CN117674224A - 一种组串式变流升压一体机及电化学储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组串式变流升压一体机及电化学储能系统。其中，组串式变流升压一体机包括移相变压器模块以及多个储能变流器组件，每个储能变流器组件用于与一个电池簇连接，移相变压器模块包括一次绕组和多个二次绕组，每个二次绕组分别连接到一个储能变流器组件，每个二次绕组的移相角不同；一次绕组可以与外部电网连接，以将一次绕组侧的高压交流电引入到外部电网，实现与外界电网进行电力交互，进而实现电化学储能的功能。本申请的技术方案，能够有效减小组串式变流升压一体机所在的电化学储能系统在并网侧输出的谐波，进而有效避免对外界电网造成污染。

Description

一种组串式变流升压一体机及电化学储能系统

技术领域

本发明涉及电化学储能技术领域，尤其是涉及一种组串式变流升压一体机及电化学储能系统。

背景技术

随着电化学储能技术的快速发展，电化学储能特别是直流储能已成为电力系统的重要组成部分。其中，电化学储能是通过化学反应将化学能和电能进行相互转换来储存能量，在电力富余时将外部电网的电力为储能电池进行充电，当电力短缺时将储能电池的电能为外部电网供电。

传统技术中，多使用分布式储能系统方案进行电化学储能工作，分布式储能系统多将单簇电池接入到储能变流器(Power Conversion System，PCS)的直流侧，若干PCS变流器的交流测并联后汇流接入到升压变压器中，以将电池中的直流电转换成交流电，并对交流电进行升压，实现为并网的外部电网进行供电。在多个PCS变流器以并联的形式汇流接入到升压变压器进行并网运行时，特别是在分布式储能系统接入到弱电网中时，考虑到输电线路阻抗的影响，多台PCS变流器与外部电网之间形成了复杂的阻抗网络，每台PCS变流器的输出电流不仅受到自身输出电压的影响，而且还会与分布式储能系统中其他的PCS变流器的输出电压及电网电压产生耦合效应并交互影响，从而导致分布式储能系统引发的谐振特性变得更加复杂，进而生成谐波输出给外部电网，对外部电网造成污染。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种组串式变流升压一体机及电化学储能系统，主要目的在于解决当前的储能系统在运行时生成的谐波过多，导致并网的外部电网收到的污染过重的技术问题。

根据本发明的第一个方面，提供了一种组串式变流升压一体机，该组串式变流升压一体机包括：移相变压器模块以及多个储能变流器组件，其中，所述移相变压器模块包括移相变压器原边绕组以及移相变压器副边绕组，所述移相变压器原边绕组包括一次绕组，所述移相变压器副边绕组包括多个二次绕组，每个所述二次绕组的移相角不同；

所述储能变流器组件具有直流接入端以及交流接入端，所述直流接入端用于接入外界的电池簇，所述交流接入端与所述移相变压器副边绕组中的一个二次绕组连接，

其中，每个所述储能变流器组件各自接入的二次绕组为所述移相变压器副边绕组中的不同的二次绕组，所述储能变流器组件用于将所述储能变流器组件对所述电池簇进行充放电时所用的直流电转化为所述储能变流器组件与所述移相变压器模块间进行电力交互的低压交流电，所述移相变压器模块用于将移相变压器副边绕组的低压交流电转化成所述移相变压器原边绕组的高压交流电；

所述移相变压器模块的所述一次绕组用于与外部电网连接，以将所述移相变压器原边绕组的高压交流电引入到所述外部电网或将所述外部电网的高压交流电引入到所述移相变压器原边绕组。

在一个可选的实施例中，所述组串式变流升压一体机还包括高压环网柜；所述高压环网柜的电力接入端与所述移相变压器模块的所述一次绕组连接，所述高压环网柜的电力输出端用于连接到所述外部电网，以将所述移相变压器原边绕组的高压交流电引入到所述外部电网或将所述外部电网的高压交流电引入到所述移相变压器原边绕组，所述高压环网柜还用于使所述组串式变流升压一体机与所述外部电网之间处于断开状态或导通状态。

在一个可选的实施例中，所述移相变压器模块还包括铁心，所述铁心设置于所述移相变压器原边绕组与所述移相变压器副边绕组之间，以使所述一次绕组与每个所述二次绕组间通过磁芯耦合进行电力变换。

在一个可选的实施例中，所述移相变压器副边绕组的多个所述二次绕组之间彼此电路隔离。

在一个可选的实施例中，所述组串式变流升压一体机还包括辅助变压器模块；所述辅助变压器模块的一次侧接入端与所述储能变流器组件的交流接入端连接，所述辅助变压器模块的二次侧接入端与所述组串式变流升压一体机所包含的用电模块连接，所述辅助变压器模块用于从所述储能变流器组件的交流接入端获取低压交流电，并将低压交流电转换成所述用电模块所需电压等级的供电电源，并为所述用电模块供电。

在一个可选的实施例中，所述储能变流器组件包括储能变流器模块以及电路保护模块；所述储能变流器模块的直流接入端用于连接到所述电池簇，所述储能变流器模块的电力交互端与所述电路保护模块的第一接入端连接，所述电路保护模块的第二接入端与所述移相变压器副边绕组的其中一个二次绕组连接。

在一个可选的实施例中，所述组串式变流升压一体机还包括低压配电柜；所述低压配电柜的电力接入端与所述辅助变压器模块的二次侧接入端连接，用于获取所述供电电源；所述低压配电柜的电力输出端与所述用电模块连接，用于为所述用电模块供电。

在一个可选的实施例中，所述低压配电柜的控制信号交互端分别与所述移相变压器模块、所述高压环网柜、所述储能变流器模块以及所述电路保护模块的控制信号交互端连接，用于控制所述移相变压器模块、高压环网柜、所述储能变流器模块以及所述电路保护模块的运行状态。

在一个可选的实施例中，所述低压配电柜具有远程接口连接端，所述远程接口连接端用于与远端的上位机连接。

根据本发明的第二个方面，提供了一种电化学储能系统，电化学储能系统包括上述的组串式变流升压一体机，所述电化学储能系统还包括多个电池簇，每个所述电池簇的电池接入端与所述组串式变流升压一体机的一个所述储能变流器组件的直流接入端连接，其中，所述电池簇由多个串联连接的电芯组成，每个所述电池簇分别连接到不同的所述储能变流器组件。

本发明提供的一种组串式变流升压一体机及电化学储能系统，在组串式变流升压一体机的交流测配置移相变压器作为移相变压器模块，移相变压器模块的副边具有多个绕组。进一步的，将多个储能变流器组件的交流侧分别接入到带有不同移相角的多个二次绕组中，其中，每个二次绕组采用延边三角形移相的原理设定不同的移相角。此处，通过将不同储能变流器组件的交流侧彼此分离，避免了储能系统中多个储能变流器组件共同接入一个二次绕组所导致的输出电压的交互影响而产生谐波，同时，移相变压器模块带有的不同移相角的二次绕组的路数越多，就可以更好的降低并网侧输出的谐波，使变压器并网侧输出的谐波显著减少，进而有效减小了储能系统因生成的谐波对外部电网造成的污染。

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

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明实施例提供的一种组串式变流升压一体机的结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的一种移相变压器模块的结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的另一种组串式变流升压一体机的结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的一种组串式变流升压一体机的侧视图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

当前，电化学储能领域中多使用分布式储能系统方案进行电化学储能工作，分布式储能系统多将单簇电池接入到储能变流器(Power Conversion System，PCS)的直流侧，若干PCS变流器的交流测并联汇流接入到升压变压器中，将电池中的直流电转换成交流电，并对交流电进行升压，实现为并网进行供电。在多个PCS变流器以并联的形式集中汇流接入到升压变压器进行并网运行时，特别是在分布式储能系统接入到弱电网中时，考虑到输电线路阻抗的影响，多台PCS变流器与外部电网之间形成了复杂的阻抗网络，每台PCS变流器的输出电流不仅受到自身输出电压的影响，而且还会与分布式储能系统中其他的PCS变流器的输出电压及电网电压产生耦合效应并交互影响，从而导致分布式储能系统引发的谐振特性变得更加复杂，进而生成谐波输出给外部电网，对外部电网造成污染。进一步的，包含并联PCS变流器的分布式储能系统在外部负载突变或可再生能源输出功率波动的暂态过程中，由于PCS变流器间的硬件参数、控制参数及外部线路参数的差异，会引起环流和功率不均分的问题，进一步的，环流导纳存在的谐振尖峰也会导致PCS变流器间的环流发生谐振，从而对整个分布式储能系统的稳定运行造成影响，并对与分布式储能系统并网的外部电网造成严重污染，严重情况下会导致的电力系统发生谐振停机。进一步的，分布式储能系统的绝缘检测要求检测一簇电池加单台PCS变流器连接后的绝缘阻抗，多台PCS变流器并联后，进行绝缘检测的绝缘系统无法精准检测出单个储能子系统的绝缘阻抗值。

进一步的，当储能系统离网运行时，每台组串式PCS变流器按电压源模式并联带动储能系统的负载运行，各PCS变流器的输出电流包含两部分，一部分流入负载进行供电，而另外一部分为系统环流在各台PCS变流器间流通。PCS变流器间产生的环流主要受参考电压及系统传递函数的影响，所以各PCS变流器的元器件参数的差异、控制参数的差异、参考电压给定的不一致均会引发系统环流，输出电压的差异及等效输出阻抗的差异则会导致并联系统出现环流及功率不均分的问题，影响储能系统的运行稳定性。

进一步的，当前的集中式储能系统为了能够提升整柜的电池容量，多采用将多个电池簇并联后集中接入集中式储能变流器，但因每个电池簇之间的电池内阻、容量、电压、温度等参数不一致，并联的电池簇之间会存在电势差，因此，将电池簇并联的形式会导致环流产生，使能量从高电压的电池簇流向低电压的电池簇，各电池簇电压被强制平衡，当内阻较小的电池簇电量充满或放光后，其他电池簇必须停止充放，造成电池簇间无法充满电量、无法释放全部电量，容易造成电池容量损失和温度升高，加速电池衰减，降低电池系统的可用容量。此外，当单体电池的温度差异过大时会造成内阻、容量等参数不一致的现象进一步加重，导致单体电池加速分化，缩短电池系统的循环寿命，甚至造成安全隐患。

针对上述问题，在一个实施例中，如图1所示，提供了一种组串式变流升压一体机，该组串式变流升压一体机作为电化学储能系统的一部分，连接在电池与并网点之间；现以该组串式变流升压一体机应用于使用三相电的电化学储能系统为例进行说明，其他输电形式的电化学储能系统同样适用于本实施例；进一步的，组串式变流升压一体机包括移相变压器模块100以及多个储能变流器组件200，储能变流器组件200可以分为两列面对面布置于一体机内部的空间内。所述储能变流器组件200具有直流接入端以及交流接入端，所述直流接入端用于接入外界的电池簇(图中未示出)。此处，移相变压器模块100可以为移相变压器，移相变压器是一种整流变压器，其二次绕组具有不同的相位，并连接高压变频器的整流电路，组成多相整流系统，可减小电网侧谐波电流。进一步的，储能变流器组件200可以为组串式PCS，组串式PCS的数量与移相变压器模块100包含的二次绕组的数量一致。

其中，如图2所示，所述移相变压器模块100包括移相变压器原边绕组110以及移相变压器副边绕组120，所述移相变压器原边绕组110包括一次绕组111，所述移相变压器副边绕组120包括多个二次绕组121，每个所述二次绕组121的移相角不同，所述储能变流器组件200的交流接入端与所述移相变压器副边绕组120中的一个二次绕组121连接。此处，所述移相变压器副边绕组120的多个所述二次绕组121之间彼此电路隔离，每个二次绕组121可以采用延边三角形移相的原理以设定不同的移相角。作为示例，若组串式变流升压一体机中的储能变流器组件200的数量为5个，则每个储能变流器组件200的交流侧的交流接入端可以分别接入到移相变压器副边绕组120中不同的二次绕组121中，以使不同的储能变流器组件200的交流侧不并接。此处，若组串式变流升压一体机所在系统的输电形式为三相电，则移相变压器原边绕组110的一次绕组111可以包含3个绕组线圈，并对外输出A相电、B相电以及C相电，储能变流器组件200的交流侧的连接的二次绕组121的形式可以参考一次绕组111，这里不做赘述。进一步的，所述移相变压器模块100还包括铁心130，所述铁心130设置于所述移相变压器原边绕组110与所述移相变压器副边绕组120之间，以使所述一次绕组111与每个所述二次绕组121间通过磁芯耦合进行电力变换，并支持组串式变流升压一体机的升压并网运行或独立离网运行。

应当注意的是，每个所述储能变流器组件200各自接入的二次绕组121为所述移相变压器副边绕组120中的不同的二次绕组121，每个所述储能变流器组件200分别接入到与该储能变流器组件200一一对应的一个二次绕组121，不存在多个储能变流器组件200接入到同一个二次绕组121的情况出现，此处，通过将不同储能变流器组件200的交流侧彼此分离，防止储能系统中多个储能变流器组件200共同接入一个二次绕组121导致输出电压交互影响而产生谐波，同时，移相变压器模块100带有不同移相角的二次绕组121的路数越多，就可以更好的降低并网侧输出的谐波，使变压器并网侧输出的谐波显著减少；此处，所述储能变流器组件200用于将所述储能变流器组件200对所述电池簇进行充放电时所用的直流电转化为所述储能变流器组件200与所述移相变压器模块100间进行电力交互的低压交流电，所述移相变压器模块100用于将移相变压器副边绕组120的低压交流电转化成所述移相变压器原边绕组110的高压交流电。

进一步的，所述移相变压器模块100的所述一次绕组111用于与外部电网(图中未示出)连接，以将所述移相变压器原边绕组110的高压交流电引入到所述外部电网或将所述外部电网的高压交流电引入到所述移相变压器原边绕组110。其中，外部电网可以为与组串式变流升压一体机所在的电化学储能系统并网的电力系统。

本实施例提供的组串式变流升压一体机，在组串式变流升压一体机的交流测配置移相变压器作为移相变压器模块，移相变压器模块的副边具有多个绕组。进一步的，将多个储能变流器组件的交流侧分别接入到带有不同移相角的二次绕组中，其中，每个二次绕组采用延边三角形移相的原理设定不同的移相角。移相变压器模块带有不同移相角的二次绕组的路数越多，就可以更好的降低并网侧输出的谐波，使变压器并网侧输出的谐波显著减少，进而有效减小了储能系统因生成的谐波对外部电网造成的污染。进一步的，通过将组串式变流升压一体机的每个储能变流器组件的交流侧分别接入到移相变压器模块中彼此分离的二次绕组，避免储能变流器组件与外部电网之间形成复杂的阻抗网络，避免组串式变流升压一体机中多个储能变流器组件的输出电压及电网电压产生耦合效应，减小组串式变流升压一体机所在电化学储能系统对外部电网输出的谐波，减小对外部电网造成的污染。同时，将各储能变流器组件对应的二次绕组分离，避免因各储能变流器组件的元器件参数的差异、控制参数的差异、参考电压给定的不一致所引发的系统环流，防止因输出电压的差异及等效输出阻抗的差异导致的系统出现环流及功率不均分的情况发生，进而提高储能系统的运行稳定性。进一步的，因为移相变压器模块的移相变压器副边绕组所在的低压侧具有多个二次绕组，并且各二次绕组之间相互隔离，使个储能变流器组件交流测不存在并联情况，因此储能变流器组件之间无环流现象并且提高了对单个储能子系统的绝缘检测精度。进一步的，将各电池簇分别接入到不同的储能变流器组件，避免因电池簇并联导致电池簇间出现环流，避免单体电池分化，提高电池系统的循环寿命，防止出现造成安全隐患。

在一个实施例中，如图3所示，所述组串式变流升压一体机还包括高压环网柜300。高压环网柜300可以为一体机高压侧进行开关控制，在电力系统中，高压侧电压通常非常高，因此需要使用专门的开关装置来控制电源的接通和断开，以确保电力系统的安全和稳定运行。具体的，所述高压环网柜300的电力接入端与所述移相变压器模块100的所述一次绕组连接，所述高压环网柜300的电力输出端用于连接到所述外部电网(图中未示出)，以将所述移相变压器原边绕组的高压交流电引入到所述外部电网或将所述外部电网的高压交流电引入到所述移相变压器原边绕组，进一步的，所述高压环网柜300还用于使所述组串式变流升压一体机与所述外部电网之间处于断开状态或导通状态。具体的，高压环网柜300可以受控控制并网点的接通和断开，以确保电力系统的安全和稳定运行。本申请提供的实施例，能够基于高压环网柜对组串式变流升压一体机的高压侧进行开关控制，在组串式变流升压一体机所在的电化学储能系统为电池进行储能或对外部电网进行供电时，高压环网柜的电力输出端与外部电网之间导通，当需要储能系统离网运行时，高压环网柜的电力输出端与外部电网之间断开，保证了电力系统的运行可靠性。

在一个实施例中，如图3所示，所述组串式变流升压一体机还包括辅助变压器模块400。具体的。所述辅助变压器模块400的一次侧接入端与所述储能变流器组件200的交流接入端连接，用于接收储能变流器组件200输出的低压交流电，所述辅助变压器模块400的二次侧接入端与所述组串式变流升压一体机所包含的用电模块(图中未示出)连接，用电模块可以为设置于组串式变流升压一体机上的负载，如电流传感器、温度传感器以及电压传感器等。所述辅助变压器模块400用于从所述储能变流器组件200的交流接入端获取低压交流电，并将低压交流电转换成所述用电模块所需电压等级的供电电源，并为所述用电模块供电。作为示例，若储能变流器组件200的交流接入端的电压为690V，而用电模块需要220V及380V的供电电压，则辅助变压器模块400可以在一次侧的绕组接入690V交流电，在二次绕组处输出220V及380V的交流电，为用电模块供电。此处，可以根据用电模块所需的电压等级设置辅助变压器模块400的绕组形式，以使辅助变压器模块400能够输出用电模块所需电压等级的供电电压。本申请提供的实施例，能够引入储能变流器组件的输出电压为组串式变流升压一体机的用电负载进行供电，提高了组串式变流升压一体机的运行稳定性。

在一个实施例中，所述储能变流器组件包括储能变流器模块以及电路保护模块；此处，储能变流器模块为进行交流、直流双向功率变换设备，电路保护模块可以为塑壳断路器、保险丝等装置。具体的，所述储能变流器模块的直流接入端用于连接到所述电池簇，所述储能变流器模块的电力交互端与所述电路保护模块的第一接入端连接，所述电路保护模块的第二接入端与所述移相变压器副边绕组的其中一个二次绕组连接。此处，储能变流器模块的直流侧通过与电池簇连接，获取电池簇的直流电并将其转换为交流电，经交流侧发送给电路保护模块进行过流、短路分断保护，电路保护模块的第二接入端接入移相变压器模块的移相变压器副边绕组中的一个二次绕组。具体的，如图4所示，储能变流器组件中的储能变流器模块210可以集中设置于一体机包含的机柜600的上半部分，每个储能变流器模块210的交流侧可以连接到位于机柜600下半部分中的电路保护模块220，每个储能变流器组件的储能变流器模块210至电路保护模块220的导线可以布置于机柜600内。本申请提供的实施例，可以为每个储能变流器模块设置对应的一个电路保护模块，为储能变流器模块提供过流、短路分断保护，提高了组串式变流升压一体机的工作稳定性。

在一个实施例中，如图3所示，所述组串式变流升压一体机还包括低压配电柜500；低压配电柜500可以为具有一定计算能力的终端设备；具体的，所述低压配电柜500的电力接入端与所述辅助变压器模块400的二次侧接入端连接，用于获取所述供电电源；所述低压配电柜500的电力输出端与所述用电模块连接，用于为所述用电模块供电。此处，低压配电柜500接入辅助变压器模块400的输出的供电电源，并将供电电源分配给组串式变流升压一体机的各用电模块，为组串式变流升压一体机提供辅助配电。进一步的，所述低压配电柜500的控制信号交互端分别与所述移相变压器模块100、所述高压环网柜300、所述储能变流器模块以及所述电路保护模块的控制信号交互端连接，用于控制所述移相变压器模块100、所述高压环网柜300、电路保护模块以及所述储能变流器模块的运行状态。本申请提供的实施例，可以基于低压配电柜对组串式变流升压一体机内的各模块进行控制，实现组串式变流升压一体机内的各模块的通信功能，以对组串式变流升压一体机的运行状态进行控制。

在一个实施例中，所述低压配电柜具有远程接口连接端，所述远程接口连接端用于与远端的上位机连接。其中，上位机可以为电力系统中的上游设备，如场站EMS等，也可以为远端控制中心的控制终端，使组串式变流升压一体机可以通过低压配电柜与场站EMS等上位机进行数据交互，并可以使相关工作人员可以远程对组串式变流升压一体机进行控制，进一步的，远程接口连接端可以连接到电池仓，与电池仓间建立数据交互，相关工作人员可以基于组串式变流升压一体机对整个电化学储能系统进行操作，提高了对整个电化学储能系统的控制能力。本申请提供的实施例，能够基于低压配电柜的远程接口连接端与远端的各控制设备与上位机连接，使相关工作人员可以远程对组串式变流升压一体机以及组串式变流升压一体机所连接的相关设备进行控制，提高了对电化学储能系统的控制能力。进一步的，组串式变流升压一体机可以在其内部为移相变压器模块、多个储能变流器组件、高压环网柜、辅助变压器模块以及低压配电柜分别设置彼此隔离的设备安装空间，保证各模块之间互不干扰，模块间的连接线也可以设置于组串式变流升压一体机内部。进一步的，移相变压器模块、多个储能变流器组件、高压环网柜、辅助变压器模块以及低压配电柜的连接方式可以参考实施例的文字描述。

本实施例提供的组串式变流升压一体机，在组串式变流升压一体机的交流测配置移相变压器模块，移相变压器模块的副边具有多个绕组。进一步的，将多个储能变流器组件的交流侧分别接入到带有不同移相角的二次绕组中，其中，每个二次绕组采用延边三角形移相的原理设定不同的移相角。移相变压器模块带有不同移相角的二次绕组的路数越多，就可以更好的降低并网侧输出的谐波，使变压器并网侧输出的谐波显著减少，进而有效减小了储能系统因生成的谐波对外部电网造成的污染。进一步的，通过将组串式变流升压一体机的每个储能变流器组件的交流侧分别接入到移相变压器模块中彼此分离的二次绕组，避免储能变流器组件与外部电网之间形成复杂的阻抗网络，使每台储能变流器组件的输出电流不会受到自身输出电压的影响，并避免与组串式变流升压一体机中其他的储能变流器组件的输出电压及电网电压产生耦合效应，减小组串式变流升压一体机所在电化学储能系统对外部电网输出的谐波，减小对外部电网造成的污染。同时，将各储能变流器组件对应的二次绕组分离，避免因各储能变流器组件的元器件参数的差异、控制参数的差异、参考电压给定的不一致所引发的系统环流，防止因输出电压的差异及等效输出阻抗的差异导致的系统出现环流及功率不均分的问题，进而提高储能系统的运行稳定性。进一步的，因为移相变压器模块的移相变压器副边绕组所在的低压侧具有多个二次绕组，并且各二次绕组之间相互隔离，使个储能变流器组件交流测接入的二次绕组不存在并联情况，因此储能变流器组件之间无环流现象并且提高了对单个储能子系统的绝缘检测精度。

进一步的，本实施例提供了一种电化学储能系统，所述电化学储能系统包括上述的组串式变流升压一体机，所述电化学储能系统还包括多个电池簇，每个所述电池簇的电池接入端与一个所述储能变流器组件的直流接入端连接，其中，所述电池簇由多个串联连接的电芯组成，每个所述电池簇分别连接到不同的所述储能变流器组件。此处，每个电池簇中可以包括多个串联连接的电芯，每个电池簇接入到一个储能变流器组件的直流接入端，每个电池簇各自接入的储能变流器组件为不同的储能变流器组件。当电化学储能系统进行储能时，高压环网柜与并网的外部电网导通，外部电网的高压交流电经高压环网柜流入到移相变压器模块的移相变压器原边绕组，并由移相变压器副边绕组的多个二次绕组分别输出多路降压后的低压交流电，每路低压交流电经一个储能变流器组件的电路保护模块流入到该储能变流器组件的储能变流器模块的交流侧，并经储能变流器模块进行交转直处理后由直流侧发送到电池簇。相对的，当电化学储能系统为外部电网进行供电时，高压环网柜与并网的外部电网导通，每个电池簇向与该电池簇连接的储能变流器模块输出直流电，储能变流器模块对直流电进行直转交处理后得到低压交流电，并由储能变流器模块的交流侧经电路保护模块向与该储能变流器模块对应的一个二次绕组发送低压交流电，进一步的，由移相变压器模块将低压交流电转化为高压交流电，并由移相变压器原边绕组的一次绕组向高压环网柜发送高压交流电，高压环网柜向并网的外部电网输出高压交流电。

本实施例提供的电化学储能系统，储能变流器组件与串联连接的电池簇一对一连接，各电池簇之间无并联，可以有效消除环流带来的容量损失影响，提高电池系统容量使用率以及延长电池使用寿命。同时，使用储能变流器组件将传统集中式储能系统化整为零，单个储能单元容量降低且之间互为冗余，当储能变流器组件或单个电池簇发生故障退出运行时，其他储能单元可正常运行，故障影响范围减小，整个储能系统使用率得到提升。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的装置中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个装置中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。

上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种组串式变流升压一体机，其特征在于，所述组串式变流升压一体机包括：移相变压器模块以及多个储能变流器组件，其中，所述移相变压器模块包括移相变压器原边绕组以及移相变压器副边绕组，所述移相变压器原边绕组包括一次绕组，所述移相变压器副边绕组包括多个二次绕组，每个所述二次绕组的移相角不同；

所述储能变流器组件具有直流接入端以及交流接入端，所述直流接入端用于接入外界的电池簇，所述交流接入端与所述移相变压器副边绕组中的一个二次绕组连接，

其中，每个所述储能变流器组件各自接入的二次绕组为所述移相变压器副边绕组中的不同的二次绕组，所述储能变流器组件用于将所述储能变流器组件对所述电池簇进行充放电时所用的直流电转化为所述储能变流器组件与所述移相变压器模块间进行电力交互的低压交流电，所述移相变压器模块用于将移相变压器副边绕组的低压交流电转化成所述移相变压器原边绕组的高压交流电；

所述移相变压器模块的所述一次绕组用于与外部电网连接，以将所述移相变压器原边绕组的高压交流电引入到所述外部电网或将所述外部电网的高压交流电引入到所述移相变压器原边绕组。

2.根据权利要求1所述的组串式变流升压一体机，其特征在于，所述组串式变流升压一体机还包括高压环网柜；

所述高压环网柜的电力接入端与所述移相变压器模块的所述一次绕组连接，所述高压环网柜的电力输出端用于连接到所述外部电网，以将所述移相变压器原边绕组的高压交流电引入到所述外部电网或将所述外部电网的高压交流电引入到所述移相变压器原边绕组，所述高压环网柜还用于使所述组串式变流升压一体机与所述外部电网之间处于断开状态或导通状态。

3.根据权利要求1所述的组串式变流升压一体机，其特征在于，所述移相变压器模块还包括铁心，所述铁心设置于所述移相变压器原边绕组与所述移相变压器副边绕组之间，以使所述一次绕组与每个所述二次绕组间通过磁芯耦合进行电力变换。

4.根据权利要求1所述的组串式变流升压一体机，其特征在于，所述移相变压器副边绕组的多个所述二次绕组之间彼此电路隔离。

5.根据权利要求2所述的组串式变流升压一体机，其特征在于，所述组串式变流升压一体机还包括辅助变压器模块；

所述辅助变压器模块的一次侧接入端与所述储能变流器组件的交流接入端连接，所述辅助变压器模块的二次侧接入端与所述组串式变流升压一体机所包含的用电模块连接，所述辅助变压器模块用于从所述储能变流器组件的交流接入端获取低压交流电，并将低压交流电转换成所述用电模块所需电压等级的供电电源，并为所述用电模块供电。

6.根据权利要求5所述的组串式变流升压一体机，其特征在于，所述储能变流器组件包括储能变流器模块以及电路保护模块；

所述储能变流器模块的直流接入端用于连接到所述电池簇，所述储能变流器模块的电力交互端与所述电路保护模块的第一接入端连接，所述电路保护模块的第二接入端与所述移相变压器副边绕组的其中一个二次绕组连接。

7.根据权利要求5所述的组串式变流升压一体机，其特征在于，所述组串式变流升压一体机还包括低压配电柜；

所述低压配电柜的电力接入端与所述辅助变压器模块的二次侧接入端连接，用于获取所述供电电源；

所述低压配电柜的电力输出端与所述用电模块连接，用于为所述用电模块供电。

8.根据权利要求7所述的组串式变流升压一体机，其特征在于，所述低压配电柜的控制信号交互端分别与所述移相变压器模块、所述高压环网柜、所述储能变流器模块以及所述电路保护模块的控制信号交互端连接，用于控制所述移相变压器模块、高压环网柜、所述储能变流器模块以及所述电路保护模块的运行状态。

9.根据权利要求7所述的组串式变流升压一体机，其特征在于，所述低压配电柜具有远程接口连接端，所述远程接口连接端用于与远端的上位机连接。

10.一种电化学储能系统，其特征在于，所述电化学储能系统包括权利要求1至9任意一项的所述的组串式变流升压一体机，所述电化学储能系统还包括多个电池簇，每个所述电池簇的电池接入端与所述组串式变流升压一体机的一个所述储能变流器组件的直流接入端连接，其中，所述电池簇由多个串联连接的电芯组成，每个所述电池簇分别连接到不同的所述储能变流器组件。