。

11.如权利要求9所述的储能柜，其特征在于，所述第二供电电路还包括：连接在所述交流电源与所述第二辅助电源的第一输入端之间的第三开关，以及连接在所述交流电源与所述第二辅助电源的第二输入端之间的第四开关；当所述第三开关和所述第四开关导通时，所述第二供电电路接收所述交流电源的供电。

12.如权利要求1～11任一项所述的储能柜，其特征在于，所述开关单元包括：第五开关和第六开关；

所述第五开关连接于所述电池单元的正极与所述储能变流器的第二端的正极之间；

所述第六开关连接于所述电池单元的负极和所述储能变流器的第二端的负极之间。

13.如权利要求1～12任一项所述的储能柜，其特征在于，所述电池簇还包括：欠压保护电路，所述欠压保护电路的动作电压根据所述电池单元中储能电池的数量设置。

14.一种储能***，其特征在于，包括多个如权利要求1～13中任一项所述的储能柜，包括多个如权利要求1～13中任一项所述的储能柜和母线，每个所述储能柜中的所述储能变流器的第一端连接所述母线。

15.如权利要求14所述的储能***，其特征在于，所述多个储能柜中的储能变流器为DC/DC变换器，所述储能***还包括一个DC/AC变换器，所述DC/DC变换器均与所述DC/AC变换器连接。

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