CN117639051A - 一种锂电池储能系统 - Google Patents
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Abstract
本申请属于一种储能系统，针对现有锂电池储能系统寿命低，整体运行效率较低，储能系统度电成本难以提升的技术问题，提供一种锂电池储能系统，在每个电池簇的输出端分别连接DC/DC变流器，以a个DC/DC变流器作为储能变流系统，实现精准管控电池簇的功率。针对大量电池簇和DC/DC变流器的输出，构建公共母线，通过后级的变压器系统实现公共母线的管理。本申请能够实现储能系统的中压直接并网，实现高精度电池簇管控，具备高效率和低成本的技术特点。且实现了电池簇的低耐压设计，无工频波动，满足每个电池簇的主动管理。通过构建公共母线，实现电池簇之间的即插即用，功率配置灵活，且基于中压并网可灵活调节储能系统的有功和无功。
Description
技术领域
本申请属于一种储能系统，涉及一种锂电池储能系统。
背景技术
近年来，随着光伏、风电等可再生能源大规模并网接入，电网系统的稳定和安全运行遭受着重大挑战。光伏和风电能源具有极强的波动性和随机性，大规模接入后，输出电能的波动直接影响着电网的整体出力情况，进而影响电网系统的频域稳定，国内外已经发生过多例因为分布式能源出力骤停导致的区域电网故障。通过配置储能系统使新能源出力稳定可控，已经成为促进电网安全运行的重要技术路线。
关于储能系统，有以物理能量为存储介质的抽水蓄能系统、压缩空气储能系统、飞轮储能系统等，也有以化学能量为存储介质的锂电池储能系统、铅酸电池储能系统和液流电池储能系统等。目前，从市场角度最为成功的新型储能系统为锂电池储能技术，凭借高功率密度、高灵活性、高性价比和高调节速度的特点，新装机的锂电池储能系统容量远超其他储能系统。但是，基于锂电池的储能系统还存在一定问题。
传统的锂电池储能系统通过电池大规模串联构成电池簇，电池簇之间并联形成直流母线，再通过储能变流系统实现低压直流至低压交流的电能变换，之后通过变压器实现中压电网的功率传递。该模式下主要存在两方面问题：（1）大量电池簇并联，电池簇之间由于电芯不一致存在较大的簇间环流，同时，电池簇之间的不一致性无法得到根除，使储能系统寿命受到极大影响；（2）低压直流至低压交流，再低压交流至高压交流的变换方式，整体运行效率较低，储能系统度电成本难以提升。公开号为CN109245123A的中国发明专利中公开了一种级联型储能系统多机并联虚拟同步控制系统及方法，提出了中压直连的储能变流系统拓扑架构，基于级联全桥电路实现中压电网的直接连接，使每一个全桥电路的直流母线连接电池簇，通过每个全桥电路对电池簇进行管理，可以解决传统锂电池储能系统的缺陷，但是，又额外引入了电池簇功率波动的问题，以及电池簇对地耐压等一系列问题。
发明内容
本申请针对现有锂电池储能系统寿命低，整体运行效率较低，储能系统度电成本难以提升的技术问题，提供一种锂电池储能系统。
为了实现上述目的，本申请采用以下技术方案予以实现：
一种锂电池储能系统，包括储能变流系统、变压器系统和a个电池簇，a为大于等于2的整数；所述储能变流系统包括a个DC/DC变流器；
所述变压器系统包括A相功率组、B相功率组和C相功率组；A相功率组、B相功率组和C相功率组的低压侧并联，作为变压器系统的输入端，A相功率组、B相功率组和C相功率组的交流输出侧并联，作为变压器系统的输出端；
a个所述DC/DC变流器的输入端分别与a个电池簇的输出端相连，a个所述DC/DC变流器的输出端并联形成公共母线，所述公共母线与所述变压器系统的输入端相连，所述变压器系统的输出端连接外部的中压电网。
进一步地，所述A相功率组、B相功率组和C相功率组通过星接方式或角接方式连接外部的中压电网。
进一步地，所述A相功率组、B相功率组和C相功率组结构相同；
所述A相功率组包括b个功率模块，b为大于等于2的整数；b个所述功率模块的低压侧并联，交流输出侧串联。
进一步地，所述功率模块包括依次连接的第一DC/AC、高频隔离变压器、AC/DC和第二DC/AC，所述第一DC/AC的DC侧连接公共母线，任一相的功率组中，相邻功率模块中第二DC/AC的AC侧串联。
进一步地，所述第一DC/AC、AC/DC和第二DC/AC的拓扑结构相同；
所述AC/DC的拓扑结构为两电平AC/DC拓扑结构、I型三电平AC/DC拓扑结构或T型三电平AC/DC拓扑结构。
进一步地，所述两电平AC/DC拓扑结构包括并联的直流电容C3、第二半桥电路和第三半桥电路；所述第二半桥电路和第三半桥电路均包括两个串联的功率器件；第二半桥电路中两个功率器件的串联节点，和第三半桥电路中两个功率器件的串联节点之间作为交流端口；所述直流电容C3的两端作为直流端口；
所述I型三电平AC/DC拓扑结构包括直流电容C4、直流电容C5、第一桥臂、第二桥臂、第一钳位二极管K5、第二钳位二极管K6、第三钳位二极管K7和第四钳位二极管K8；所述直流电容C4和直流电容C5串联，形成第一电容串，第一钳位二极管K5和第二钳位二极管K6串联，形成第一二极管串联电路，第三钳位二极管K7和第四钳位二极管K8串联，形成第二二极管串联电路；第一桥臂、第二桥臂和第一电容串并联；所述第一桥臂和第二桥臂均包括四个串联的功率器件；第一钳位二极管K5和第二钳位二极管K6的串联节点、第三钳位二极管K7和第四钳位二极管K8的串联节点、直流电容C4和直流电容C5的串联节点相连；所述第一二极管串联电路一端连接在第一桥臂中第一个功率器件和第二个功率器件之间，另一端连接在第一桥臂中第三个功率器件和第四个功率器件之间；所述第二二极管串联电路一端连接在第二桥臂中第一个功率器件和第二个功率器件之间，另一端连接在第二桥臂中第三个功率器件和第四个功率器件之间；所述第一电容串的两端作为直流端口；第一桥臂中第二个功率器件和第三个功率器件的串联节点，和第二桥臂中第二个功率器件和第三个功率器件的串联节点之间作为交流端口；
所述T型三电平AC/DC拓扑结构包括直流电容C6、直流电容C7、第三桥臂、第四桥臂和反向串联的功率器件组；所述直流电容C6和直流电容C7串联，形成第二电容串，第二电容串、第三桥臂和第四桥臂并联；所述第三桥臂和第四桥臂均包括两个串联功率器件；所述反向串联的功率器件组一端连接于直流电容C6和直流电容C7的串联节点，另一端分别连接于第三桥臂中两个功率器件的串联节点处和第四桥臂中两个功率器件的串联节点处；所述第二电容串的两端作为直流端口，所述反向串联的功率器件组另一端作为交流端口。
进一步地，所述高频隔离变压器的副边串联有电感L2；
或者，所述高频隔离变压器的副边串联有电感L3和电容C8；
或者，所述高频隔离变压器的原边和副边均串联有谐振电感和谐振电容。
进一步地，所述DC/DC变流器采用非隔离式。
进一步地，所述DC/DC变流器包括滤波电容C1、电容C2、电抗器L1和第一半桥电路；
所述滤波电容C1与电池簇并联，滤波电容C1的任一端连接电抗器L1的一端，电抗器L1的另一端连接第一半桥电路；
所述电容C2与公共母线并联，电容C2与第一半桥电路相连。
进一步地，所述第一半桥电路包括MOS管K1、MOS管K2、二极管K3和二极管K4；
所述MOS管K1的漏极、二极管K3的负极、电抗器L1的另一端、二极管K4的正极和MOS管K2的源极相连，MOS管K1的源极、二极管K3的正极和电容C2的另一端相连，MOS管K2的漏极、二极管K4的负极和电容C2的一端相连；
所述MOS管K2的漏极、二极管K3的负极和电抗器L1的另一端相连，MOS管K1的源极和二极管K3的正极相连。
与现有技术相比，本申请具有以下有益效果：
本申请提出一种锂电池储能系统，在每个电池簇的输出端分别连接DC/DC变流器，以a个DC/DC变流器作为储能变流系统，实现精准管控电池簇的功率。针对大量电池簇和DC/DC变流器的输出，构建公共母线，通过后级的变压器系统实现公共母线的管理，变压器系统依托模块化的架构实现公共母线至中压电网的能量传递。本申请能够实现储能系统的中压直接并网，实现高精度电池簇管控，具备高效率和低成本的技术特点。在安全性方面，本申请实现了电池簇的低耐压设计，且无工频波动，同时，满足每个电池簇的主动管理。在灵活性方面，通过构建公共母线，实现电池簇之间的即插即用，功率配置灵活，且基于中压并网可灵活调节储能系统的有功和无功。整体而言，本申请可有效解决锂电池储能系统的现有缺点，具有显著的应用优势。
附图说明
为了更清楚的说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为锂电池储能系统中传统中压储能变流系统的拓扑结构图。
图2为本申请一种锂电池储能系统的一个实施例示意图；
图3为本申请实施中DC/DC变流器的一种拓扑结构示意图；
图4为本申请实施例中采用的两电平AC/DC拓扑结构示意图；
图5为本申请实施例中采用的I型三电平AC/DC拓扑结构示意图；
图6为本申请实施例中采用的T型三电平AC/DC拓扑结构示意图；
图7（a）为本申请实施例中高频隔离变压器采用的常规变压器示意图；
图7（b）为本申请实施例中高频隔离变压器采用的“变压器+谐振电感”形式的变压器示意图；
图7（c）为本申请实施例中高频隔离变压器采用的“变压器+谐振电感+谐振电容”形式的变压器示意图；
图8为本申请实施例中变压器系统与中压电网采用星接方式连接的示意图；
图9为本申请实施例中变压器系统与中压电网采用角接方式连接的示意图。
其中，1-电池簇。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。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。
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定义和解释。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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中的具体含义。
如图1所示，为锂电池储能系统中传统中压储能变流系统的拓扑结构图。传统中压储能变流系统的拓扑结构基于级联全桥电路，通过DC/AC变流器在AC侧进行级联，实现中压接入，并通过在DC侧配置电池簇实现电池的电能管理。具体的，各电池簇1分别对应一个DC/AC变流器，各电池簇1分别连接DC/AC变流器的DC端口，DC/AC变流器的AC端口依据A相、B相和C相进行级联。以A相为例，DC/AC变流器的AC端作为输出端串联，串联后的AC端连接A相的滤波电感和中性点，中性点可以连接中压电网，也可以悬空。B相和C相的相关连接与A相相同，不再赘述。该拓扑结构下，DC/AC变流器可以实现对每个电池簇1的功率控制，抑制电池簇1之间的不一致性。同时，由于整体结构中没有变压器并网，可以节省变流成本。另外，由于单个DC/AC变流器需要串联直流和交流的功率，因此，电池簇1也会存在直流功率的传输和交流功率的波动，该交流功率将响应电池簇1的最大出力，提高损耗。再者，由于DC/AC变流器连接中压电网，且与电池簇1非隔离，因此，电池簇1组成的电池簇系统处于高压环境，需要保证足够的对地绝缘，大幅增加了锂电池储能系统的绝缘成本。
基于上述问题，本申请提出了一种锂电池储能系统，提供了储能变流系统新的设计思路，并配置了相应的变压器系统结构。通过DC/DC变流器实现电池簇1的精细管理，多个电池簇1和DC/DC变流器构建公共母线，再基于变压器系统实现中压并网。
作为本申请一种锂电池储能系统的一个实施例，可以包括储能变流系统、变压器系统和a个电池簇，a一般为大于等于2的整数；其中，储能变流系统包括a个DC/DC变流器。
变压器系统包括A相功率组、B相功率组和C相功率组；A相功率组、B相功率组和C相功率组的低压侧并联，作为变压器系统的输入端，A相功率组、B相功率组和C相功率组的交流输出侧并联，作为变压器系统的输出端。实际应用中，A相功率组、B相功率组和C相功率组按照一定的相位关系连接在一起，以提供平衡的三相交流电。
a个DC/DC变流器的输入端分别与a个电池簇的输出端相连，a个DC/DC变流器的输出端并联形成公共母线，公共母线与变压器系统的输入端相连，变压器系统的输出端连接外部的中压电网。
本申请中，电池簇1的输出端连接DC/DC变流器输入端，DC/DC变流器可以依据储能系统运行的功率需求实现电池簇1的功率调节，同时，可依据各电池簇1之间的不一致性，调节电池簇1与电池簇1之间的功率，进而实现电池簇1之间的均衡。a个DC/DC变流器输出后，并联并形成公共母线，通过直流形式进行电池簇能量汇集，可以保证更高的汇流效率。同时，公共母线作为直流线路仅包含正负两条出线，相对交流汇流可降低线缆的使用。通过公共母线，电池簇1的输出连接至变压器系统。实际应用中，变压器系统一般可以使用电力电子变压器系统，变压器系统是实现中压直接并网的关键。
如图2所示，为本申请一种锂电池储能系统的一个实施例，可以包括储能变流系统、变压器系统和a个电池簇，储能变流系统包括a个DC/DC变流器。
实际应用中A相功率组、B相功率组和C相功率组结构可以相同，A相功率组包括b个功率模块，b为大于等于2的整数，b个功率模块的低压侧并联，交流输出侧串联。变压器系统中各相功率组采用模块化的技术路线，通过功率模块低压侧并联连接公共母线，功率模块的交流输出侧串联连接至中压电网。功率模块的串并联组合依据A相、B相和C相进行分布，保证了中压电网的接入。各功率模块的结构也可以相同，包括依次连接的第一DC/AC、高频隔离变压器、AC/DC和第二DC/AC，其中，第一DC/AC的DC侧连接公共母线，任一相的功率组中，相邻功率模块中第二DC/AC的AC侧串联。功率模块能够满足高频隔离变换的应用需求，第一DC/AC变流器的DC侧连接公共母线，通过第一DC/AC变流器输出高频隔离信号，该高频隔离信号通过高频隔离变压器实现中压侧电能输出，并通过AC/DC变流器实现高频交流至直流电能的变换，最后，通过第二DC/AC变流器实现中压电网的接入。
变压器系统中，最核心的部分是AC/DC变流器，DC/AC变流器和高频隔离变压器，针对AC/DC变流器和DC/AC变流器，本质上实现交流至直流的变换，可采用相同的拓扑结构。其中，AC/DC变流器可以采用两电平AC/DC拓扑结构或、三电平AC/DC拓扑结构。如图4所示，为本申请采用的两电平AC/DC拓扑结构示意图，两电平AC/DC拓扑结构包括并联的直流电容C3、第二半桥电路（图4中P1）和第三半桥电路（图4中P2），第二半桥电路和第三半桥电路均包括两个串联的功率器件，第二半桥电路中两个功率器件的串联节点，和第三半桥电路中两个功率器件的串联节点之间作为交流端口，直流电容C3的两端作为直流端口。该两电平AC/DC拓扑结构整体采用全桥式的结构，在直流电容C3上分别连接两组半桥电路，两组半桥电路均由上下两个功率器件串联组成，其中的功率器件可以采用全控型功率器件，也可以采用Si基的IGBT以及MOSFET，还可以采用SiC以及GaN等新型功率器件。若AC/DC变流器采用三电平AC/DC拓扑结构，可以采用I型三电平AC/DC拓扑结构，也可以采用T型三电平AC/DC拓扑结构。如图5所示，为本申请采用的I型三电平AC/DC拓扑结构示意图。I型三电平AC/DC拓扑结构包括直流电容C4、直流电容C5、第一桥臂（图5中P3）、第二桥臂（图5中P4）、第一钳位二极管K5、第二钳位二极管K6、第三钳位二极管K7和第四钳位二极管K8，直流电容C4和直流电容C5串联，形成第一电容串（图5中C-1），第一钳位二极管K5和第二钳位二极管K6串联，形成第一二极管串联电路，第三钳位二极管K7和第四钳位二极管K8串联，形成第二二极管串联电路，第一桥臂、第二桥臂和第一电容串并联，第一桥臂和第二桥臂均包括四个串联的功率器件，第一钳位二极管K5和第二钳位二极管K6的串联节点、第三钳位二极管K7和第四钳位二极管K8的串联节点、直流电容C4和直流电容C5的串联节点相连，第一二极管串联电路一端连接在第一桥臂中第一个功率器件和第二个功率器件之间，另一端连接在第一桥臂中第三个功率器件和第四个功率器件之间，第二二极管串联电路一端连接在第二桥臂中第一个功率器件和第二个功率器件之间，另一端连接在第二桥臂中第三个功率器件和第四个功率器件之间，第一电容串的两端作为直流端口，第一桥臂中第二个功率器件和第三个功率器件的串联节点，和第二桥臂中第二个功率器件和第三个功率器件的串联节点之间作为交流端口。该I型三电平AC/DC拓扑结构直流侧设置两个串联的电容，拓扑结构中还包含两个桥臂，每个桥臂由四个功率器件串联而成。实际应用中，功率器件可以采用全控型功率器件，也可以采用半控型功率器件。如图6所示，为本申请采用的T型三电平AC/DC拓扑结构示意图。T型三电平AC/DC拓扑结构包括直流电容C6、直流电容C7、第三桥臂（图6中P5）、第四桥臂（图6中P6）和反向串联的功率器件组（图6中P7），直流电容C6和直流电容C7串联，形成第二电容串（图6中C-2），第二电容串、第三桥臂和第四桥臂并联，第三桥臂和第四桥臂均包括两个串联功率器件，反向串联的功率器件组一端连接于直流电容C6和直流电容C7的串联节点，另一端分别连接于第三桥臂中两个功率器件的串联节点处和第四桥臂中两个功率器件的串联节点处，第二电容串的两端作为直流端口，反向串联的功率器件组另一端作为交流端口。本申请的T型三电平AC/DC拓扑结构，直流侧包含串联的两个电容，以及两个桥臂，其中，单个桥臂由两个串联的功率器件连接至母线正负极，功率器件的串联节点既作为桥臂的输出，同时，也连接一组反向串联的功率器件组，该组反向串联的功率器件组另外一端连接至两个电容的串联节点。实际应用中，AC/DC变流器会依据不同应用场景工作在不同的开关频率，连接高频隔离变压器的AC/DC变流器工作在高频模式。由于AC/DC变流器、第一DC/AC变流器和第二DC/AC变流器的结构可以相同，第二DC/AC变流器在相同结构下可以工作在低频模式。
如图7（a）、图7（b）和图7（c）所示，本申请的高频隔离变压器也可以包括不同的组合形式，例如，可以采用图7（a）所示的常规变压器，利用变压器内部漏感作为谐振电感，实现电路的谐振网络。也可以采用图7（b）所示的“变压器+谐振电感”的形式，由于变压器自身漏感有限，通过在副边串联电感L2，配置谐振电感，满足谐振网络的等效感值需求。还可以采用图7（c）所示的“变压器+谐振电感+谐振电容”的形式，在副边串联电感L3和电容C8，通过作为谐振电容的电容C8的引入，可以实现准谐振，同时，还可以隔离高频回路中潜在的直流分量，保证变压器不饱和。另外，也可以在高频隔离变压器的原边和副边均配置谐振电感及谐振电容，以对称的方式实现谐振电路，保证潮流任意方向下的运行工况相同。
需要说明的是，变压器系统在于中压电网连接时，可以采用星接方式，也可以采用角接方式。如图8所示，为变压器系统与中压电网采用星接方式连接的示意图，A相功率组、B相功率组和C相功率组，分别通过电感连接至中压电网，A相功率组、B相功率组和C相功率组另外一端输出，连接至一起后可提供至交流电网的中性点，也可以不连接中性点。如图9所示，为变压器系统与中压电网采用角接方式连接的示意图，A相功率组、B相功率组和C相功率组的输出的同名端连接下个相序的对端，最终A相功率组、B相功率组和C相功率组的三相同名端输出通过电感连接至中压电网。实际应用中，星接方式时，级联的功率模块整体承受的电压较低，但是电流较大。角接方式下，级联的功率模块整体承受的电压较高，但是电流较小，可依据不同的应用场景进行配置。
实际应用中，DC/DC变流器有多种类型，一般包括隔离式、非隔离式、升压型和降压型等。其中，非隔离式一般适用于输入电压和输出电压相同或相似的情况。本申请中，DC/DC变流器可以采用非隔离式，双向潮流的直流变换拓扑结构，实现直流电能变换。如图3所示，为DC/DC变流器的一种拓扑结构示意图，为双向Buck-Boost电路，结合了Buck（降压）和Boost（升压）的特点，可以根据不同的工作模式实现升压或降压的功能。DC/DC变流器包括滤波电容C1、电容C2、电抗器L1和第一半桥电路，第一半桥电路包括MOS管K1、MOS管K2、二极管K3和二极管K4。MOS管K1的漏极、二极管K3的负极、电抗器L1的另一端、二极管K4的正极和MOS管K2的源极相连，MOS管K1的源极、二极管K3的正极和电容C2的另一端相连，MOS管K2的漏极、二极管K4的负极和电容C2的一端相连。MOS管K2的漏极、二极管K3的负极和电抗器L1的另一端相连，MOS管K1的源极和二极管K3的正极相连。电池簇1连接DC/DC变流器的电池侧，首先连接滤波电容C1，然后再连接电抗器L1，该电抗器L1可配置在公共母线的正极，也可以配置在公共母线的负极。通过电抗器L1，电路后级连接第一半桥电路，该第一半桥电路可以由全控型功率器件组成，例如，可以采用Si基的IGBT（Insulated Gate BipolarTransistor，绝缘栅双极型晶体管）和MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管），也可以采用SiC以及GaN等新型功率器件。通过第一半桥电路连接至母线侧，母线侧并联有相应的滤波电容C1，以实现开关高频的纹波滤波。另外，第一半桥电路可以工作在斩波模式，进而实现电池簇1输出电压的调节以及功率的调节。需要说明的是，本申请中电池侧作为DC/DC变流器的低电压侧，通过DC/DC变流器使母线侧的电压高于电池侧，更方便大量电池簇1之间的汇流。
本申请的锂电池储能系统，能够充分提升储能系统的安全性、经济性以及灵活性。在安全性方面，实现了电池簇1的低耐压设计，且无工频波动，同时，满足每个电池簇1的主动管理；在经济性方面，节省了传统工频变压器，基于高频隔离变压器实现中压变换，能够通过先进的变流手段实现变流效率提升，优化储能系统的度电成本；在灵活性方面，通过构建公共母线，能够实现电池簇1之间的即插即用，功率灵活配置，且基于中压并网可灵活调节储能系统的有功和无功。解决了传统锂电池储能系统中，电池管理精细化程度差、成本高和效率低的问题。
以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种锂电池储能系统，包括储能变流系统、变压器系统和a个电池簇（1），a为大于等于2的整数；其特征在于：所述储能变流系统包括a个DC/DC变流器；
所述变压器系统包括A相功率组、B相功率组和C相功率组；A相功率组、B相功率组和C相功率组的低压侧并联，作为变压器系统的输入端，A相功率组、B相功率组和C相功率组的交流输出侧并联，作为变压器系统的输出端；
a个所述DC/DC变流器的输入端分别与a个电池簇（1）的输出端相连，a个所述DC/DC变流器的输出端并联形成公共母线，所述公共母线与所述变压器系统的输入端相连，所述变压器系统的输出端连接外部的中压电网。
2.根据权利要求1所述一种锂电池储能系统，其特征在于：所述DC/DC变流器采用非隔离式。
3.根据权利要求2所述一种锂电池储能系统，其特征在于：所述DC/DC变流器包括滤波电容C1、电容C2、电抗器L1和第一半桥电路；
所述滤波电容C1与电池簇（1）并联，滤波电容C1的任一端连接电抗器L1的一端，电抗器L1的另一端连接第一半桥电路；
所述电容C2与公共母线并联，电容C2与第一半桥电路相连。
4.根据权利要求3所述一种锂电池储能系统，其特征在于：所述第一半桥电路包括MOS管K1、MOS管K2、二极管K3和二极管K4；
所述MOS管K1的漏极、二极管K3的负极、电抗器L1的另一端、二极管K4的正极和MOS管K2的源极相连，MOS管K1的源极、二极管K3的正极和电容C2的另一端相连，MOS管K2的漏极、二极管K4的负极和电容C2的一端相连；
所述MOS管K2的漏极、二极管K3的负极和电抗器L1的另一端相连，MOS管K1的源极和二极管K3的正极相连。
5.根据权利要求1至4任一所述一种锂电池储能系统，其特征在于：所述A相功率组、B相功率组和C相功率组通过星接方式或角接方式连接外部的中压电网。
6.根据权利要求1所述一种锂电池储能系统，其特征在于：所述A相功率组、B相功率组和C相功率组结构相同；
所述A相功率组包括b个功率模块，b为大于等于2的整数；b个所述功率模块的低压侧并联，交流输出侧串联。
7.根据权利要求6所述一种锂电池储能系统，其特征在于：所述功率模块包括依次连接的第一DC/AC、高频隔离变压器、AC/DC和第二DC/AC，所述第一DC/AC的DC侧连接公共母线，任一相的功率组中，相邻功率模块中第二DC/AC的AC侧串联。
8.根据权利要求7所述一种锂电池储能系统，其特征在于：所述第一DC/AC、AC/DC和第二DC/AC的拓扑结构相同；
所述AC/DC的拓扑结构为两电平AC/DC拓扑结构、I型三电平AC/DC拓扑结构或T型三电平AC/DC拓扑结构。
9.根据权利要求8所述一种锂电池储能系统，其特征在于：
所述两电平AC/DC拓扑结构包括并联的直流电容C3、第二半桥电路和第三半桥电路；所述第二半桥电路和第三半桥电路均包括两个串联的功率器件；第二半桥电路中两个功率器件的串联节点，和第三半桥电路中两个功率器件的串联节点之间作为交流端口；所述直流电容C3的两端作为直流端口；
所述I型三电平AC/DC拓扑结构包括直流电容C4、直流电容C5、第一桥臂、第二桥臂、第一钳位二极管K5、第二钳位二极管K6、第三钳位二极管K7和第四钳位二极管K8；所述直流电容C4和直流电容C5串联，形成第一电容串，第一钳位二极管K5和第二钳位二极管K6串联，形成第一二极管串联电路，第三钳位二极管K7和第四钳位二极管K8串联，形成第二二极管串联电路；第一桥臂、第二桥臂和第一电容串并联；所述第一桥臂和第二桥臂均包括四个串联的功率器件；第一钳位二极管K5和第二钳位二极管K6的串联节点、第三钳位二极管K7和第四钳位二极管K8的串联节点、直流电容C4和直流电容C5的串联节点相连；所述第一二极管串联电路一端连接在第一桥臂中第一个功率器件和第二个功率器件之间，另一端连接在第一桥臂中第三个功率器件和第四个功率器件之间；所述第二二极管串联电路一端连接在第二桥臂中第一个功率器件和第二个功率器件之间，另一端连接在第二桥臂中第三个功率器件和第四个功率器件之间；所述第一电容串的两端作为直流端口；第一桥臂中第二个功率器件和第三个功率器件的串联节点，和第二桥臂中第二个功率器件和第三个功率器件的串联节点之间作为交流端口；
所述T型三电平AC/DC拓扑结构包括直流电容C6、直流电容C7、第三桥臂、第四桥臂和反向串联的功率器件组；所述直流电容C6和直流电容C7串联，形成第二电容串，第二电容串、第三桥臂和第四桥臂并联；所述第三桥臂和第四桥臂均包括两个串联功率器件；所述反向串联的功率器件组一端连接于直流电容C6和直流电容C7的串联节点，另一端分别连接于第三桥臂中两个功率器件的串联节点处和第四桥臂中两个功率器件的串联节点处；所述第二电容串的两端作为直流端口，所述反向串联的功率器件组另一端作为交流端口。
10.根据权利要求9所述一种锂电池储能系统，其特征在于：所述高频隔离变压器的副边串联有电感L2；
或者，所述高频隔离变压器的副边串联有电感L3和电容C8；
或者，所述高频隔离变压器的原边和副边均串联有谐振电感和谐振电容。
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