[實用新型]一種可擴展的組串式大規模儲能系統

有效

• 申請號: 201720519961.2
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN206807150U
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 司修利;林棟;袁宏亮;王珺;張金龍;顧強
• 申請（專利權）人: 沃太能源南通有限公司
• 主分類號: H02J15/00
• 分類號: H02J15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及儲能系統，尤其涉及一種可擴展的組串式大規模儲能系統。

背景技術

大規模儲能技術是智能電網、電力調度、電網削峰填谷、調峰調頻的關鍵技術。鋰離子電池由于其具有能量密度高、自放電率低、放電電壓平穩、循環壽命長等優點在多個領域得到了廣泛的應用，在大規模儲電系統中應用鋰電池將成為技術發展的必然趨勢。大規模儲能系統需要幾千只鋰離子單體電芯通過串并聯組成系統，任一單體發生故障都會對整個儲能系統的運行造成影響，因此如何確保儲能系統的安全、可靠、高效的運行，是大規模儲能系統的關鍵技術。

同時，現有的儲能系統都不是獨立運作，在需要提高容量時需要將系統暫停運做，重新上設計，且子系統的接入會導致個電池組之間存在總電壓差異，損壞高壓器件。

實用新型內容

為克服現有技術的缺陷，本實用新型提供了一種可擴展的組串式大規模儲能系統，可以降低單體電芯故障對整個儲能系統運行造成的影響，降低逆變器等器件的單一故障影響整個儲能系統的運行，有效保證整個儲能系統的安全穩定運行。

本實用新型揭示了一種可擴展的組串式大規模儲能系統，由多個單簇儲能系統并聯而成， 每一簇儲能系統由4~13個電池模組以及一個高壓箱和逆變器串聯而成，其中4~13個電池模組的電源正負端以及高壓箱輸入正負端依次串聯形成回路，所述高壓箱的輸出正負端與逆變器的直流正負端連接，且各個電池模組及高壓箱之間通過通信電源總線連接通信端口通信，高壓箱與逆變器之間通過485總線通信，多簇儲能系統的逆變器之間通過交流火線和交流零線實現并聯連接。

所述電池模組具有直流正負輸出端，2并16串單體電芯，多路電壓采集模塊，多路溫度采集模塊，主控單片機，主動均衡模塊， CAN通信模塊及保險絲，其中2并16串單體電芯正極串聯保險絲與直流正輸出端連接，多路電壓采集模塊對各個單體電芯的電壓值進行采集，并發送至主控單片機，多路溫度采集模塊通過溫度傳感器對各個單體電芯的溫度進行采集，并發送至主控單片機，主控單片機將各個單體電芯的電壓值和溫度值通過CAN通信模塊發送至高壓箱，同時接收高壓箱發過來的控制信號，主控單片機根據接收的控制信號調節主動均衡模塊對各個單體電芯進行升壓或降壓處理。

所述高壓箱具有直流正負輸入端，直流正負輸出端，塑殼斷路器，AC斷路器，主繼電器，預充繼電器，預充電阻，交流/直流供電模塊，主控管理模塊及能量管理模塊，其中塑殼斷路器串聯在直流輸入端和直流輸出端之間，預充繼電器和預充電組串聯后與主繼電器并聯，然后再串聯在直流輸入端和直流輸出端之間，交流/直流供電模塊的直流輸入端連接直流正負輸入端，輸出端連接主控管理模塊及能量管理模塊，主控管理模塊通過內置的繼電器驅動模塊控制主繼電器和預充繼電器，且通過內置的CAN通信模塊與電池模組通信，以及與能量管理模塊通信，所述能量管理模塊通過內置的485通信模塊與逆變器通信。

所述交流/直流供電模塊內置有DC/DC模塊和AC/DC模塊，且DC/DC模塊的輸入端連接直流正負輸入端，AC/DC模塊輸入端通過AC斷路器連接電網。

所述主控管理模塊內置有主控管理單片機，與主控管理單片機連接的電源轉換模塊，繼電器驅動模塊，CAN通信模塊，電流傳感器，交流/直流供電模塊的輸出端與電源轉換模塊連接，主控管理單片機通過CAN通信模塊與電池模組及能量管理模塊通信，電流傳感器對輸出電路的電流進行檢測，并送入主控管理單片機。

所述能量管理模塊內置有能量管理單片機，與能量管理單片機連接的電源轉換模塊，CAN通信模塊及485通信模塊，交流/直流供電模塊的輸出端與電源轉換模塊連接，能量管理單片機通過CAN通信模塊與主控管理模塊通信，通過485通信模塊與逆變器通信。

塑殼斷路器為雙路高壓塑殼斷路器。

與現有技術相比，本實用新型的一種可擴展的組串式大規模儲能系統，具有如下有益之處：

通常的大規模儲能系統采用集中式方案，即多組電池系統直接在直流側并聯，外接一個250kw或500kw的大功率逆變器，無法保證不同并聯電池組的均流性，易對高壓器件和電芯造成損傷；本實用新型采用組串式方式，在逆變器的交流側并聯，通過逆變器主動調節充放電電流，可以很好的保證不同并聯系統的電流均流性。

通常的大規模儲能系統采用集中式方案，當任一單體電芯出現故障時，整套系統都必須停止工作；本實用新型采用組串式方案，當任一單體電芯出現故障時，可以斷開此電芯所在簇的主繼電器和高壓塑殼斷路器，切斷充放電電路，保證其它簇繼續工作。