CN112186905A - 一种集装箱电力储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集装箱电力储能系统。该集装箱电力储能系统包括分PCS层，包括多台PCS、升压变压器、通讯柜、配电柜、开关柜和控制柜，通讯柜用于PCS层的电源分配及各设备通讯，配电柜用于PCS层的低压开关，开关柜用于PCS层的中压开关，控制柜用于控制各PCS；第一蓄电池层和第二蓄电池层，两者结构相同，各包括多套电池簇和汇流柜，多套电池簇按组接入汇流柜，汇流柜通过动力电缆接入到PCS层的直流侧；PCS层、第一蓄电池层和第二蓄电池层各自被容纳在一集装箱内，且按序在垂直方向上自下而上堆叠。本发明提出了一种集装箱电力储能系统，整体设计简洁，能提升集装箱储能系统的易用性。

Description

一种集装箱电力储能系统

技术领域

本发明涉及电力储能的技术领域，尤其涉及一种集装箱电力储能系统。

背景技术

近年来国内外储能技术发展迅速，集装箱式储能系统具有技术成熟、大容量、可移动、可靠性高、无污染、适应性强、可扩充、便于安装等优点。集装箱储能系统对储能系统标准化、低成本化具有重要意义，可以大大提高储能系统的易用性和稳定性，有利于分布式微网储能系统的发展，是未来储能的发展方向。

目前发电侧集装箱储能系统主要由储能电池簇、电池管理系统(BMS)、储能变流器(PCS)、储能能量管理系统(EMS)等组成。集装箱式电池储能系统普遍以磷酸铁锂电池为能量载体，通过PCS进行充放电，实现与电力系统的多种能量交换，并可接入多种供电模式。

目前，储能项目普遍以集装箱单层分布排列布置方式为主，这种布置方式的缺点是：

(1)占用大量土地面积，土地利用效率低。常规储能项目集装箱的单层布置方式以及各集装箱之间的安全距离占据大量土地面积，这会对那些土地资源紧张的企业造成一定的影响，在前期规划中可能不得已减小储能项目配置规模。

(2)由于储能集装箱单层分布排列布置的原因，导致各集装箱模块间的联络电缆成本增加，增加了储能项目的成本。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种集装箱电力储能系统，整体设计简洁，能提升集装箱储能系统的易用性。

具体地，本发明提出了一种集装箱电力储能系统，包括PCS层，包括多台PCS、升压变压器、通讯柜、配电柜、开关柜和控制柜，所述通讯柜用于所述PCS层的电源分配及各设备通讯，所述配电柜用于所述PCS层的低压开关，所述开关柜用于所述PCS层的中压开关，所述控制柜用于控制各所述PCS；

第一蓄电池层和第二蓄电池层，两者结构相同，各包括多套电池簇和汇流柜，多套所述电池簇按组接入所述汇流柜，所述汇流柜通过动力电缆接入到所述PCS层的直流侧；

所述PCS层、第一蓄电池层和第二蓄电池层各自被容纳在一集装箱内，且按序在垂直方向上自下而上堆叠。

根据本发明的一个实施例，还包括暖通终端，在所述PCS层的集装箱的长边一侧开设有空调进回风口，所述暖通终端与所述空调进回风口连通，用于控制所述PCS层内部温度。

根据本发明的一个实施例，所述空调进回风口的截面面积根据所述PCS层工作时的发热量确定。

根据本发明的一个实施例，所述第一蓄电池层和第二蓄电池层还包括消防设备，所述消防设备与设置在所述第一蓄电池层和第二蓄电池层内的烟雾传感器和温度传感器连接。

根据本发明的一个实施例，所述第一蓄电池层和第二蓄电池层内设有降温设备，包括多个表冷器和与所述表冷器连接的冷冻水供水回路。

根据本发明的一个实施例，所述第一蓄电池层内的多个电池簇分两组贴靠于各自所在集装箱的长边一侧，汇流柜为2个，分别贴靠于所在集装箱的长边一侧，同侧的所述电池簇接入同侧的所述汇流柜。

根据本发明的一个实施例，还包括第一连接板，所述第一连接板设置在所述PCS层所在的集装箱的底部，与外部的地基连接固定。

根据本发明的一个实施例，还包括第二连接板，所述第二连接板用于连接所述第一蓄电池层所在的集装箱的底部与所述PCS层所在的集装箱的顶部。

根据本发明的一个实施例，还包括角件垫板，用于连接固定所述第一蓄电池层、第二蓄电池层和PCS层所在的集装箱的短边连接处。

根据本发明的一个实施例，还包括楼梯与楼梯连接件，所述楼梯连接件设置在所述第一蓄电池层和第二蓄电池层的短边一侧，所述楼梯通过所述楼梯连接件固定在所述集装箱电力储能系统的两侧。

本发明提供的一种集装箱电力储能系统，堆叠PCS层和蓄电池层，节省了占地空间并降低了电缆使用的成本，提升了集装箱电力储能系统的利用效率。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了本发明一个实施例的集装箱电力储能系统的结构原理图。

图2示出了PCS层的结构示意图。

图3示出了第一蓄电池层的结构示意图。

图4示出了本发明一个实施例中各集装箱的连接结构及连接部件的放大示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

集装箱电力储能系统 100 PCS层 101

第一蓄电池层 102 第二蓄电池层 103

PCS 104 升压变压器 105

通讯柜 106 配电柜 107

开关柜 108 控制柜 109

电池簇 110 汇流柜 111

暖通终端 112 空调进回风口 113

消防设备 114 表冷器 115

冷冻水供水回路 116 第一连接板 117

第二连接板 118 角件垫板 119

楼梯 120 楼梯连接件 121

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

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。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图1示出了本发明一个实施例的集装箱电力储能系统的结构原理图。图2示出了PCS层的结构示意图。如图所示，一种集装箱电力储能系统100主要包括PCS层101、第一蓄电池层102和第二蓄电池层103。

参考图2，PCS层101包括多台PCS 104、升压变压器105、通讯柜106、配电柜107、开关柜108和控制柜109。其中，通讯柜106用于PCS层101的电源分配及各设备通讯。配电柜107用于PCS层101的低压开关，开关柜108用于PCS层101的中压开关，控制柜109用于控制各PCS104。在PCS层101中将升压变压器105和开关柜108等集成到一起，形成一次升压舱。

参考图3，第一蓄电池层102和第二蓄电池层103的结构相同。以第一蓄电池层102为例，第一蓄电池层102包括多套电池簇110和汇流柜111，多套电池簇110按组接入汇流柜111，汇流柜111通过动力电缆接入到PCS层101的直流侧。

PCS层101、第一蓄电池层102和第二蓄电池层103各自被容纳在一集装箱内，且按序在垂直方向上自下而上堆叠。

本发明提供的集装箱电力储能系统100采用堆叠方式，节省了系统的占地空间并合理缩短了相互间的电缆连接的距离，从而降低了成本，提升了集装箱电力储能系统100的利用效率。

集装箱尺寸可按照实际运营的项目来选择，例如可以选择40至50英尺标准集装箱尺寸。选择PCS层101、第一蓄电池层102和第二蓄电池层103的集装箱大小一致，可以方便堆叠和实施连接等操作。

较佳地，集装箱电力储能系统100还包括暖通终端112。在PCS层101的集装箱的长边一侧开设有空调进回风口113。暖通终端112与空调进回风口113连通，使集装箱与外部形成风路循环，用于控制PCS层101内部温度。更佳地，空调进回风口113的截面面积根据PCS层101工作时的发热量确定。该种结构使集装箱电力储能系统100的工作温度严格地控制最佳工作温度范围之内，确保集装箱电力储能系统100的工作稳定。

较佳地，参考图3，以第一蓄电池层102为例，第一蓄电池层102包括消防设备114，消防设备114与设置在第一蓄电池层102的烟雾传感器和温度传感器连接。消防设备114可以根据烟雾传感器和温度传感器的反馈信号来判断是否需要执行自动灭火，或者触发声光或远程报警，由工作人员启动灭火设备工作。

较佳地，第一蓄电池层102和第二蓄电池层103内设有降温设备。以第一蓄电池层102为例，包括多个表冷器115和与表冷器115连接的冷冻水供水回路116，以对第一蓄电池层102所在集装箱的内部降温。

需要说明的是，本发明的实施例是以5MW/MWh作为一个储能单元模块为例，而根据实际情况可以对PCS层101内的PCS 104的数量，以及第一蓄电池层102和第二蓄电池层103内的电池簇110的数量进行调整，以满足工程需求。在本实施例中，PCS层101设置了8台PCS104，第一蓄电池层102和第二蓄电池层103内各设置了12套电池簇110。容易理解的，常规的配置要求为每三套电池簇110对应连接1台PCS 104。

较佳地，参考图3，第一蓄电池层102内的12套电池簇110分两组，每组6套贴靠于各自所在集装箱的长边一侧。汇流柜111为2个，分别贴靠于所在集装箱的长边一侧。同侧的6套电池簇110接入同侧的汇流柜111内。这样设置，方便电缆的布线，缩短连接距离，可以减少输出线缆的数量，从而从整体上减少电缆使用的成本。

图4示出了本发明一个实施例中各集装箱的连接结构及连接部件的放大示意图。如图所示，集装箱电力储能系统100还包括第一连接板117。第一连接板117设置在PCS层101所在的集装箱的底部，与外部的地基连接固定。

较佳地，集装箱电力储能系统100还包括第二连接板118。第二连接板118用于连接第一蓄电池层102所在的集装箱的底部与PCS层101所在的集装箱的顶部，使第一蓄电池层102和PCS层101固定连接。

较佳地，集装箱电力储能系统100还包括角件垫板119。角件垫板119用于连接固定第一蓄电池层102、第二蓄电池层103和PCS层101所在的集装箱的短边连接处，使包含PCS层101、第一蓄电池层102、第二蓄电池层103的三个集装箱上下整齐堆垛。更佳地，在堆叠的集装箱的四个角可以加装立柱用以加固，增强抗风性。

结合图1所示，较佳地，集装箱电力储能系统100还包括楼梯120与楼梯连接件121。楼梯连接件121设置在第一蓄电池层102和第二蓄电池层103的短边一侧，楼梯120通过楼梯连接件121固定在集装箱电力储能系统100的两侧。在第一蓄电池层102和第二蓄电池层103所在的集装箱的短边开门，工作人员可以方便地进入到集装箱内部进行定期巡检。

本发明提供的集装箱电力储能系统可满足静载以及抗8级地震的强度要求。

目前国内的集装箱储能项目普遍以集装箱单层分布排列布置为主，这种布置方式的缺点是占用大量土地面积，无法做到高效利用土地以及集装箱之间联络电缆成本较大。本发明提供的集装箱电力储能系统采用三层堆叠的布置方式、结构、电气、暖通及消防设计合为一体，通过集成化设计，具有节省占地面积，满足安装场地相对狭小和施工限制与节省模块间的联络电缆成本等优势。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种集装箱电力储能系统，包括：

PCS层，包括多台PCS、升压变压器、通讯柜、配电柜、开关柜和控制柜，所述通讯柜用于所述PCS层的电源分配及各设备通讯，所述配电柜用于所述PCS层的低压开关，所述开关柜用于所述PCS层的中压开关，所述控制柜用于控制各所述PCS；

第一蓄电池层和第二蓄电池层，两者结构相同，各包括多套电池簇和汇流柜，多套所述电池簇按组接入所述汇流柜，所述汇流柜通过动力电缆接入到所述PCS层的直流侧；

所述PCS层、第一蓄电池层和第二蓄电池层各自被容纳在一集装箱内，且按序在垂直方向上自下而上堆叠。

2.如权利要求1所述的集装箱电力储能系统，其特征在于，还包括暖通终端，在所述PCS层的集装箱的长边一侧开设有空调进回风口，所述暖通终端与所述空调进回风口连通，用于控制所述PCS层内部温度。

3.如权利要求2所述的集装箱电力储能系统，其特征在于，所述空调进回风口的截面面积根据所述PCS层工作时的发热量确定。

4.如权利要求1所述的集装箱电力储能系统，其特征在于，所述第一蓄电池层和第二蓄电池层还包括消防设备，所述消防设备与设置在所述第一蓄电池层和第二蓄电池层内的烟雾传感器和温度传感器连接。

5.如权利要求1所述的集装箱电力储能系统，其特征在于，所述第一蓄电池层和第二蓄电池层内设有降温设备，包括多个表冷器和与所述表冷器连接的冷冻水供水回路。

6.如权利要求1所述的集装箱电力储能系统，其特征在于，所述第一蓄电池层内的多个电池簇分两组贴靠于各自所在集装箱的长边一侧，汇流柜为2个，分别贴靠于所在集装箱的长边一侧，同侧的所述电池簇接入同侧的所述汇流柜。

7.如权利要求1所述的集装箱电力储能系统，其特征在于，还包括第一连接板，所述第一连接板设置在所述PCS层所在的集装箱的底部，与外部的地基连接固定。

8.如权利要求1所述的集装箱电力储能系统，其特征在于，还包括第二连接板，所述第二连接板用于连接所述第一蓄电池层所在的集装箱的底部与所述PCS层所在的集装箱的顶部。

9.如权利要求1所述的集装箱电力储能系统，其特征在于，还包括角件垫板，用于连接固定所述第一蓄电池层、第二蓄电池层和PCS层所在的集装箱的短边连接处。

10.如权利要求1所述的集装箱电力储能系统，其特征在于，还包括楼梯与楼梯连接件，所述楼梯连接件设置在所述第一蓄电池层和第二蓄电池层的短边一侧，所述楼梯通过所述楼梯连接件固定在所述集装箱电力储能系统的两侧。

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