CN114156925B - 一种积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法，包括电池模块和并网模块，包括电池件、DC/DC变换器、能量管理系统以及直流侧多输入接口柜，所述电池件与所述DC/DC变换器连接，所述直流侧多输入接口柜经由所述DC/DC变换器与所述电池件连接；并网模块，直流交换器和交流侧多输入接口柜，所述直流交换器与所述电池模块连接，所述直流交换器连接与所述交流侧多输入接口柜连接。本发明通过将电池模块100和并网模块200进行自由凭借，可提高移动式储能系统的供电功率和供电时长。

Description

一种积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法

技术领域

本发明涉及移动式储能应用领域，特别是一种积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法。

背景技术

随着现代社会对电力能源的依赖性日益增强，用电需求的迅猛增长，供电质量要求越来越高。由于配电网末端常位于农村、山区、海岛等非城市中心区域，其低压配电网覆盖范围广、网架结构薄弱，常常存在季节性和时段性负荷波动造成的供电能力不足、电能质量较差、供电可靠性低的问题；例如农业属于时节、季节型产业，多数农业设备呈现间歇性负载特性；过年期间民工集中，返乡其功率峰谷相差近乎十余倍，峰时功率会导致用电电压降低，严重时出现配电变压器容量越限，可能引起配变和用电设备无法工作或损坏，带来巨大的经济损失，甚至引起供用电纠纷，此外特殊农业用户对供电质量和可靠性也存在较高要求。此外，在应急供电场景，移动储能设备通过积木式组合拼接，可以解决应急电源供电功率和时长的短板问题，实现对传统柴油发电机的替代。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的储能系统中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明所需解决的是小规格型号的储能电源系统存在供电功率小和供电时长的“短板”问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法，其包括电池模块和并网模块，电池模块，包括电池件、DC/DC变换器、能量管理系统以及直流侧多输入接口柜，所述电池件与所述DC/DC变换器连接，所述直流侧多输入接口柜经由所述DC/DC变换器与所述电池件连接；

并网模块，直流交换器和交流侧多输入接口柜，所述直流交换器与所述电池模块连接，所述直流交换器连接与所述交流侧多输入接口柜连接。

作为本发明所述积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法的一种优选方案，其中：所述电池模块还包括能量管理系统，所述能量管理系统对所述电池件和所述DC/DC变换器进行采集管理和协调控制。

作为本发明所述积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法的一种优选方案，其中：所述并网模块还包括监控系统，所述监控系统对所述直流交换器进行实时监控。

作为本发明所述积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法的一种优选方案，其中：所述上级调度与所述监控系统进行信息交互。

作为本发明所述积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法的一种优选方案，其中：所述电池模块与所述并网模块通过连接模块，所述并网模块通过所述连接模块连接至电网。

作为本发明所述积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法的一种优选方案，其中：所述连接模块包括连接件与锁扣件，所述锁扣件将连接件与连接件进行锁扣。

作为本发明所述积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法的一种优选方案，其中：所述连接件包括第一件、第二件以及连接套筒，所述第一件与所述第二件分别连接在所述连接套筒两端，所述第一件与所述第二件通过锁扣件连接。

作为本发明所述积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法的一种优选方案，其中：所述第一件一侧设置有第一抵接件，所述第二件一侧设置有第二抵接件，所述第一抵接件与所述第二抵接件相抵接。

本发明采用的另一种技术方案：利用多个所述电池模块并联后与所述并网模块连接构成拼接组合；

根据所述电网的实际需求进行供电，若单台所述并网模块功率满足现场供电要求，但供电时间要求长，采用所述拼接组合进行供电；

直流侧电池模块采用主从控制或下垂控制，所述电池件由所述能量管理系统通过通讯分配功率，交流侧并网模块并网运行时处于P/Q运行模式控制充放电功率，同时与上层监控系统进行通讯，接收上级监控的指令，离网运行时处于V/F运行模式控制电压和频率。

本发明采用的其他技术方案：所述电池模块和所述并网模块构成一个完整移动储能系统；

根据所述电网的实际需求，若单台所述并网模块功率不能满足现场供电需求，利用多个所述完整移动储能系统与第一个完整移动储能系统的交流侧多输入接口柜并联；

直流侧电池模块采用主从控制或下垂控制，所述电池件由所述能量管理系统通过通讯分配功率，交流侧并网模块并网运行时处于P/Q运行模式控制充放电功率，各个模块通过上级监控通讯指令分配功率，离网运行时处于V/F运行模式控制电压和频率，各个模块通过下垂控制方法分配功率。

本发明的有益效果：本发明通过将移动式储能系统设计成可积木式拼接的形式，按照实际功率容量需求，实现多机并联增容。解决小规格型号的储能电源系统又存在供电功率小和供电时长的“短板”问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明提供的一种实施例所述的线路连接结构示意图。

图2为本发明提供的一种实施例所述的增加供电时长的并联增容方法连接图。

图3为本发明提供的一种实施例所述的增加供电功率的并联增容方法连接图

图4为本发明提供的一种实施例所述的连接模块结构示意图。

图5为本发明提供的一种实施例所述的连接模块剖面结构示意图。

图6为本发明提供的一种实施例所述的第一件与第二件结构示意图。

图7为本发明提供的一种实施例所述的弹性杆结构示意图。

图8为本发明提供的一种实施例所述的移动件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1，为本发明的第一个实施例，该实施例提供了一种积木拼接式移动储能系统及其并联增容方法，包括电池模块100和并网模块200，包括电池件101、DC/DC变换器102以及直流侧多输入接口柜103，电池件101与DC/DC变换器102连接，直流侧多输入接口柜103经由DC/DC变换器102与电池件101连接；

并网模块200，直流交换器201和交流侧多输入接口柜202，直流交换器201与电池模块100连接，直流交换器201连接与交流侧多输入接口柜202连接。

需要说明的是，电池件101包括电池本体和电池BMS，电池BMS是电池本体和DC/DC变换器的纽带，电池BMS能够提高电池本体的利用率，防止电池本体出现过充电和过放电，延长电池本体的使用寿命、监控电池本体的状态；

DC/DC变换器102控制直流侧多输入接口柜103的输出电压和控制其功率；

直流交换器201将直流侧多输入接口柜103的输出电压转换成三相交流电压。

本发明通过将电池模块100和并网模块200进行自由凭借，可提高移动式储能系统的供电功率和供电时长。

实施例2

参照图3至图8，为本发明的第二个实施例，其不同于前一个实施例的是：

电池模块100还包括能量管理系统104，能量管理系统104对电池件101和DC/DC变换器102进行采集管理和协调控制。

优选的，能量管理系统104对电池模块100进行二次信息交互；

并网模块200还包括监控系统203，监控系统203对直流交换器201进行实时监控。

上级调度204与监控系统203进行信息交互。

优选的，监控系统203与上级调度204进行信息上传和接收上级指令。

电池模块100与并网模块200通过连接模块300，并网模块200通过连接模块300连接至电网400。

电池模块100与并网模块200、并网模块200与电网400之间均采用连接模块300进行连接，有利于模块与模块之间的组装与拆卸，使用方便快捷。

连接模块300包括连接件301与锁扣件302，锁扣件302将连接件301与连接件301进行锁扣。

连接件301包括第一件301a、第二件301b以及套筒301c，第一件301a与第二件301b分别连接在套筒301c两端，第一件301a与第二件301b通过锁扣件302连接。

第一件301a一侧设置有第一抵接件301d，第二件301b一侧设置有第二抵接件301e，第一抵接件301d与第二抵接件301e相抵接。

需要说明的是：锁扣件302包括弹性杆302a和移动件302b，弹性杆302a包括第一杆302a-1和第二杆302a-2，第一杆302a-1与第二杆302a-2成角度设置，且第一杆302a-1与第二杆302a-2与点C处固定连接。

进一步的，第一件301a一侧开设有凹槽301a-1，凹槽301a-1与第一抵接件301d卡合，第二件301b中部还设置有拉簧301b-1。

再进一步的，套筒301c内设置有齿轮302b-1，齿轮302b-1与设置在第二件301b一侧的第一卡齿302b-2啮合；套筒301c一侧开设有卡槽301c-2，卡槽301c-2一侧设置有第二卡齿302b-3，第二卡齿302b-3与齿轮302b-1啮合。

更进一步的，连接时，先将第二件301b一端与套筒301c通过螺纹连接，然后将第一件301a送至套筒301c内，当第一件301a与第一抵接件301d接触，继续推动第一件301a，弹性杆302a受力向着第二件301b所在方向移动，当弹性杆302a移动至卡槽301c-2位置时，弹性杆302a受力发生弹性形变，第一杆302a-1与第二杆302a-2连接处C被卡槽301c-2卡住，与此同时，第一件301a一侧的凹槽301a-1被弹性杆302a卡住，第一件301a与第二件301b完成连接；拆卸时，分离第一件301a和第二件301b，继续向着第二件301b所在方向推动第一件301a，第二件301b中的拉簧301b-1受到推力被压缩，第一卡齿302b-2带动齿轮302b-1转动，从而使第二卡齿302b-3向着第一件301a所在方向移动，当第二卡齿302b-3接触到弹性杆302a的斜面时，弹性杆302a受力发生形变，弹性杆302a从卡槽301c-2中脱离出来，第一抵接件301d离开第一件301a一侧的凹槽301a-1，向外拉动第一件301a，即可使第一件301a与第二件301b分离，简单快捷，易于操作。

实施例3

参照图2，为本发明的第三个实施例，其区别于前两个实施例的是：

S1：利用多个电池模块100并联后与并网模块200连接构成拼接组合。

S2：根据电网400的实际需求进行供电，若单台并网模块200功率满足现场供电要求，但供电时间要求长，采用拼接组合进行供电。其中，供电时长可通过电池模块100的组合来决定，一次线和二次通讯线的连接方式如图2所示。

S3：直流侧电池模块100采用主从控制或下垂控制，电池件101由能量管理系统104通过通讯分配功率，交流侧并网模块200并网运行时处于P/Q运行模式控制充放电功率，同时与上层监控系统进行通讯，接收上级监控的指令，离网运行时处于V/F运行模式控制电压和频率。需要说明的是：

电池模块100由能量管理系统104通过通讯分配功率，分配原则为按剩余电量的比例进行分配，这样可以保证各个电池模块同时放完或同时充满。

实施例4

参照图3，为本发明的第四个实施例，其与上一实施例不同之处在于：

S1：电池模块100和并网模块200构成一个完整移动储能系统。

S2：根据电网400的实际需求，若单台并网模块200功率不能满足现场供电需求，利用多个完整移动储能系统与第一个完整移动储能系统的交流侧多输入接口柜并联。需要说明的是：

供电时长可通过增加供电时长的并联增容方法来拼接组合。

S3：直流侧电池模块100采用主从控制或下垂控制，电池件101由能量管理系统104通过通讯分配功率，交流侧并网模块200并网运行时处于P/Q运行模式控制充放电功率，各个模块通过上级监控通讯指令分配功率，离网运行时处于V/F运行模式控制电压和频率，各个模块通过下垂控制方法分配功率。

重要的是，应注意，在多个不同示例性实施方案中示出的本申请的构造和布置仅是例示性的。尽管在此公开内容中仅详细描述了几个实施方案，但参阅此公开内容的人员应容易理解，在实质上不偏离该申请中所描述的主题的新颖教导和优点的前提下，许多改型是可能的(例如，各种元件的尺寸、尺度、结构、形状和比例、以及参数值(例如，温度、压力等)、安装布置、材料的使用、颜色、定向的变化等)。例如，示出为整体成形的元件可以由多个部分或元件构成，元件的位置可被倒置或以其它方式改变，并且分立元件的性质或数目或位置可被更改或改变。因此，所有这样的改型旨在被包含在本发明的范围内。可以根据替代的实施方案改变或重新排序任何过程或方法步骤的次序或顺序。在权利要求中，任何“装置加功能”的条款都旨在覆盖在本文中所描述的执行所述功能的结构，且不仅是结构等同而且还是等同结构。在不背离本发明的范围的前提下，可以在示例性实施方案的设计、运行状况和布置中做出其他替换、改型、改变和省略。因此，本发明不限制于特定的实施方案，而是扩展至仍落在所附的权利要求书的范围内的多种改型。

此外，为了提供示例性实施方案的简练描述，可以不描述实际实施方案的所有特征(即，与当前考虑的执行本发明的最佳模式不相关的那些特征，或于实现本发明不相关的那些特征)。

应理解的是，在任何实际实施方式的开发过程中，如在任何工程或设计项目中，可做出大量的具体实施方式决定。这样的开发努力可能是复杂的且耗时的，但对于那些得益于此公开内容的普通技术人员来说，不需要过多实验，所述开发努力将是一个设计、制造和生产的常规工作。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种积木拼接式移动储能系统，其特征在于：包括，

电池模块（100），包括电池件（101）、DC/DC变换器（102）以及直流侧多输入接口柜（103），所述电池件（101）与所述DC/DC变换器（102）连接，所述直流侧多输入接口柜（103）经由所述DC/DC变换器（102）与所述电池件（101）连接；

并网模块（200），直流交换器（201）和交流侧多输入接口柜（202），所述直流交换器（201）与所述电池模块（100）连接，所述直流交换器（201）连接与所述交流侧多输入接口柜（202）连接；

所述电池模块（100）与所述并网模块（200）通过连接模块（300），所述并网模块（200）通过所述连接模块（300）连接至电网（400）；

所述连接模块（300）包括连接件（301）与锁扣件（302），所述锁扣件（302）将连接件（301）与连接件（301）进行锁扣；

所述连接件（301）包括第一件（301a）、第二件（301b）以及连接套筒（301c），所述第一件（301a）与所述第二件（301b）分别连接在所述连接套筒（301c）两端，所述第一件（301a）与所述第二件（301b）通过锁扣件（302）连接；

所述第一件（301a）一侧设置有第一抵接件（301d），所述第二件（301b）一侧设置有第二抵接件（301e），所述第一抵接件（301d）与所述第二抵接件（301e）相抵接；

所述锁扣件（302）包括弹性杆（302a）和移动件（302b），所述弹性杆（302a）包括第一杆（302a-1）和第二杆（302a-2），所述第一杆（302a-1）与第二杆（302a-2）成角度设置，且第一杆（302a-1）与第二杆（302a-2）固定连接处是点C；

所述第一件（301a）一侧开设有凹槽（301a-1），凹槽（301a-1）与第一抵接件（301d）卡合，第二件（301b）中部还设置有拉簧（301b-1）；

所述套筒（301c）内设置有齿轮（302b-1），齿轮（302b-1）与设置在第二件（301b）一侧的第一卡齿（302b-2）啮合；

所述套筒（301c）一侧开设有卡槽（301c-2），卡槽（301c-2）一侧设置有第二卡齿（302b-3），第二卡齿（302b-3）与齿轮（302b-1）啮合。

2.如权利要求1所述的积木拼接式移动储能系统，其特征在于：所述电池模块（100）还包括能量管理系统（104），所述能量管理系统（104）对所述电池件（101）和所述DC/DC变换器（102）进行采集管理和协调控制。

3.如权利要求2所述的积木拼接式移动储能系统，其特征在于：所述并网模块（200）还包括监控系统（203），所述监控系统（203）对所述直流交换器（201）进行实时监控。

4.如权利要求3所述的积木拼接式移动储能系统，其特征在于：上级调度（204）与所述监控系统（203）进行信息交互。

5.一种采用如权利要求4所述的积木拼接式移动储能系统的增加供电时长的并联增容方法，其特征在于：

利用多个所述电池模块（100）并联后与所述并网模块（200）连接构成拼接组合；

根据所述电网（400）的实际需求进行供电，若单台所述并网模块（200）功率满足现场供电要求，但供电时间要求长，采用所述拼接组合进行供电；

直流侧电池模块（100）采用主从控制或下垂控制，所述电池件（101）由所述能量管理系统（104）通过通讯分配功率，交流侧并网模块（200）并网运行时处于P/Q运行模式控制充放电功率，同时与上层监控系统进行通讯，接收上级监控的指令，离网运行时处于V/F运行模式控制电压和频率。

6.一种采用如权利要求5所述的积木拼接式移动储能系统的增加供电功率的并联增容方法，其特征在于：

所述电池模块（100）和所述并网模块（200）构成一个完整移动储能系统；

根据所述电网（400）的实际需求，若单台所述并网模块（200）功率不能满足现场供电需求，利用多个所述完整移动储能系统与第一个完整移动储能系统的交流侧多输入接口柜并联；

直流侧电池模块（100）采用主从控制或下垂控制，所述电池件（101）由所述能量管理系统（104）通过通讯分配功率，交流侧并网模块（200）并网运行时处于P/Q运行模式控制充放电功率，各个模块通过上级监控通讯指令分配功率，离网运行时处于V/F运行模式控制电压和频率，各个模块通过下垂控制方法分配功率。