CN111009913A - 一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，包括集装箱和储能模块所述集装箱外侧设有抽风机，集装箱顶部设有排风口，集装箱内设有温度传感器，所述温度传感器连接有控制器，所述控制器与抽风机信号连接，储能模块，包括若干储能单元和储能单元支架，若干储能单元固定在储能单元支架，储能单元，包括1个功率转换器和1个电池簇，若干储能单元的每个功率转换器的交流端口相互串联，每个功率变换单元的直流端口彼此独立，并分别连接各自的电池簇。本发明通过加装抽风机和排风口，增加电池散热强度，电池模组利用Y形连接提高输出电压。
Description
技术领域
本发明涉及电池储能技术领域，尤其是涉及一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统。
背景技术
电化学储能是储能体系中重要的组成部分，主要包括了各种二次电池，是构建智能电网、促进分布式能源消纳和微电网功率平衡的重要部分。电化学储能变流器(PowerConversion System，PCS)是电化学储能系统的核心设备，属于大功率电力电子技术的范畴，PCS可以实现储能电池与电网间的交直流转换，完成两者间的双向能量流动，是储能系统的主要执行机构。
传统技术方案采用桥式两电平或者中性点钳位三电平拓扑结构构建 PCS，采用传统方案的PCS输出电压较低(一般低于6KV)，功率容量也较小(通常单机不大于500KW)，要实现高电压大规模储能，一般采用多台低压小容量PCS的交流侧并联，然后经过升压变压器后接入高压电网，带来的问题是运行损耗高，而且并联的台数不易过多，否则控制变得十分复杂，容易出现环流和谐振问题，这大大制约了储能系统的容量扩展，限制了储能系统在电力系统中应发挥的作用。同时，传统技术方案中没有对电池的散热装置，电池在实际使用会产生高温，由于电池数量庞大且集中放置，会使温度难以降低，导致电池烧毁。
发明内容
本发明解决了现有电池储能系统输出电压低、散热效果差的问题，提出一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，通过加装抽风机和排风口，增加电池散热强度，电池模组利用Y形连接提高输出电压。
为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：
一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，包括集装箱和储能模块所述集装箱外侧设有抽风机，集装箱顶部设有排风口，集装箱内设有温度传感器，所述温度传感器连接有控制器，所述控制器与抽风机信号连接，储能模块，包括若干储能单元和储能单元支架，若干储能单元固定在储能单元支架，储能单元，包括1个功率转换器和1个电池簇，若干储能单元的每个功率转换器的交流端口相互串联，每个功率变换单元的直流端口彼此独立，并分别连接各自的电池簇。
温度传感器采集集装箱内温度，控制器内置温度阈值，当检测温度大于阈值，控制器控制启动抽风机，控制器还内设梯度温度值，不同温度值对应不同的抽风机档位，控制器根据温度传感器传来的实时温度，对抽风机功率实时操控，减少耗电，同时保证散热。
作为优选，所述若干储能单元的功率转换器的交流端口相互串联形成储能组,储能组输出一定电压，输出相同电压的3个储能组采用Y形连接组成的单相H桥式电路。
作为优选，所述单相H桥式电路的交流端口侧并联有链节旁路开关，用于在所述单相H桥式电路故障时，旁路所述单相H桥式电路。级联型储能系统采用链节旁路开关，自动识别故障链节切除，优化单元自动旁路，实现在线更换电池，提高储能系统整体的稳定性。
作为优选，所述抽风机上设有防雨罩，防止雨雪天气时，雨雪通过抽风机进入集装箱，保持集装箱内干燥。
作为优选，所述集装箱内设有进气干管，进气干管的一端固定在抽风机的一侧，进气干管的另一端连接有若干进气支管，所述进气支管固定在集装箱内部的底面上，所述进气支管设有出气口，出气口上扣置有罩板，所述储能单元支架固定在罩板上。设置进气干管和进气支管的作用是引导抽风机抽入的气体的流向，使气体从储能模块的底部流向集装箱顶部，再从排风口流出。
作为优选，所述集装箱内设有进气干管，进气干管的一端固定在抽风机的一侧，进气干管的另一端连接有若干进气支管，所述进气支管固定在集装箱内部的底面上，所述进气支管设有出气口，所述出气口上固定有出风广口，出风广口扣置有罩板，所述储能单元支架固定在罩板上。设置出风广口的作用是扩大气流流出的横截面，增大储能模块的受风面积，同时引导部分气体的流向。
作为优选，所述储能模块外部罩有导风罩，所述导风罩固定在罩板，所述导风罩是两端通风的，导风罩固定在罩板的一端作为进气端，导风罩的另一端作为出气端，所述出气端上设置有环形挡片，设置环形挡片的作用是干扰气体流动，使部分气体折返，在导风罩内形成扰流，充分搅动气体，使气体充分吸收储能模块产生的热量后再流出导风罩，使电池储能系统充分散热。
作为优选，导风罩设置有散热导向孔，散热导向孔边缘设有气流导向板，设置散热导向孔的作用是利于储能模块的局部散热，避免带热量的气体堆积在导风罩顶部，造成散热不均匀，同时设置气流导向板对局部流出的带热量的气体进行导向，使带热量的气体流向集装箱顶部，减少带热量气体在集装箱内部的停留时间，有利于集装箱内部的整体散热。
作为优选，所述出风广口的面积为导风罩的进气端面积的1.5倍，抽风机将气体抽入，气体通过出风广口流出时，由于出风广口的面积为导风罩的进气端面积的1.5倍，气体一部分吹入导风罩内，对储能模块进行散热，一部分吹向导风罩外部，吹动由气流导向板导向的带热量气体往集装箱顶部，加快带热量气体流出，有利于加快散热。
本发明有以下有益效果：（1）设置抽风机和排风口，利用气体流动有效对储能系统进行散热；（2）设置温度传感器和控制器，控制器获取温度传感器测得的温度，对抽风机进行实时控制，减少电能的损耗，同时增强散热能力。（3）单相H桥式电路的交流端口侧并联有链节旁路开关，用于在所述单相H桥式电路故障时，旁路所述单相H桥式电路，级联型储能系统采用链节旁路开关，自动识别故障链节切除，优化单元自动旁路，实现在线更换电池，提高储能系统整体的稳定性。
附图说明
图1是实施例的结构图。
图2是实施例中储能模块的散热机构图。
图3是实施例中进气干管和进气支管的连接图。
其中： 1、集装箱 2、储能模块 3、抽风机 4、排风口 5、温度传感器 6、控制器 7、防雨罩 8、进气干管 9、进气支管 10、出风广口 11、罩板 12、储能单元支架 13、储能单元14、导风罩 15、散热导向孔 16、气体导向板。
具体实施方式
实施例：
本实施例提出一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，结合图1和图2，包括集装箱1和储能模块2所述集装箱1外侧设有抽风机3，集装箱1顶部设有排风口4，集装箱1内设有温度传感器5，所述温度传感器5连接有控制器6，所述控制器6与抽风机3信号连接，储能模块2，包括若干储能单元13和储能单元支架12，若干储能单元13固定在储能单元支架12，储能单元13，包括1个功率转换器和1个电池簇，若干储能单元13的每个功率转换器的交流端口相互串联，每个功率变换单元的直流端口彼此独立，并分别连接各自的电池簇。
温度传感器采集集装箱内温度，控制器内置温度阈值，当检测温度大于阈值，控制器控制启动抽风机，控制器还内设梯度温度值，不同温度值对应不同的抽风机档位，控制器根据温度传感器传来的实时温度，对抽风机功率实时操控，减少耗电，同时保证散热。
所述若干储能单元13的功率转换器的交流端口相互串联形成储能组,储能组输出一定电压，输出相同电压的3个储能组采用Y形连接组成的单相H桥式电路。
所述单相H桥式电路的交流端口侧并联有链节旁路开关，用于在所述单相H桥式电路故障时，旁路所述单相H桥式电路。级联型储能系统采用链节旁路开关，自动识别故障链节切除，优化单元自动旁路，实现在线更换电池，提高储能系统整体的稳定性。
级联型储能系统由多个储能单元构成，一定数量的储能单元交流侧串联即可直接输出6kV左右的单相电压。三组输出电压6kV的储能模块，采用Y接法，通过电角度互差120度的算法控制，输出对称的10kV线电压，组成三相交流高压储能系统。通过以上方法可以采用众多小功率、小电量的储能单元构成一套大功率、大电量的储能系统。
所述抽风机上设有防雨罩7，防止雨雪天气时，雨雪通过抽风机进入集装箱，保持集装箱内干燥。
结合图3，所述集装箱1内设有进气干管8，进气干管8的一端固定在抽风机3的一侧，进气干管8的另一端连接有若干进气支管9，所述进气支管9固定在集装箱1内部的底面上，所述进气支管9设有出气口，出气口9上扣置有罩板11，所述储能单元支架12固定在罩板11上。设置进气干管和进气支管的作用是引导抽风机抽入的气体的流向，使气体从储能模块的底部流向集装箱顶部，再从排风口流出。
所述集装箱1内设有进气干管8，进气干管8的一端固定在抽风机3的一侧，进气干管8的另一端连接有若干进气支管9，所述进气支管9固定在集装箱1内部的底面上，所述进气支管9设有出气口，所述出气口9上固定有出风广口10，出风广口10扣置有罩板11，所述储能单元支架12固定在罩板11上。设置出风广口的作用是扩大气流流出的横截面，增大储能模块的受风面积，同时引导部分气体的流向。
所述储能模块2外部罩有导风罩14，所述导风罩14固定在罩板11，所述导风罩14是两端通风的，导风罩14固定在罩板11的一端作为进气端，导风罩14的另一端作为出气端，所述出气端上设置有环形挡片，设置环形挡片的作用是干扰气体流动，使部分气体折返，在导风罩内形成扰流，充分搅动气体，使气体充分吸收储能模块产生的热量后再流出导风罩，使电池储能系统充分散热。
导风罩14设置有散热导向孔15，散热导向孔15边缘设有气流导向板16，设置散热导向孔的作用是利于储能模块的局部散热，避免带热量的气体堆积在导风罩顶部，造成散热不均匀，同时设置气流导向板对局部流出的带热量的气体进行导向，使带热量的气体流向集装箱顶部，减少带热量气体在集装箱内部的停留时间，有利于集装箱内部的整体散热。
所述出风广口10的面积为导风罩14的进气端面积的1.5倍，抽风机将气体抽入，气体通过出风广口流出时，由于出风广口的面积为导风罩的进气端面积的1.5倍，气体一部分吹入导风罩内，对储能模块进行散热，一部分吹向导风罩外部，吹动由气流导向板导向的带热量气体往集装箱顶部，加快带热量气体流出，有利于加快散热。
本发明有以下优势：
（1）设置抽风机和排风口，利用气体流动有效对储能系统进行散热；
（2）设置温度传感器和控制器，控制器获取温度传感器测得的温度，对抽风机进行实时控制，减少电能的损耗，同时增强散热能力。
（3）单相H桥式电路的交流端口侧并联有链节旁路开关，用于在所述单相H桥式电路故障时，旁路所述单相H桥式电路，级联型储能系统采用链节旁路开关，自动识别故障链节切除，优化单元自动旁路，实现在线更换电池，提高储能系统整体的稳定性。
Claims (9)
1.一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，包括集装箱（1）和储能模块（2），其特征是，所述集装箱（1）外侧设有抽风机（3），集装箱（1）顶部设有排风口（4），集装箱（1）内设有温度传感器（5），所述温度传感器（5）连接有控制器（6），所述控制器（6）与抽风机（3）信号连接，
储能模块（2），包括若干储能单元（13）和储能单元支架（12），若干储能单元（13）固定在储能单元支架（12），
储能单元（13），包括1个功率转换器和1个电池簇，若干储能单元（13），每个功率转换器的交流端口相互串联，每个功率变换单元的直流端口彼此独立，并分别连接各自的电池簇。
2.根据权利要求1所述的一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，其特征是，所述若干储能单元（13）的功率转换器的交流端口相互串联形成储能组,储能组输出一定电压，输出相同电压的3个储能组采用Y形连接组成的单相H桥式电路。
3.根据权利要求2所述的一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，其特征是，所述单相H桥式电路的交流端口侧并联有链节旁路开关，用于在所述单相H桥式电路故障时，旁路所述单相H桥式电路。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，其特征是，所述抽风机上设有防雨罩（7）。
5.根据权利要求4所述的一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，其特征是，所述集装箱（1）内设有进气干管（8），进气干管（8）的一端固定在抽风机（3）的一侧，进气干管（8）的另一端连接有若干进气支管（9），所述进气支管（9）固定在集装箱（1）内部的底面上，所述进气支管（9）设有出气口，出气口（9）上扣置有罩板（11），所述储能单元支架（12）固定在罩板（11）上。
6.根据权利要求5所述的一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，其特征是，所述集装箱（1）内设有进气干管（8），进气干管（8）的一端固定在抽风机（3）的一侧，进气干管（8）的另一端连接有若干进气支管（9），所述进气支管（9）固定在集装箱（1）内部的底面上，所述进气支管（9）设有出气口，所述出气口（9）上固定有出风广口（10），出风广口（10）扣置有罩板（11），所述储能单元支架（12）固定在罩板（11）上。
7.根据权利要求6所述的一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，其特征是，所述储能模块（2）外部罩有导风罩（14），所述导风罩（14）固定在罩板（11），所述导风罩（14）是两端通风的，导风罩（14）固定在罩板（11）的一端作为进气端，导风罩（14）的另一端作为出气端，所述出气端上设置有环形挡片。
8.根据权利要求7所述的一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，其特征是，导风罩（14）设置有散热导向孔（15），散热导向孔（15）边缘设有气流导向板（16）。
9.根据权利要求8所述的一种用于多站融合的电池梯次利用级联型储能系统，其特征是，所述出风广口（10）的面积为导风罩（14）的进气端面积的1.5倍。
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