CN220754388U - 一种高集成电池储能*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电池储能技术领域，且公开了一种高集成电池储能***，包括电池舱和储能变流器预制舱，所述电池舱内部集成有若干电池簇，电池簇由若干电池串联，每个电池安装有若干个电池单体，且主接口为一正一负，若干个所述电池正、负极串联形成电池簇。该高集成电池储能***，通过电池簇和模块化组串式储能变流器直接连接，且电池簇和模块化组串式储能变流器在水平方向同层布置，进而会通过新的布局将主控箱和储能变流器集成为一体，同时将储能变流器与电池***共舱集成布置安装，进而会大幅度减少了电池舱到变流升压舱之间直流电缆连接数量和长度，降低了***集成成本，缩短了安装工作量和施工工期。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池储能技术领域，具体为一种高集成电池储能***。
背景技术
在全球能源转型的大背景下，以风电、光伏为主的新能源逐渐成为人类获取可再生能源的主要手段，而电化学（电池）储能无疑成为当下可以优化风光发电的重要技术手段和重要设备，但由于电化学（电池）储能***过于复杂，集成度低，成本居高，现场施工及运维难度大，使其一度成为发展的主要瓶颈和障碍。
而目前为了提高大型储能***的集成成本和降低现场施工及运维难度，国内外提出了多种储能***集成技术路线及方案，基本都是将电池***和变流升压***独立集成并分开布置，分别对电池***和变流升压***进行各自优化。在电池***集成方面主要采用多个电池包（PACK）加主控箱（高压箱）竖向排布或U型排布组成电池簇，主控箱（高压箱）内置电池管理***簇级控制单元、预充电回路和直流回路开关等，电池簇及主控箱（高压箱）设计不佳，电池簇竖向排布空间利用率低，导致现场安装施工过程中电缆敷设工作量大，储能***集成度低，后期运维过程故障频发和运维难度增加，因此，可做进一步改善。
实用新型内容
为解决上述提出的问题，本实用新型提供如下技术方案：一种高集成电池储能***，包括电池舱和储能变流器预制舱，所述电池舱内部集成有若干电池簇，电池簇由若干电池串联，每个电池安装有若干个电池单体，且主接口为一正一负，若干个所述电池正、负极串联形成电池簇，每个所述电池簇对应的一侧边设置有模块化组串式储能变流器，若干个储能变流器与交流配电回路等组成储能变流器预制舱，所述模块化组串式储能变流器的另一端输出/入三相交流电，且所述模块化组串式储能变流器和三相交流电之间设置有独立开关，所述模块化组串式储能变流器通过独立开关汇总到交流总回路，所述交流总回路设置有总开关，且所述交流总回路输出到外部变压器的低压绕组接线端子，所述电池舱设置在电池储能***的内部，所述储能变流器预制舱设置在电池储能***的电池舱的另一侧内。
作为优化，所述电池簇的每个电池在电池舱的内部水平方向布置，且其布局形成水平“U”型，通过新的布局将主控箱和储能变流器集成为一体，同时将储能变流器与电池***共舱集成布置安装，大幅缩短了主控箱以及电池簇至储能变流器之间的连接电缆长度，简化了***结构。
作为优化，每个所述电池簇的正极和负极分别连接到一个模块化组串式储能变流器的正极和负极。
作为优化，所述模块化组串式储能变流器的正极连接第一个电池的正极，第一个所述电池PCAK的负极连接第二个电池的正极，以此类推，直至连接到电池簇的最一个电池的正极，且最后一个电池的负极连接模块化组串式储能变流器的负极，通过上述连接方式使得每一个电池簇安装在同一层。
作为优化，所述独立开关为接触器或者断路器，所述总开关为接触器、隔离开关或断路器。
作为优化，所述电池舱内对应电池簇设置有若干层，且每个所述电池簇对应安装在电池舱的同一层内。
作为优化，所述模块化组串式储能变流器安装在储能变流器预制舱内，且所述储能变流器预制舱和电池舱同舱分区设置，进而使得电池***和变流器集成安装，且是同舱分区布置，进而提高了***集成度。
本实用新型的有益效果是：
1、该高集成电池储能***，通过取消了主控箱（高压箱）的设计，显著降低了***集成成本，增大了储能***能量密度，而且采用一体化设计理念，可以将电池***、电池管理***BMS、温控***、消防***、储能变流器PCS、供配电***甚至通信和EMS***的本地化单元整体集成在一个单舱之内，现场施工仅需连接一路交流电缆和极少数控制电缆即可完成安装，大幅减少现场安装工作量，降低设备制造成本，简化后期运维工作，提高整站可用率。
2、该高集成电池储能***，通过电池簇和模块化组串式储能变流器直接连接，且电池簇和模块化组串式储能变流器在水平方向同层布置，进而会通过新的布局将主控箱和储能变流器集成为一体，同时将储能变流器与电池***共舱集成布置安装，进而会大幅度减少了电池舱到变流升压舱之间直流电缆连接数量和长度，降低了***集成成本，缩短了安装工作量和施工工期。
3、该高集成电池储能***，通过将电池舱的控制配电和储能***一体化集成，提高了***集成度，同时由于将电池***和变流器PCS同舱分区布置，电池管理***BMS和储能变流器***PCS合并控制，进而提高了***集成度，降低了***集成成本，缩短了安装工作量和施工工期。
附图说明
图1为本实用新型模块化组串式电池储能***主回路示意图；
图2为本实用新型***设计方案正视图；
图3为本实用新型***设计方案后视图；
图4为本实用新型***设计方案俯视图。
图中：1、电池储能***；2、电池；3、电池簇；4、模块化组串式储能变流器；5、独立开关；6、总开关；7、电池舱；8、储能变流器预制舱。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-4，一种高集成电池储能***，包括电池舱7和储能变流器预制舱8，电池舱7内部集成有若干电池簇3，电池簇3由若干电池2串联，每个电池2安装有若干个电池单体，且主接口为一正一负，若干个电池2正、负极串联形成有电池簇3，电池簇3的每个电池2在电池舱7的内部水平方向布置，且其布局形成水平“U”型，通过新的布局将主控箱（高压箱）和储能变流器集成为一体，同时将储能变流器与电池***共舱集成布置安装，大幅缩短了主控箱以及电池簇3至储能变流器之间的连接电缆长度，简化了***结构，提升了储能***集成度，降低储能***集成成本和安装运维成本。
请参阅图1-4，每个电池簇3对应的一侧边设置有模块化组串式储能变流器4，若干个储能变流器与交流配电回路等组成储能变流器预制舱，每个电池簇3的正极和负极分别连接到一个模块化组串式储能变流器4的正极和负极，模块化组串式储能变流器4的正极连接第一个电池2的正极，第一个电池2的负极连接第二个电池2的正极，以此类推，直至连接到电池簇3的最一个电池2的正极，且最后一个电池2的负极连接模块化组串式储能变流器4的负极，通过上述连接方式使得每一个电池簇3安装在同一层。
请参阅图1-4，模块化组串式储能变流器4的另一端输出/入三相交流电，且模块化组串式储能变流器4和三相交流电之间设置有独立开关5，独立开关5为接触器或者断路器，模块化组串式储能变流器4通过独立开关5汇总到交流总回路，交流总回路设置有总开关6，总开关6为接触器、隔离开关或断路器，且交流总回路输出到外部变压器的低压绕组接线端子，且预留对外交流回路接口。
请参阅图1-4，电池舱7设置在电池储能***1的内部，储能变流器预制舱8设置在电池储能***1的电池舱7另一侧内，电池舱7内对应电池簇3设置有若干层，且每个电池簇3对应安装在电池舱7的一层内，模块化组串式储能变流器4安装在储能变流器预制舱8内，且储能变流器预制舱8和电池舱7同舱分区设置，进而使得电池***和变流器集成安装，且是同舱分区布置，使得电池管理***BMS和储能变流器***PCS合并控制，提高了***集成度，降低了***集成成本，缩短了安装工作量和施工工期。
在使用时，请参阅图1-4，通过本方案巧妙的将电池***和储能变流器集成在一起，实现了一台机器同时具有电池***和逆变***，去除了主控箱（高压箱），采用无直流母线设计，优化了电池***电池包（PACK）的排布，大幅缩短电池簇到变流器的连接电缆长度，显著提升储能***的能量密度和功率密度，强化了储能***集成度，显著减少现场施工过程中的电缆敷设工作量，减少了后期运维过程工作量和难度。
而且基于模块化组串式储能变流器4设计了一种集电池、电池管理***BMS、消防、温控、变流器PCS、控制于一体的高集成电池储能***，能够将直流***和交流***巧妙融合集成；再通过将主控箱（高压箱）里的主要器件（电池管理***的二级功能、预充电回路、直流开关、熔断器等）和功能分散化设计和安装于储能变流器PCS内部，取消了主控箱（高压箱），大幅提升了储能***集成度。
在本方案之外，通过本实用新型的高集成电池储能***，在采用锂离子电池设计时，可实现在一个20尺（长6058mm*宽2438mm*高2896mm）预制舱，安装8-12个电池簇，配合8-12台模块化PCS，合计电量最高4-5MWh，功率最高2-3MW，并且实现交流电源输出。本方案中只中描述了10个电池簇和10台储能变流器，而当优化设计之后即可实现12个电池簇和12个储能变流器的集成。
在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
本实用新型使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制。
以上，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种高集成电池储能***，包括电池舱（7）和储能变流器预制舱（8），其特征在于：所述电池舱（7）内部集成有若干电池簇（3），电池簇（3）由若干电池（2）串联，每个电池（2）安装有若干个电池单体，且主接口为一正一负，若干个所述电池（2）正、负极串联形成电池簇（3），每个所述电池簇（3）对应的一侧边设置有模块化组串式储能变流器（4），所述模块化组串式储能变流器（4）的另一端输出/入三相交流电，且所述模块化组串式储能变流器（4）和三相交流电之间设置有独立开关（5），所述模块化组串式储能变流器（4）通过独立开关（5）汇总到交流总回路，所述交流总回路设置有总开关（6），且所述交流总回路输出到外部变压器的低压绕组接线端子，所述电池舱（7）设置在电池储能***（1）的内部，所述储能变流器预制舱（8）设置在电池储能***（1）的电池舱（7）另一侧内。
2.根据权利要求1所述的一种高集成电池储能***，其特征在于：所述电池簇（3）的每个电池（2）在电池舱（7）的内部水平方向布置，且其布局形成水平“U”型。
3.根据权利要求1所述的一种高集成电池储能***，其特征在于：每个所述电池簇（3）的正极和负极分别连接到一个模块化组串式储能变流器（4）的正极和负极。
4.根据权利要求3所述的一种高集成电池储能***，其特征在于：所述模块化组串式储能变流器（4）的正极连接第一个电池（2）的正极，第一个所述电池（2）的负极连接第二个电池（2）的正极，以此类推，直至连接到电池簇（3）的最一个电池（2）的正极，且最后一个电池（2）的负极连接模块化组串式储能变流器（4）的负极。
5.根据权利要求1所述的一种高集成电池储能***，其特征在于：所述独立开关（5）为接触器或者断路器，所述总开关（6）为接触器、隔离开关或断路器。
6.根据权利要求1所述的一种高集成电池储能***，其特征在于：所述电池舱（7）内对应电池簇（3）设置有若干层，且每个所述电池簇（3）对应安装在电池舱（7）的同一层内。
7.根据权利要求1所述的一种高集成电池储能***，其特征在于：所述模块化组串式储能变流器（4）安装在储能变流器预制舱（8）内，且所述储能变流器预制舱（8）和电池舱（7）同舱分区设置。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118174345A (zh) * | 2024-05-16 | 2024-06-11 | 福建时代星云科技有限公司 | 一种基于储能的组串式升压一体机 |
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2023
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