[發明專利]能量儲存系統

有效

• 申請號: 201880021702.4
• 申請日: 2018-03-29
• 公開（公告）號: CN110574253B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: S·伊萊森;R·霍倫
• 申請（專利權）人: 西門子能源有限責任公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 董莘

一種能量儲存系統，包括一個或多個能量儲存單元(1)，每個能量儲存單元包括一個或多個能量儲存模塊(5)，并且每個能量儲存模塊包括串聯連接的多個電化學能量儲存設備。DC開關器件(10a，11a)與能量儲存單元(1)或每個能量儲存單元串聯設置。DC開關器件包括半導體器件(10a，10b)和與半導體器件并聯的整流單元(11a，11b)。

技術領域

本發明涉及一種能量儲存系統，特別是一種包括用于為終端用戶儲存電能的電化學能量儲存設備的系統。

背景技術

在很多應用中，儲存電能的模塊或各種類型的功率單元變得越來越普遍，特別是用于存在與敏感環境中的排放有關的環境問題或公共健康問題的場合。為了避免在設備的使用地點處的排放，通常用儲存電能的單元來提供電能以操作設備，那些儲存的能量可能已經以很多不同的方式生成。儲存的電能還可以用于在從電網或從各種類型的發電系統(包括柴油發電機、燃氣輪機或可再生能源)供電的系統中提供調峰。遠程位置處的飛機、車輛、船舶、海上鉆井平臺或鉆井平臺和其他動力設備是大規模儲存電能的用戶的示例。車輛駕駛員可以使用市中心的儲能電力單元，并且通過主干道上的內燃機進行充電，以減少城鎮中的有害排放，或者駕駛員們可以用電力電源來充電。在大多數航行中相對靠近居住區域或在敏感環境中的渡輪正在被設計為具有混合動力或全電動驅動系統。當靠近岸邊時，渡輪可以利用儲存的能量操作以驅動船舶，并且通過使用海上的柴油發電機為電池充電。在很多斯堪的納維亞國家，能夠利用來自可再生能源的電力來對儲能單元充電，這意味著只要儲能單元對于航程距離來說足夠可靠，則可以使用完全電動的船舶，其中完全不使用柴油或其他不可再生能源。無論是混合動力還是完全電動，儲能單元可以在靠岸停泊時從岸上的電源充電。為了發展技術以實現足夠可靠以長期用作主電源的儲能單元，必須解決某些技術問題。

發明內容

根據本發明的第一方面，一種能量儲存系統包括一個或多個能量儲存單元，每個能量儲存單元包括一個或多個能量儲存模塊，每個能量儲存模塊包括串聯連接的多個電化學能量儲存設備；其中該系統還包括與能量儲存單元或每個能量儲存單元串聯的DC開關器件；其中DC開關器件包括半導體器件和與半導體器件并聯的整流單元。

開關器件還可以包括與半導體器件和并聯整流單元串聯的限流器。

開關器件還可以包括與限流器串聯的另外的半導體器件和并聯整流單元，另外的半導體器件和并聯整流單元相對于該半導體器件和并聯整流單元被反置(inverted)。

限流器可以包括電感器。

半導體器件可以包括晶體管或繼電器，該晶體管特別是絕緣柵雙極晶體管。

整流單元可以包括二極管、橋式整流器、繼電器或晶閘管中的一項。

能量儲存模塊中的兩個或更多個串可以并聯連接。

能量儲存單元還可以包括位于能量儲存模塊與負載之間的隔離器以提供電流隔離。

在串的兩極處設置隔離器。

能量儲存單元還可以包括與能量儲存模塊并聯的DC鏈路電容器。

開關器件可以位于單元中的兩個能量儲存模塊之間。

開關器件可以位于單元的兩個能量儲存模塊之間的大約中點處。

根據本發明的第二方面，提供了一種控制兩個或更多個能量儲存單元的充電和放電的方法，能量儲存單元包括電連接在一起的多個能量儲存模塊，每個能量儲存模塊包括串聯連接的多個電化學能量儲存設備；其中能量儲存單元并聯連接在一起，該方法包括將開關器件接通達預定時間段以允許電荷流入或流出能量儲存單元；在預定時間段結束時斷開開關器件；以及重復接通和斷開以控制單元的平均電流。

可以根據系統要求選擇開關的占空比，占空比等于時間ON除以(時間ON+時間OFF)。

附圖說明