CN116054422A - 储能装置和储能系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种储能装置和储能系统，该储能装置包括：第一变换器、第二变换器、控制单元和储能单元；第一变换器的第一端适于连接到正负直流母线；第二变换器的第一端适于连接到储能单元；在储能装置工作在第一工作状态的情况下，第一变换器和第二变换器共同给控制单元供电；在储能装置工作在第二工作状态的情况下，第一变换器和第二变换器中的一个变换器独自给控制单元供电。该装置通过两个变换器分别从直流母线和储能单元取电，在第一工作状态下，通过两个变换器同时工作为控制单元供电，降低了变换器的工作功率，提高了变换器的使用寿命，而在第二工作状态下，可通过其中一个变换器单独为控制单元供电，保证了储能装置的正常运行。

Description

储能装置和储能系统

技术领域

本申请涉及储能系统技术领域，尤其涉及一种储能装置和储能系统。

背景技术

储能系统通常包括双向变换单元、滤波单元、储能单元、DC/DC（Direct Current-Direct Current，直流变换器）、储能单元辅电、双向变换单元辅电，DC/DC输入通过两个防反二极管分别从双向变换单元电容、储能单元竞争取电，DC/DC输出分别给储能单元辅电、双向变换单元辅电供电。但是，相关技术中所采用的供电方案，DC/DC故障率较高，且当DC/DC发生故障时会同时影响双向变换单元和储能单元。

发明内容

鉴于上述问题，本申请提供一种储能装置和储能系统，在供电回路中，通过两个变换器分别从直流母线和储能单元取电，在正常状态下，通过两个变换器同时工作为控制单元供电，降低了变换器的工作功率，提高了变换器的使用寿命，而当储能装置内的一个变换器发生故障时，另外一个变换器也可单独为控制单元供电，保证了储能装置的正常运行。

第一方面，本申请提出了一种储能装置，储能装置包括第一变换器、第二变换器、控制单元和储能单元；储能单元连接到正负直流母线；第一变换器的第一端适于连接到正负直流母线，第一变换器的第二端适于连接到控制单元；第二变换器的第一端适于连接到储能单元，第二变换器的第二端适于连接到控制单元；在储能装置工作在第一工作状态的情况下，第一变换器和第二变换器共同给控制单元供电；在储能装置工作在第二工作状态的情况下，第一变换器和第二变换器中的一个变换器独自给控制单元供电。

本申请实施例的技术方案中，储能装置包括第一变换器、第二变换器、控制单元和储能单元，储能单元连接到正负直流母线，第一变换器的第一端适于连接到正负直流母线，第一变换器的第二端适于连接到控制单元，第二变换器的第一端适于连接到储能单元，第二变换器的第二端适于连接到控制单元。在储能装置工作在第一工作状态的情况下，第一变换器和第二变换器共同给对应控制单元供电，在储能装置工作在第二工作状态的情况下，第一变换器和第二变换器中的一个变换器独自给控制单元供电。该储能装置通过两个变换器分别从直流母线和储能单元取电，在正常状态下，通过两个变换器同时工作为控制单元供电，降低了变换器的工作功率，提高了变换器的使用寿命，而当其中一个变换器发生故障时，另外一个变换器也可单独为控制单元供电，保证了系统的正常运行。

在一些实施例中，在第一变换器和第二变换器中存在一个变换器故障的情况下，储能装置工作在第二工作状态。

在一些实施例中，在储能单元发生故障时，第二变换器与储能单元之间的供电连接被配置为断开状态。

在一些实施例中，第二变换器与储能单元之间通过第一可控开关进行连接，其中，在储能单元发生故障时，控制单元控制第一可控开关断开。

在一些实施例中，第二变换器的正输入端通过第一可控开关连接储能单元的正极端，第二变换器的负输入端连接到储能单元的负极端。

在一些实施例中，第一可控开关为常闭开关。

在一些实施例中，第二变换器的正输入端与储能单元的正极端之间还设置有过流保护单元，过流保护单元与第一可控开关串联连接。

在一些实施例中，过流保护单元包括至少一个保险丝。

在一些实施例中，储能装置还包括储能控制单元，储能控制单元包括第三变换器和第四变换器，第三变换器适于连接到储能单元，第四变换器适于连接到正负直流母线，其中，第三变换器和第四变换器共同给储能控制单元供电，且在第三变换器和第四变换器中的一个发生故障时，第三变换器和第四变换器中的另一个独自给储能控制单元供电，以便储能控制单元与控制单元之间进行通信。

在一些实施例中，在储能单元发生故障时，储能单元与第三变换器之间的供电连接被配置为断开状态。

在一些实施例中，第三变换器与储能单元之间通过第二可控开关进行连接，其中，在储能单元发生故障时，储能单元对应的控制单元控制第二可控开关断开。

在一些实施例中，在储能单元发生故障时，如果储能控制单元确定正负直流母线处于带电状态，则通过储能单元对应的控制单元控制储能单元与正负直流母线之间断开。

在一些实施例中，储能单元通过开关单元连接到正负直流母线，其中，在储能单元发生故障时，控制单元在控制第二变换器与储能单元之间的第一可控开关断开之前，先控制开关单元断开。

第二方面，本申请提供了一种储能系统，包括多个上述的储能装置。

上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

通过阅读对下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在全部附图中，用相同的附图标号表示相同的部件。在附图中：

图1为根据本申请实施例的储能装置的方框图；

图2为根据本申请一些实施例的储能系统的电路拓扑图；

图3为根据本申请一些实施例的储能装置中储能控制单元的供电电路拓扑图；

图4为根据本申请实施例的储能系统的方框图。

附图标记：

储能装置10、第一变换器11、第二变换器12、控制单元14、储能单元13、储能控制单元15、第三变换器16、第四变换器17、储能系统100。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本申请的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本申请的保护范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

在本申请实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

在本申请实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上（包括两个），同理，“多组”指的是两组以上（包括两组），“多片”指的是两片以上（包括两片）。

在本申请实施例的描述中，技术术语“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等指示的方位或位置关系为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实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

在本申请实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

相关技术中，储能系统通过一个DC/DC模块分别从双向变换单元电容、储能单元竞争取电，输出分别给储能单元辅电、双向变换单元辅电供电。但是，单DC/DC模块故障率较高，在DC/DC模块发生故障时会同时影响双向变换单元和储能单元。另外，DC/DC模块的寿命受功耗、温度等因素影响，在储能系统采用储能单元多柜并联时需求功率较大，进一步降低了DC/DC模块的寿命损耗。

为解决上述问题，本申请提出了一种储能装置，储能装置包括第一变换器、第二变换器、控制单元和储能单元，储能单元连接到正负直流母线，第一变换器的第一端适于连接到正负直流母线，第一变换器的第二端适于连接到控制单元，第二变换器的第一端适于连接到储能单元，第二变换器的第二端适于连接到控制单元。在储能装置工作在第一工作状态的情况下，第一变换器和第二变换器共同给对应控制单元供电，在储能装置工作在第二工作状态的情况下，第一变换器和第二变换器中的一个变换器独自给控制单元供电。该储能装置通过两个变换器分别从直流母线和储能单元取电，在正常状态下，通过两个变换器同时工作为控制单元供电，降低了变换器的工作功率，提高了变换器的使用寿命，而当其中一个变换器发生故障时，另外一个变换器也可单独为控制单元供电，保证了系统的正常运行。

根据本申请的一些实施例，参见图1，本申请实施例的储能装置10可包括：第一变换器11、第二变换器12、控制单元14和储能单元13。

其中，储能单元13连接至正负直流母线。第一变换器11的第一端适于连接到正负直流母线，第一变换器11的第二端适于连接到控制单元14。第二变换器12的第一端适于连接到储能单元13，第二变换器12的第二端适于连接到控制单元14。在储能装置10工作在第一工作状态的情况下，第一变换器11和第二变换器12共同给控制单元14供电。在储能装置10工作在第二工作状态的情况下，第一变换器11和第二变换器12中的一个变换器独自给控制单元14供电。

储能装置10内的第一变换器11和第二变换器12为DC/DC变换器，用于将接收的某一电压等级的直流电变换为其他电压等级的直流电输出，其中，第一变换器11和第二变换器12的第一端为电力输入端，第二端为电力输出端，第一端和第二端可分别设有正负引脚。储能单元13可为储能电池组，用于对电能的存储。储能电池组的正极为储能单元13的正极端，通过高压正引线连接至正母线，储能电池组的负极为储能单元13的负极端，通过高压负引线连接至负母线，通过正负直流母线传输电能。

母线是指多个设备以并联分支的形式连接在其上的一条共用的通路，在储能系统内，正负直流母线是指多个储能装置10并列接在其上的一条共享的直流通路，作为储能系统的供电总线，以供储能装置10的电能传输。正负直流母线包括负母线和正母线，图中1至图3中以“-”表示负母线，以“+”表示正母线。储能装置10的正输出端通过高压正引线连接至正母线，负输出端通过高压负引线连接至负母线，由此，储能系统中的储能装置10通过正母线、负母线实现并联，储能装置10输出的高压直流电通过正负直流母线汇集并输出给负载供电，可参见图2示例。

示例性的，参见图1所示，第一变换器11的第一端中的正输入端与正母线相连，第一变换器11的第一端中的负输入端与负母线相连，从而在正负直流母线与第一变换器11之间形成供电回路，正负直流母线通过该供电回路向第一变换器11输入高压直流电。第一变换器11的电力输出端（即第二端）与控制单元14的第一供电输入端相连，第一变换器11的通过第二端输出相应的直流电给控制单元14供电。由此，第一变换器11从正负直流母线取电，并对从正负直流母线获取的高压直流电进行电压变换，将变换得到的直流电输入控制单元14的第一供电输出端，从而为控制单元14供电。第二变换器12的第一端中的正输入端与储能单元13的正极端相连，负输入端与储能单元13的负极端相连，从而在储能单元13与第二变换器12之间形成供电回路，储能单元13通过该供电回路向第二变换器12输入高压直流电。第二变换器12的电力输出端（即第二端）与控制单元14的第二供电输入端相连，第二变换器12通过第二端输出相应的直流电给控制单元14。由此，储能装置10可以通过第二变换器12从储能单元13取电，并对从储能单元13获取的高压直流电进行电压变换，将变换得到的直流电输入控制单元14的第二供电输入端，为控制单元14供电。

该实施例中，储能装置10可以通过第一变换器11从正负直流母线取电，以给控制单元14供电，也通过第二变换器12从储能单元13取电给控制单元14供电。在储能装置10的运行过程中，根据储能装置10的工作状态对控制单元14的供电方式进行选择。其中，第一工作状态可以为第一变换器11和第二变换器12均处于正常运行状态，或响应于第一控制指令等情况，第一控制指令用于指示储能装置10使用两个变换器为控制单元14同时供电；第二工作状态可以为第一变换器11和第二变换器12中的一个发生故障，或者响应于第二控制指令等情况，第二控制指令用于指示储能装置10仅使用一个变换器为控制单元14进行供电。

示例性的，在储能装置10内的第一变换器11和第二变换器12均处于正常运行状态时，确定储能装置10工作在第一工作状态的情况下，则控制第一变换器11和第二变换器12同时工作为控制单元14供电，两个变换器的输出功率分别为控制单元14所需额定功率的一半，从而降低了单个变换器的功耗需求，提高了变换器的使用寿命。当储能装置10内的一个变换器发生故障时，确定储能装置10工作在第二工作状态的情况下，则控制发生故障的变换器停止为控制单元14供电，仅通过另外一个变换器为控制单元14供电，此时，给控制单元14供电的变换器输出控制单元14所需的全部额定功率，以保证储能装置10的正常运行。

需要说明的是，在第一变换器11和第二变换器12均处于正常运行状态，两个变换器同时为控制单元14供电时，第一变换器11和第二变换器12的输出功率除上述均采用控制单元14所需额定功率的一半的功率分配方式外，还可以按照预设规则进行分配，此处不作限制。例如，第一变换器11和第二变换器12可以根据当前储能单元13的剩余电量进行输出功率的比例分配。

在本申请的一些实施例中，在第一变换器11和第二变换器12中存在一个变换器故障的情况下，储能装置10工作在第二工作状态。

该实施例以两个变换器中的其中一个出现故障，作为储能装置10的第二工作状态，在确定其中一个变换器出现故障时，仅控制另外一个变换器为控制单元14供电，以保证储能装置10的正常运行。

根据本申请的一些实施例，在储能单元13发生故障时，第二变换器12与储能单元13之间的供电连接被配置为断开状态。

具体而言，在第一变换器11和第二变换器12同时工作为控制单元14供电过程中，第一变换器11从正负直流母线取电，第二变换器12从储能单元13取电，控制单元14上电运行，并对储能单元13的参数进行实时获取，以对该储能装置10内储能单元13的实时运行状态进行监控。如果控制单元14根据实时获取的储能单元13的参数确定储能单元13发生故障时，例如，储能单元13内的电量不足，则直接控制第二变换器12与储能单元13的供电回路断开。此时，仅通过第一变换器11从正负直流母线取电，第一变换器11输出控制单元14所需全部额定功率，以保证控制单元14的正常运行。

该实施例在连接到第二变换器12的储能单元13发生故障时，通过控制第二变换器12与发生故障的储能单元13之间的供电连接被配置为断开状态，可避免发生故障的储能单元13发生过放电安全风险。

参照图2所示，在本申请的一些实施例中，第二变换器12与储能单元13之间通过第一可控开关K1进行连接，其中，在储能单元13发生故障时，控制单元14控制第一可控开关K1断开。

具体地，第一可控开关K1串联在第二变换器12与储能单元13的供电回路上，在第二变换器12的正常运行状态下，控制第一可控开关K1处于闭合状态，第二变换器12与储能单元13之间的供电回路处于导通状态。此时，第二变换器12从储能单元13取电，并向控制单元14输出相应的直流电，为控制单元14供电。

当控制单元14确定储能单元13发生故障时，则控制第一可控开关K1断开。此时，第二变换器12与发生故障的储能单元13之间的供电回路处于断开状态，第二变换器12不再从储能单元13取电，从而避免发生故障的储能单元13发生过放电。

需要说明的是，上述第一可控开关K1在第二变换器12与储能单元13的供电回路的串联位置可以根据实际情况进行设定，此处不作限制。

在本申请的一些实施例中，第二变换器12的正输入端通过第一可控开关K1连接到储能单元13的正极端，第二变换器12的负输入端连接到储能单元13的负极端。

示例性的，第一可控开关K1设置在第二变换器12的第一端的正输入端与储能单元13的正极端之间，其中，第一可控开关K1的一端与第二变换器12的正输入端相连，另一端与储能单元13的正极端相连，第一可控开关K1的控制端与控制单元14相连。第二变换器12的第一端的负输入端直接与储能单元13的负极端相连。

在确定储能单元13发生故障时，控制单元14通过控制第一可控开关K1断开，使第二变换器12的正输入端与储能单元13的正极端之间的电路断开，以实现第二变换器12和储能单元13之间供电回路的断开，以保证第二变换器12不带电，保障用电安全。

在本申请的一些实施例中，第一可控开关K1为常闭开关。例如，第一可控开关K1为常闭继电器。第一可控开关K1为常闭开关，使得在正常运行状态下，第一可控开关K1一直处于闭合状态，第二变换器12始终处于运行状态。

在本申请的一些实施例中，第二变换器12的正输入端与储能单元13的正极端之间还设置有过流保护单元，过流保护单元与第一可控开关K1串联连接。

过流保护单元可以在电流过大时，自动断开电路，起到保护器件不被大电流烧坏的目的。具体地，第二变换器12的正输入端与储能单元13的正极端之间依次串联有过流保护单元和第一可控开关K1，当储能单元13的正极端输出至第二变换器12的正输入端的电流增大至预设电流限值时，过流保护单元断开，使第二变换器12的正输入端与储能单元13的正极端之间的电路断开，以避免第二变换器12被大电流烧坏。

在本申请的一些实施例中，过流保护单元包括至少一个保险丝。

示例性的，参见图2所示，通过保险丝F1和保险丝F2作为设置在第二变换器12的正输入端与储能单元13的正极端之间的过流保护单元，其中，储能单元13的正极端与保险丝F1的一端相连，保险丝F1的另一端与正母线相连，并通过串联的保险丝F2、第一可控开关K1与第二变换器12的正输入端相连，从而通过保险丝F1和保险丝F2实现对第二变换器12的过流保护。

另外，在本申请的一些实施例中，第一变换器11的正输入端与正母线之间也设置有过流保护单元。如图2所示，第一变换器11的正输入端连接保险丝F3的一端，保险丝F3的另一端与正母线相连，第一变换器11的负输入端与负母线直接相连，当正母线与第一变换器11的正输入端之间的电流超过保险丝F3的电流保护阈值时，保险丝F3断开，以避免第一变换器11被大电流烧坏。可以理解的是，上述第一变换器11的正输入端与正母线之间的过流保护单元可以根据实际情况进行设定，不限于上述保险丝F3。

结合图3，在本申请的一些实施例中，该储能装置10还包括储能控制单元15，储能控制单元15包括第三变换器16和第四变换器17，第三变换器16适于连接到储能单元13，第四变换器17适于连接到正负直流母线，第三变换器16和第四变换器17共同给储能控制单元15供电，且在第三变换器16和第四变换器17中的一个发生故障时，第三变换器16和第四变换器17中的另一个独自给储能控制单元15供电，以便储能控制单元15与控制单元14之间进行通信。

第三变换器16、第四变换器17与第一变换器11、第二变换器12的工作原理相同，均为DC/DC变换器，为用于将接收的某一电压等级的直流电源变换为其他电压等级直流电源的变换装置，具体可参照上述对第一变换器11与第二变换器12的描述。

在正常运行状态下，储能控制单元15与控制单元14进行通信，从而获取储能装置10的工作运行状态以及储能单元13的参数等数据，实现对储能装置10运行的实时监控，同时可以通过向控制单元14发送控制指令，对储能装置10的运行状态进行控制。

示例性的，参照图3所示，第三变换器16的正输入端与储能单元13的正极端相连，第三变换器16的负输入端与储能单元13的负极端相连，从而在该储能单元13与第三变换器16之间形成供电回路，第三变换器16通过该供电回路从储能单元13取电。第三变换器16的输出端与储能控制单元15的第一供电输入端相连，通过输出端输出相应的直流电给储能控制单元15。由此，通过第三变换器16从储能单元13取电，并对从储能单元13获取的高压直流电进行电压变换，将变换得到的直流电输入储能控制单元15的第一供电输入端，为储能控制单元15供电。第四变换器17的正输入端与正母线相连，负输入端与负母线相连，从而在正负直流母线与第四变换器17之间形成供电回路，正负直流母线通过该供电回路向第四变换器17输入高压直流电。第四变换器17的输出端与储能控制单元15的第二供电输入端相连，第四变换器17通过输出端输出相应的直流电给储能控制单元15供电。由此，第四变换器17从正负直流母线取电，并对从正负直流母线获取的高压直流电进行电压变换，将变换得到的直流电输入储能控制单元15，为储能控制单元15供电。由此，该储能装置10可以通过第三变换器16从储能单元13取电给储能控制单元15供电，以及通过第四变换器17从正负直流母线取电给储能控制单元15供电。

进一步地，第三变换器16和第四变换器17对储能控制单元15的供电方式可根据储能装置10当前工作状态进行确定，也可以根据接收的控制指令进行选择。示例性的，在储能装置10的运行过程中，当确定第三变换器16和第四变换器17均处于正常运行状态时，第三变换器16和第四变换器17同时工作为储能控制单元15供电，两个变换器的输出功率为储能控制单元15所需额定功率的一半，从而降低了单个变换器的功耗需求，提高了变换器的使用寿命。当第三变换器16和第四变换器17中的一个变换器发生故障时，则控制发生故障的变换器停止为储能控制单元15供电，仅通过另外一个变换器为储能控制单元15供电，此时，为储能控制单元15供电的变换器输出储能控制单元15所需全部额定功率，以保证装置的正常运行。

需要说明的是，在第三变换器16和第四变换器17均处于正常运行状态，同时为储能控制单元15供电时，第三变换器16和第四变换器17的输出功率除上述均采用储能控制单元15所需额定功率的一半的功率分配方式外，还可以按照预设规则进行输出功率的分配，此处不作限制。

进一步地，在上述实施例中，储能控制单元15设置在储能装置10内，与储能装置10一一对应，除上述设置方法，该储能控制单元15也可独立于储能装置10进行设置，从而与储能系统内多个储能装置10的控制单元14建立通信，作为储能系统的控制单元。

本申请的一些实施例中，第三变换器16变换的直流电提供对象与第四变换器17变换的直流电提供对象不同。

示例性的，当储能控制单元15作为储能系统的控制单元时，以储能系统包括两个储能装置10为例，分别为第一储能装置和第二储能装置，储能控制单元15分别与第一储能装置内的控制单元14、第二储能装置内的控制单元14建立通信，从而对第一储能装置和第二储能装置的运行状态进行实时监控。当第三变换器16变换的直流电提供对象为第一储能装置内的储能单元13时，第四变换器17变换的直流电提供对象可以为第二储能装置内的储能单元13或者正负直流母线。当第三变换器16变换的直流电提供对象为第二储能装置内的储能单元13时，第四变换器17变换的直流电提供对象可以为第一储能装置内的储能单元13或者正负直流母线。当第三变换器16变换的直流电提供对象为正负直流母线时时，第四变换器17变换的直流电提供对象可以为第一储能装置内的储能单元13或者第二储能装置内的储能单元13。

将第三变换器16变换的直流电提供对象与第四变换器17变换的直流电提供对象不同，可以保证在其一直流电提供对象发生故障时，另一个变换器仍然可以为储能控制单元15供电，保证储能系统的正常运行。

在本申请的一些实施例中，在储能单元13发生故障时，储能单元13与第三变换器16之间的供电连接被配置为断开状态。

具体地，在第三变换器16变换的直流电提供对象为储能单元13时，如果确定储能单元13发生故障，则控制第三变换器16与储能单元13之间的供电回路断开，以避免对储能单元13的过放电。此时，仅通过第四变换器17为储能控制单元15供电。

在本申请的一些实施例中，第三变换器16与储能单元13之间通过第二可控开关K2进行连接，其中，在储能单元13发生故障时，储能单元13对应的控制单元14控制第二可控开关K2断开。

具体而言，参照图3所示，第三变换器16的正输入端从储能单元13的正极端的保险丝F1处取电，并串联保险丝F4和第二可控开关K2。第三变换器16的负输入端与储能单元13的负极端直接相连。第四变换器17的正输入端通过保险丝F5与正母线相连，负输入端与负母线相连。在正常运行状态下，第二可控开关K2闭合，第三变换器16和储能单元13之间的供电回路导通，第三变换器16从储能单元13取电，第四变换器17从正负直流母线取电，同时为储能控制单元15供电。当确定储能单元13发生故障时，该控制单元14控制第二可控开关K2断开，此时，第三变换器16与储能单元13之间的供电回路处于断开状态，仅通过第四变换器17为储能控制单元15供电。

需要说明的是，上述第二可控开关K2可以为常闭开关，以保证在正常状态下，第三变换器16始终处于工作状态。

在本申请的一些实施例中，在储能单元13发生故障时，如果储能控制单元15确定正负直流母线处于带电状态，则通过储能单元10对应的控制单元14控制储能单元13与正负直流母线之间断开。

正负直流母线处于带电状态是指并联至该正负直流母线的多个储能装置10中，除储能单元13发生故障的储能装置10外，仍存在处于上电状态的储能装置10，即该处于上电状态的储能装置10通过正负直流母线输出电能，使正负直流母线处于带电状态。基于图1至图3所示，在正负直流母线处于带电状态时，储能装置10中的第一变换器11和第四变换器17仍可从正负直流母线取电，从而给控制单元14、储能控制单元15供电。

示例性的，以储能系统包括多个储能装置10为例，分别以第一储能装置、第二储能装置、……进行表示。假设在第一储能装置内的第一变换器11和第二变换器12均处于正常状态时，确定第一储能装置内的储能单元13发生了故障，则第一储能装置内的储能控制单元15对其他并联至正负直流母线上的储能装置10的工作状态进行获取。具体地，在储能控制单元15分别对应设置在储能装置10内的实施例中，可以通过储能装置10内的储能控制单元15之间建立通信，来获取彼此的工作状态；在储能控制单元15作为储能系统的控制单元，独立设置在储能装置10外的实施例中，该储能控制单元15与所有储能装置10内的控制单元14建立通信，从而对所有储能装置10的工作状态进行获取。

当储能控制单元15根据其他储能装置10的工作状态，确定存在其他储能装置10处于上电状态时，则确定当前正负直流母线上有电流流经，处于带电状态，认为第一储能装置中储能单元13的断开，不会对储能系统的正常工作产生影响，同时第一储能装置内的第一变换器11可以从正负直流母线上取电为控制单元14供电，第一储能装置内的第四变换器17也可以从正负直流母线取电为储能控制单元15供电，不会对第一储能装置内控制单元14的正常工作产生影响，因此储能控制单元15向第一储能装置内的控制单元14发送断开控制指令，第一储能装置内的控制单元14根据接收的断开控制指令控制第一储能装置内的第二变换器12与发生故障的储能单元13之间的供电连接配置为断开状态，停止第二变换器12从储能单元13的取电；控制第一储能装置内的第三变换器16与储能单元13之间的供电连接配置为断开状态，停止第三变换器16从储能单元13的取电；同时控制第一储能装置内的储能单元13与正负直流母线断开，以避免发生故障的储能单元13继续向正负直流母线供电。

如果储能控制单元15根据储能装置10的工作状态，确定其他未出现故障的储能装置10均处于下电状态时，则确定当前正负直流母线处于下电状态。储能控制单元15对未发生故障的所有储能单元13内的当前电量进行获取、比较，确定电量最大的储能单元13，向电量最大的储能单元13所处的储能装置10的控制单元14发送上电控制指令，从而控制该储能装置10上电，控制该储能装置10内的储能单元13输出高压直流电至正负直流母线，保证正负直流母线上存在直流电。然后，储能控制单元15向储能单元13发生故障的第一储能装置内的控制单元14发送断开控制指令，控制发生故障的储能单元13断开与正负直流母线的连接，以及第二变换器12和第三变换器16从发生故障的储能单元13的取电。

在储能单元13发生故障，且连接到正负直流母线的所有储能装置10均处于下电状态时，通过请求电量最大的储能装置10上电，并在电量最大的储能装置10上电后，再控制发生故障的储能单元13断开与正负直流母线之间的连接。由此，在储能单元13发生故障时，在保证正负直流母线处于带电状态的前提下，控制储能单元13与正负直流母线的断开，一方面可保证第一变换器11、第四变换器17可以从正负直流母线正常取电，保证控制单元14、储能控制单元15的正常运行，另一方面可防止发生故障的储能单元13过放电引起安全问题，同时实现了多储能装置并联高压储能系统的冗余可靠自供电和黑启动功能。

在本申请的一些实施例中，储能单元13通过开关单元连接到正负直流母线，其中，在储能单元13发生故障时，控制单元14在控制第二变换器12与储能单元13之间的第一可控开关K1断开之前，先控制开关单元断开。

开关单元串联在储能单元13与正负直流母线的电路中，在开关单元闭合时，储能单元13输出高压直流电至正负直流母线，处于上电状态；当开关单元断开时，储能单元13停止输出高压直流电至正负直流母线，处于下电状态。

具体地，参照图2所示，开关单元包括第一开关单元S1、第二开关单元S2和第三开关单元S3。储能单元13的正极端与正母线之间通过第一电阻R1、第一开关单元S1和第二开关单元S2相连，其中，第一电阻R1与第一开关S1串联，第二开关单元S2与第一电阻R1和第一开关S1并联，从而构成软启动电路，以防止启动期间电路中的突然电流流动，通过最小化启动期间的过电流，减慢输出电压的上升速度。储能单元13的负极端通过第三开关单元S3与负母线相连。

在进入启动阶段时，控制单元14首先控制第一开关S1和第三开关S3闭合，第二开关S2断开，储能单元13的正极端通过第一开关S1和第一电阻R1连接至正母线，负极端通过第三开关S3连接至负母线，同时第一可控开关K1处于闭合状态，第二变换器12从储能单元13取电。在预设时间后，控制单元14控制第二开关S2闭合，第一开关S1断开，储能单元13的正极端通过第二开关S2与正母线相连，储能单元13向正负直流母线输出高压直流电。

当储能装置10内的储能单元13故障时，储能装置10内的控制单元14首先控制储能装置10内的第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3断开，停止储能单元13向正负直流母线输出电能，在第一开关S1、第二开关S2和第三开关S3都处于断开状态后，控制单元14再控制第一可控开关K1断开，使储能单元13处于断路状态，避免出现故障的储能单元13出现过放电。

根据本申请的一些实施例，参照图4，储能系统100包括上述的储能装置10。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本申请并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (14)

1.一种储能装置，其特征在于，所述储能装置包括第一变换器、第二变换器、控制单元和储能单元；

所述储能单元连接到正负直流母线；

所述第一变换器的第一端适于连接到所述正负直流母线，所述第一变换器的第二端适于连接到所述控制单元；

所述第二变换器的第一端适于连接到所述储能单元，所述第二变换器的第二端适于连接到所述控制单元；

在所述储能装置工作在第一工作状态的情况下，所述第一变换器和所述第二变换器共同给所述控制单元供电；

在所述储能装置工作在第二工作状态的情况下，所述第一变换器和所述第二变换器中的一个变换器独自给所述控制单元供电。

2.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，在所述第一变换器和所述第二变换器中存在一个变换器故障的情况下，所述储能装置工作在第二工作状态。

3.根据权利要求1所述的储能装置，其特征在于，在所述储能单元发生故障时，所述第二变换器与所述储能单元之间的供电连接被配置为断开状态。

4.根据权利要求3所述的储能装置，其特征在于，所述第二变换器与所述储能单元之间通过第一可控开关进行连接，其中，在所述储能单元发生故障时，所述控制单元控制所述第一可控开关断开。

5.根据权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述第二变换器的正输入端通过所述第一可控开关连接到所述储能单元的正极端，所述第二变换器的负输入端连接到所述储能单元的负极端。

6.根据权利要求5所述的储能装置，其特征在于，所述第一可控开关为常闭开关。

7.根据权利要求5所述的储能装置，其特征在于，所述第二变换器的正输入端与所述储能单元的正极端之间还设置有过流保护单元，所述过流保护单元与所述第一可控开关串联连接。

8.根据权利要求7所述的储能装置，其特征在于，所述过流保护单元包括至少一个保险丝。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的储能装置，其特征在于，所述储能装置还包括储能控制单元，所述储能控制单元包括第三变换器和第四变换器，所述第三变换器适于连接到所述储能单元，所述第四变换器适于连接到所述正负直流母线，其中，所述第三变换器和所述第四变换器共同给所述储能控制单元供电，且在所述第三变换器和所述第四变换器中的一个发生故障时，所述第三变换器和所述第四变换器中的另一个独自给所述储能控制单元供电，以便所述储能控制单元与所述控制单元之间进行通信。

10.根据权利要求9所述的储能装置，其特征在于，在所述储能单元发生故障时，所述储能单元与所述第三变换器之间的供电连接被配置为断开状态。

11.根据权利要求10所述的储能装置，其特征在于，所述第三变换器与所述储能单元之间通过第二可控开关进行连接，其中，在所述储能单元发生故障时，所述储能单元对应的控制单元控制所述第二可控开关断开。

12.根据权利要求9所述的储能装置，其特征在于，在所述储能单元发生故障时，如果所述储能控制单元确定所述正负直流母线处于带电状态，则通过所述储能单元对应的控制单元控制所述储能单元与所述正负直流母线之间断开。

13.根据权利要求4所述的储能装置，其特征在于，所述储能单元通过开关单元连接到所述正负直流母线，其中，在储能单元发生故障时，所述控制单元在控制所述第二变换器与所述储能单元之间的第一可控开关断开之前，先控制所述开关单元断开。

14.一种储能系统，其特征在于，包括多个根据权利要求1-13中任一项所述的储能装置。

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