CN114759471A - 一种户外柜储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种户外柜储能系统，包括至少一个机柜，机柜内具有空腔且其外设有柜门；储能模块单元安装在机柜内的一侧；高压箱安装在机柜内的另一侧的顶部；PCS柜安装在机柜内的另一侧的中部且其安装在高压箱的底部，其靠近储能模块单元；DCDC模块安装在机柜内的另一侧的中部且其安装在高压箱的底部，其远离储能模块单元；ATS模块安装在机柜内的另一侧的中部且其安装在PCS柜的底部；开关控制电路单元安装在机柜内的另一侧的底部；空调安装在机柜内的顶部且其的出风口适于连通储能模块单元；机柜的柜门上还分别开设有用于PCS进风口和PCS换风口。集成化高，空调集成在机柜内顶部，外观美观，散热功耗小。

Description

一种户外柜储能系统

技术领域

本发明涉及户外柜储能设备技术领域，具体涉及一种户外柜储能系统。

背景技术

锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池，由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，随着科学技术的发展，锂电池已经成为了主流。

目前，电池模块多直接放置在支架上，裸露在空气中，不利于使用。为了解决此技术问题，现有设计中有设计户外柜储能设备，将电池模块放置在柜内。如中国公开专利CN215681879U公开了一种户外高压电池储能一体机，包括机柜，机柜内部的顶部固定连接有逆变器，机柜内部的中部固定连接有断路器组件，机柜内部的底部固定连接有电池模块，逆变器和断路器组件与电池模块电连接，机柜的顶部固定连接有遮雨棚，将多个设备安装在机柜内，一体化设计，并在机柜顶部设置遮雨棚，提高防护性。但是其并没有对用于电池模块的散热系统（空调）进行集成，集成度还较低，占地面积大，成本也高。此外，据申请人调研考察及查阅现有相关技术发现，现有的户外柜储能设备通常都采用壁挂空调，但壁挂空调会导致机柜占地面积大，且壁挂空调挂在面板上，会导致门下挂的问题，影响使用体验，并且壁挂空调影响一体机的外观集成度，外观比较差。还有一方面，现有的储能一体机的电池仓和PCS仓一起用空调散热，此方案会增大空调功率，增加功耗。另有，现有的一些储能系统缺少屏幕显示，客户不能直观获取储能系统相关信息。还有，现有的储能一体机缺少指示和急停装置，安全性低。因此，有必要设计一种全新的户外柜储能系统，以解决上述的至少一个技术问题。

发明内容

针对上述存在的技术问题之一，本发明目的是提供一种户外柜储能系统。

本发明的技术方案是：

本发明的目的在于提供一种户外柜储能系统，包括至少一个机柜和设于任一所述机柜内的储能模块单元、高压箱、PCS柜、DCDC模块、ATS模块、开关控制电路单元和空调；

任意所述机柜内具有空腔且其外设有柜门；

所述储能模块单元安装在所述机柜内的空腔的一侧；

所述高压箱安装在所述机柜内的空腔的另一侧的顶部并与所述储能模块单元并排设置；

所述PCS柜安装在所述机柜内的空腔的另一侧的中部且其安装在所述高压箱的底部并与所述储能模块单元并排设置，其靠近所述储能模块单元，其与所述储能模块单元电连接；

所述DCDC模块安装在所述机柜内的空腔的另一侧的中部且其安装在所述高压箱的底部并与所述PCS柜并排设置，其远离所述储能模块单元，其支持直流耦合接入光伏；

所述ATS模块安装在所述机柜内的空腔的另一侧的中部且其安装在所述PCS柜的底部并与所述储能模块单元并排设置；

所述开关控制电路单元安装在所述机柜内的空腔的另一侧的底部；

所述空调安装在所述机柜内的空腔的顶部且其的出风口适于连通所述储能模块单元，其配置为所述储能模块单元散热；

任意所述机柜的柜门上还分别开设有用于所述PCS柜散热的PCS进风口和PCS换风口。

优选地，所述机柜包括上下一体设置并连通的第一机柜和第二机柜；

所述空调安装在所述第一机柜内，所述第一机柜的正面板和背面板上分别开设有空调外部进风口和空调换风口；

所述储能模块单元、高压箱、PCS柜、DCDC模块、ATS模块和开关控制电路单元设置在所述第二机柜内；

所述储能模块单元的顶部与所述空调的底部之间区域的正面设有空调回风口且背面设有空调送风口，所述空调送风口用于将空调的冷风引导至储能模块单元的背后以对储能模块单元散热。

优选地，所述第二机柜包括正面和背面均开口的柜体及分别可开闭地设置在正面开口和背面开口处的正面柜门和背面柜门；

所述第二机柜内位于所述储能模块单元的顶部还设有用于识别正面柜门和背面柜门关闭与开启的行程开关。

优选地，所述PCS进风口设置在所述第二机柜的正面柜门的底部且横向延伸，所述PCS换风口设置在所述第二机柜的背面柜门的中部并与设有门锁相对的一侧且沿竖向延伸。

优选地，所述第二机柜内顶部位于所述空调回风口与高压箱之间还设有用于夜间维护照明的照明单元。

优选地，所述第二机柜内顶部位于所述空调回风口与高压箱之间还设有消防装置。

优选地，任意所述机柜内位于所述开关控制电路单元的底部还设有用于保护设备的防雷装置。

优选地，任意所述机柜的柜门上还设有用于指示信息和/或故障的指示装置；和/或

任意所述机柜的柜门上还设有用于设备故障时用于安全启停设备的急停按钮。

优选地，任意所述机柜的柜门上还设有用于向用户展示储能系统信息的显示屏。

优选地，所述机柜的数量为至少两个，至少两个机柜横向或纵向或空间三轴方向并排布置。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明的一种户外柜储能系统，通过将空调集成在机柜内的顶部，提高了集成化的同时，也解决了现有技术中空调采用壁挂空调导致占地面积大且外观不美观的问题以及壁挂空调导致门下挂的现象。同时空调为储能模块单元散热，而PCS柜通过设于柜门上的PCS进风口和PCS换风口进行自然风冷，解决了现有技术中空调同时为储能电池及PCS柜散热导致功耗大、散热不够的问题。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例的户外柜储能系统的其中一个机柜及内部集成的设备（柜门打开且正面柜门超前）的结构示意图；

图2为本发明实施例的户外柜储能系统的其中一个机柜及内部集成的设备（背面柜门超前且省略了背面柜门）的结构示意图；

图3为本发明实施例的户外柜储能系统的其中一个机柜及内部集成的设备（柜门关闭且正面柜门超前）的结构示意图；

图4为本发明实施例的户外柜储能系统的其中一个机柜及内部集成的设备（柜门关闭且背面柜门超前）的结构示意图；

图5为本发明实施例的户外柜储能系统（多个机柜并柜）的结构示意图。

其中：1、机柜；2、储能模块单元；31、空调回风口；32、空调送风口；33、空调外部进风口；34、空调换风口；4、高压箱；5、PCS柜；6、DCDC模块；7、ATS模块；8、开关控制电路单元；9、防雷装置；10、柜门；101、正面柜门；102、背面柜门；11、照明单元；12、消防装置；13、行程开关；14、指示灯；15、显示屏；16、急停按钮；171、正面柜门门锁；172、背面柜门门锁。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

实施例：

参见图1至图5，本发明实施例的一种户外柜储能系统，包括至少一个机柜1和集成在机柜1内的储能模块单元2、高压箱4、PCS柜5、DCDC模块6、ATS模块7、开关控制电路单元8和空调。本发明实施例的户外柜储能系统可以为如图1至图4所示仅仅包括一个机柜1，也可以为如图5所示包括多个横向并排布置的机柜1，具体机柜1的数量可以根据实际需求的功率段进行设计，多个机柜1形成并机系统柜。将储能模块单元2和PCS柜5（包括有EMS柜和汇流设备）等多个设备集成在机柜1内，集成度高，占地面积小，成本低。由于所有机柜1内的设备一样，故而为了便于描述，下述仅以其中一个机柜1为例进行说明，具体的，机柜1为立体框架结构，内具有空腔，用于安装上述的多个设备，为了便于检修，机柜1的正面和背面分别设有可开闭的正面柜门101和背面柜门102。储能模块单元2为模块化电池簇，由横向并排的两列锂电池模块构成，每列锂电池模块又由多个上下层叠的锂电池单元构成，具体数量不做描述和限定。储能模块单元2为户外柜储能系统的核心单元，储能模块单元2设置在机柜1内的空腔的一侧也即如图1所示的机柜1内的左侧。高压箱4安装在机柜1内的空腔的另一侧的顶部也即如图1所示的机柜1内的右侧的顶部，高压箱4与储能模块单元2左右并排设置。PCS柜5安装在机柜1内的空腔的另一侧也即如图1所示的机柜1的右侧且安装在高压箱4的底部，也与储能模块单元2左右并排设置，且PCS柜5靠近储能模块单元2设置，PCS柜5与储能模块单元2电连接，PCS为储能逆变器，其主要功能是实现交流电网电能与储能电池电能之间的能量的传递，将储能电池的直流电转换为用户使用的交流电。DCDC模块6安装在机柜1内的空腔的另一侧的中部也即如图1所示的机柜1的右侧的中部且安装在高压箱4的底部，DCDC模块6也与储能模块单元2左右并排设置并且远离储能模块单元2也即设置在如图1所示的PCS柜5的右侧，其支持直流耦合接入光伏。ATS模块7安装在机柜1内的空腔的另一侧的中部也即如图1所示的机柜1内的右侧的中部且安装在PCS柜5的底部，同样与储能模块单元2左右并排设置，其支持30ms内的并离网切换功能。开关控制电路单元8也即交流开关安装在机柜1内的空腔的另一侧的底部也即如图1所示的机柜1内的右侧的底部，用于控制经PCS柜5转换成的用于向用户供电的交流电的电路的开闭。空调安装在机柜1内的空腔的顶部，空调的出风口适于连通储能模块单元2，配置为储能模块单元2散热。如图3至图4所示，机柜1的柜门10上还分别开设有用于PCS柜5散热的PCS进风口和PCS换风口。也就是说本发明实施例的机柜1内设有三个仓，三个仓一个位于机柜1的顶部，另外两个位于机柜1的底部也左右并排设置，为了便于描述和区分，顶部的仓描述为第一仓，左侧的仓描述为第二仓，右侧的仓描述为第三仓，第一仓为空调仓，第二仓为储能电池仓，第三仓内由上而下包括高压箱4、PCS柜5、DCDC模块6、ATS模块7和开关控制电路单元8。其中空调仅仅为储能电池仓内的储能模块单元2散热，而PCS柜5通过柜门10上设置的PCS进风口（PCS柜5与外界换风）和PCS换风口（PCS柜5的热风通过此处排出）实现自然风冷散热。如此解决了一体化集成布局，减少占地面积、降低成本的同时，还解决了现有技术中空调采用壁挂空调导致占地面积大且不够美观的问题以及导致门下挂的现象，本发明采用机柜1柜顶空调的方案，集成化高，占地面积小，外观协调美观，而且空调仅仅为储能电池散热，解决了现有技术中一体化储能系统的空调既为储能电池散热也为PCS散热导致功耗增大，散热不够的问题。需要说明的是，本发明仅仅对各设备的排布方式（为本发明的发明点）做描述，而对于各设备之间的电连接关系（为现有技术，本领域技术人员容易知晓，并非本发明的发明点）不做详细描述和介绍。

根据本发明的一些优选实施例，机柜1包括上下一体设置并连通的第一机柜（未标示）和第二机柜（未标示）。空调安装在第一机柜内，第一机柜的正面板和背面板上分别开设有空调外部进风口33和空调换风口34。储能模块单元2、高压箱4、PCS柜5、DCDC模块6、ATS模块7和开关控制电路单元8设置在第二机柜内。储能模块单元2的顶部与空调的底部之间区域的正面设有空调回风口31且背面设有空调送风口32，空调送风口32用于将空调的冷风引导至储能模块单元2的背后以对储能模块单元2散热。也就是说，柜门10仅仅开设在设有储能模块单元2、高压箱4、PCS柜5、DCDC模块6、ATS模块7和开关控制电路单元8的机柜1的外侧，而设有空调的机柜1不设有柜门10，空调外部进风口33和空调换风口34直接开设有在机柜1的顶部也即第一机柜的正面面板和背面面板上。PCS进风口和PCS换风口分别开设在第二机柜的正面柜门101和背面柜门102上，具体的，本发明实施例中，PCS进风口设置在第二机柜的正面柜门101的底部且沿横向也即柜门10的宽度方向延伸，由多个阵列布置的腰型孔构成。PCS换风口设置在第二机柜的背面柜门102的中间且设置在与设有门锁（为了便于描述和区分，此处门锁描述为背面柜门102门锁）相对的一侧也即如图4所示的左侧，背面柜门102门锁设置在右侧。PCS换风口沿如图4所示的竖向也即背面柜门102的高度方向延伸，由多个上下并排设置的长孔构成。

根据本发明的优选实施例，为了便于得知正面柜门101和背面柜门102是否关闭和打开，在机柜1内还设有行程开关13。具体的，如图1和图2所示，行程开关13设置在机柜1内位于储能模块单元2的顶部也即第二机柜的柜顶，对于行程开关13的具体结构和工作原理在此不做限定和描述，可选地，在正面柜门101和背面柜门102的内端设有与行程开关13对应的凸出部（未图示），通过凸出部的设置，关门时，凸出部会挤压行程开关13从而识别柜门10关闭；开门时，凸出部不再挤压行程开关13，从而识别出柜门10打开。具体的，本领域技术人员容易知晓如何设置柜门10内部结构来实现通过行程开关13识别柜门10的打开与关闭。

根据本发明的优选实施例，为了便于维护人员在夜间比较黑暗的环境下能够方便的进行修护，如图所示，在机柜1内顶部位于空调回风口31与高压箱4之间还设有照明单元11。可选地，本发明的照明单元11采用照明LED灯。

根据本发明的优选实施例，为了提高储能系统的安全性，本发明实施例的机柜1内还设有消防装置12。具体的，如图1所示，消防装置12设置在第二机柜内顶部位于空调回风口31与高压箱4之间。本发明实施例中，消防装置为气溶胶，在出现储能模块单元2中的电池热失控或者其他消防问题时，气溶胶可以降温灭火。对于消防装置12的具体结构和工作原理在此也不做详细描述和限定，为现有技术。作为可替换的实施例，消防装置除了上述的气溶胶，还可以为本领域技术人员知晓的可以实现消防的其他类别的消防装置。

根据本发明的优选实施例，如图1所示，机柜1内位于开关控制电路单元8的底部还设有用于保护设备的防雷装置9。用于室外防雷、防电泳，保护设备的安全。对于防雷设备的具体结构和工作原理也不做描述，为现有技术。

根据本发明的优选实施例，机柜1的柜门10上还设有用于指示信息和/或故障的指示灯14及用于向用户展示储能系统信息的显示屏15以及用于设备故障时用于安全启停设备的急停按钮16。如图3所示，指示灯14、显示屏15和急停按钮16由上而下依次排布设置在正面柜门101的顶部。通过集成指示灯14和急停按钮16，增加储能系统的安全性。通过集成显示屏15，柜外显示即可获取储能系统的相关信息。作为可替换的实施例，指示装置除了上述的指示灯14外，还可以为蜂鸣设备。

作为可替换的实施例，并机系统柜可以为如图5所示的横向并排设置，还可以纵向并排设置或空间内三轴方向并排设置。需要说明的是，图5中q1、q2、q3、qn仅仅代表的是机柜的编号。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种户外柜储能系统，其特征在于，包括至少一个机柜和设于任意所述机柜内的储能模块单元、高压箱、PCS柜、DCDC模块、ATS模块、开关控制电路单元和空调；

任意所述机柜内具有空腔且其外设有柜门；

所述储能模块单元安装在所述机柜内的空腔的一侧；

所述高压箱安装在所述机柜内的空腔的另一侧的顶部并与所述储能模块单元并排设置；

所述PCS柜安装在所述机柜内的空腔的另一侧的中部且其安装在所述高压箱的底部并与所述储能模块单元并排设置，其靠近所述储能模块单元，其与所述储能模块单元电连接；

所述DCDC模块安装在所述机柜内的空腔的另一侧的中部且其安装在所述高压箱的底部并与所述PCS柜并排设置，其远离所述储能模块单元，其支持直流耦合接入光伏；

所述ATS模块安装在所述机柜内的空腔的另一侧的中部且其安装在所述PCS柜的底部并与所述储能模块单元并排设置；

所述开关控制电路单元安装在所述机柜内的空腔的另一侧的底部；

所述空调安装在所述机柜内的空腔的顶部且其的出风口适于连通所述储能模块单元，其配置为所述储能模块单元散热；

任意所述机柜的柜门上还分别开设有用于所述PCS柜散热的PCS进风口和PCS换风口。

2.根据权利要求1所述的一种户外柜储能系统，其特征在于，所述机柜包括上下一体设置并连通的第一机柜和第二机柜；

所述空调安装在所述第一机柜内，所述第一机柜的正面板和背面板上分别开设有空调外部进风口和空调换风口；

所述储能模块单元、高压箱、PCS柜、DCDC模块、ATS模块和开关控制电路单元设置在所述第二机柜内；

所述储能模块单元的顶部与所述空调的底部之间区域的正面设有空调回风口且背面设有空调送风口，所述空调送风口用于将空调的冷风引导至储能模块单元的背后以对储能模块单元散热。

3.根据权利要求2所述的一种户外柜储能系统，其特征在于，所述第二机柜包括正面和背面均开口的柜体及分别可开闭地设置在正面开口和背面开口处的正面柜门和背面柜门；

所述第二机柜内位于所述储能模块单元的顶部还设有用于识别正面柜门和背面柜门关闭与开启的行程开关。

4.根据权利要求3所述的一种户外柜储能系统，其特征在于，所述PCS进风口设置在所述第二机柜的正面柜门的底部且横向延伸，所述PCS换风口设置在所述第二机柜的背面柜门的中部并与设有门锁相对的一侧且沿竖向延伸。

5.根据权利要求2所述的一种户外柜储能系统，其特征在于，所述第二机柜内顶部位于所述空调回风口与高压箱之间还设有用于夜间维护照明的照明单元。

6.根据权利要求2所述的一种户外柜储能系统，其特征在于，所述第二机柜内顶部位于所述空调回风口与高压箱之间还设有消防装置。

7.根据权利要求1所述的一种户外柜储能系统，其特征在于，任意所述机柜内位于所述开关控制电路单元的底部还设有用于保护设备的防雷装置。

8.根据权利要求1所述的一种户外柜储能系统，其特征在于，任意所述机柜的柜门上还设有用于指示信息和/或故障的指示装置；和/或

任意所述机柜的柜门上还设有用于设备故障时用于安全启停设备的急停按钮。

9.根据权利要求1所述的一种户外柜储能系统，其特征在于，任意所述机柜的柜门上还设有用于向用户展示储能系统信息的显示屏。

10.根据权利要求1-9任一项所述的一种户外柜储能系统，其特征在于，所述机柜的数量为至少两个，至少两个机柜横向或纵向或空间三轴方向并排布置。

Images