CN112600281A - 一种低压直流逆变的储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低压直流逆变的储能系统，包括依次电连接的储能模块、升降压模块、总开关和控制模块，储能模块采用标准电池模组，所述标准电池模组由少于200节的标准电芯串联组成；利用交直流双向逆变器将标准电池模组的低压直流电转化为低压交流电，再利用定制化的升降压模块将低压交流电提升为满足使用要求的高压交流电。由此，本发明的低压直流逆变的储能系统将除升降压模块之外的其他模块均采用标准件，大幅降低了需要定制化的组件，实现了规模化生产，降低了储能系统的设计制作周期和成本。

Description

一种低压直流逆变的储能系统
技术领域
本发明涉及储能领域，尤其涉及一种低压直流逆变的储能系统。
背景技术
储能系统一般是由储能电池系统、交直流双向逆变器、隔离升压变压器、控制模块和其他辅助器件组成。其中电池系统由电池管理系统和多个电池组串联组合而成。
储能电池系统为了达到一定的电压，必须由多个电池模组串联进行解决。由于电网三相动力电通常为380V/400V,因此电池的直流电压需要580V以上，这需要200多个的电池模组进行串联才能完成。
而不同的用户、不同的应用场景需要的功率又各有差异，故目前的储能系统基本都是定制化开发，一方面需要200多个电池单体进行串联组成一个电池簇，又可能需要因为功率的需求进行多个电池簇的并联，这样的模式对电池单体、电池簇的一致性要求非常高，从而导致设计周期和供货周期比较慢、电池的组装成本贵，并且容易出现安全隐患，不利于工业化生产。还会出现任何一个电池模组出现问题时，整路电池不能使用的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种低压直流逆变的储能系统。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种低压直流逆变的储能系统，包括依次电连接的储能模块、升降压模块、总开关，还包括控制模块，所述控制模块电连接储能模块和总开关；
所述储能模块包括至少1组储能单元；所述储能单元包括电连接的标准电池模组和交直流双向逆变器；
所述标准电池模组包括至少一组电池子模组，所述电池子模组包括电连接在一起的电芯模块和电芯管理模块，所述电芯管理模块用于监控电芯模块的健康状态；
所述交直流双向逆变器包括直流侧、交流侧和控制侧，用于进行交直流的转换，将标准电池模组的低压直流电转换成低压交流电输出至变压器的低压侧，实现标准电池模组的放电；或者将变压器低压侧的低压交流电转化为低压直流电输入至标准电池模组，实现电池模组的充电；
所述变压器包括低压侧、高压侧，用于将交直流双向逆变器交流侧的低压交流电提升为高压交流电，实现对外网供电；或者将外网的高压交流电降压为低压交流电供输送至交直流双向逆变器交流侧，给电池模组充电；
所述总开关用于切断或者接通变压器高压侧与外网的电连接；
所述控制模块根据用户用电状态、电池模组的健康状态控制切换交直流双向逆变器和总开关的工作模式。
与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
采用标准电池模组储存电能，将标准电池模组的直流电转化为低压交流电后，通过调整变压器的参数满足用户的电压需求，由此，将整个系统中绝大部分部件的参数固定统一起来，仅有变压器一个部件的参数需要根据顾客需求定做，大幅减少了需要定制化生产的部件，对于统一参数的零部件部分则可以批量生产，进而降低最终产品的成本。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
优选地，所述电芯模块由少于200节单体电芯串联而成。
采用上述进一步方案的有益效果是，以较少的单体电芯进行串联，降低了电芯一致性的难度，进而降低了产品的生产成本。
优选地，所述变压器为隔离变压器。
采用上述进一步方案的有益效果是可以将储能系统与外网电源进行有效的电气隔离，提升供电质量。
优选地，所述标准电池模组包括多个电池子模组，多个所述电池子模组并联连接。
采用上述进一步方案的有益效果是利用多个电池子模组的并联连接，提高了标准电池模组对外供电的功率。
优选地，所述电芯管理模块具有直流隔离控制功能，所述直流隔离功能是指不同电池组之间并联不会有内部的环流，即使存在电压差也不会出现放电过程(或充电)过程。在并联的每组电池组的线路上设置可控的单向导电电路即可实现上述功能。
采用上述进一步方案的有益效果是，在多个电池子模组直接并联连接时，电芯管理模块的直流隔离控制功能可以避免多个并联的电池子模组之间产生内部环流，提高储能系统的性能。
优选地，所述储能模块包括多组储能单元；多组所述储能单元并联连接，具体的，是每个储能单元内的交直流双向逆变器交流侧并联连接。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过多组储能单元的并联连接，提升系统对外供电的功率。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例3的结构示意图；
在附图中，各标号所表示的部件名称列表如下：
1、储能模块；
1.1、储能单元；
1.1-1、第一储能单元；
1.1-2、第二储能单元；
1.1-3、第三储能单元；
1.1.1、标准电池模组；
1.1.1-1、第一标准电池模组；
1.1.1-2、第二标准电池模组；
1.1.1-3、第三标准电池模组；
1.1.1.1、电池子模组；
1.1.1.1-1、第一电池子模组；
1.1.1.1-2、第二电池子模组；
1.1.1.1.1、电芯模块；
1.1.1.1.1-1、第一电芯模块；
1.1.1.1.1-2、第二电芯模块；
1.1.1.1.2、电芯管理模块；
1.1.1.1.2-1、第一电芯管理模块；
1.1.1.1.2-2、第二电芯管理模块；1.1.2、交直流双向逆变器；
1.1.2-1、第一交直流双向逆变器；
1.1.2-2、第二交直流双向逆变器；
1.1.2-3、第三交直流双向逆变器；
2、升降压模块；
3、总开关；
4、控制模块；
5、外网。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：
请参照图1所示，其为本发明的低压直流逆变的储能系统的结构示意图。所述低压直流逆变的储能系统包括依次电连接的储能模块1、升降压模块2和总开关3，还包括控制模块4，所述控制模块4电连接储能模块1和总开关3；
所述储能模块1包括1组储能单元1.1；
所述储能单元1.1包括电连接的标准电池模组1.1.1和交直流双向逆变器1.1.2；
所述标准电池模组1.1.1包括1组电池子模组1.1.1.1，所述电池子模组1.1.1.1包括电连接在一起的电芯模块1.1.1.1.1和电芯管理模块1.1.1.1.2；所述电芯模块1.1.1.1.1由少于200节单体电芯串联而成；所述电芯管理模块1.1.1.1.2用于监控电芯模块1.1.1.1.1的健康状态；
所述交直流双向逆变器1.1.2用于进行交直流的转换，包括直流侧、交流侧和控制侧；直流侧电连接电芯模块1.1.1.1.2，交流侧电连接升降压模块2，控制侧电连接控制模块4.
所述升降压模块2为隔离变压器，包括低压侧、高压侧，用于将交直流双向逆变器1.1.2交流侧的低压交流电提升为高压交流电供给外网5使用；或者将外网5的高压交流电降压为低压交流电输送至交直流双向逆变器1.1.2的交流侧；
所述总开关3用于切断或者接通升降压模块2高压侧与外网5的电连接；
所述控制模块4根据用户用电状态、电池模组的健康状态控制切换交直流双向逆变器1.1.2和总开关3的工作模式。
实施例2：
如图2所示，标准电池模组1.1.1包括第一电池子模组1.1.1.1-1和第二电池子模组1.1.1.1-2，2个电池子模组并联连接。具体的，第一电池子模组1.1.1.1-1内的第一电芯管理模块1.1.1.1.2-1与第二电池子模组1.1.1.1-2内的第二电芯管理模块1.1.1.1.2-2并联，所述电芯管理模块具有直流隔离控制功能，即内部包括单向导电电路，电池子模组在工作状态下只能对外出力或者对内充电，两种工作模式只能选择其一，避免了并联的电芯模组之间由于特性差异产生内部环流。
实施例3：
如图3所示，所述储能模块1包括3组储能单元，即第一储能单元1.1-1、第二储能单元1.1-2、第三储能单元1.1-3；3组所述储能单元并联连接。
实施例4：
标准电池模组采用通讯基站常用的标准51.2V200AH电池，客户电压需求400V、功率需求50KW、储能要求100KWh，采用10个51.2V200AH电池进行并联后电连接2个25KW的交直流双向逆变器，逆变后得到33V的三相三线交流电，通过隔离升压变压器将电压由33V升压至400V供用户使用。
实施例5：
标准电池模组采用新能源汽车用的标准A箱115.92V电池，为了满足客户10KV电压下50KW/100KWh的供电需求，采用3个115.92V300AH电池进行并联使用，与2个25KW的交直流双向逆变器进行逆变，逆变后电压为74V三相三线的交流电，通过隔离升压变压器将74V的低压交流电提升为10KV交流电供用户使用。
上述实施例中，除了隔离升压变压器需要定制外，其余部分均为标准件，可批量生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种低压直流逆变的储能系统，其特征在于，包括依次电连接的储能模块、升降压模块和总开关，还包括控制模块，所述控制模块电连接储能模块和总开关；
所述储能模块包括至少1组储能单元；
所述储能单元包括电连接的标准电池模组和交直流双向逆变器；
所述标准电池模组包括至少1组电池子模组，所述电池子模组包括电连接在一起的电芯模块和电芯管理模块；所述电芯管理模块用于监控电芯模块的健康状态；
所述交直流双向逆变器用于进行交直流的转换，包括直流侧、交流侧和控制侧；
所述变压器包括低压侧、高压侧，用于将交直流双向逆变器交流侧的低压交流电提升为高压交流电；或者将外网的高压交流电降压为低压交流电输送至交直流双向逆变器交流侧；
所述总开关用于切断或者接通变压器高压侧与外网的电连接；
所述控制模块根据用户用电状态、电池模组的健康状态控制切换交直流双向逆变器和总开关的工作模式。
2.根据权利要求1所述的低压直流逆变的储能系统，其特征在于，所述电芯模块由少于200节单体电芯串联而成。
3.根据权利要求1或2所述的低压直流逆变的储能系统，其特征在于，所述变压器为隔离变压器。
4.根据权利要求1或2所述的低压直流逆变的储能系统，其特征在于，所述标准电池模组包括多个电池子模组，多个所述电池子模组并联连接。
5.根据权利要求4所述的低压直流逆变的储能系统，其特征在于，所述电芯管理模块具有直流隔离控制功能。
6.根据权利要求1或2所述的低压直流逆变的储能系统，其特征在于，所述储能模块包括多组储能单元；多组所述储能单元并联连接。
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