CN119209856A - 储能阀子模块及其运行方法、储能阀装置、储能系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种储能阀子模块及其运行方法、储能阀装置、储能系统，连接电池模块和直流支撑电容的电池母线，还连接有母线电源模块，母线电源模块进一步连接至控制模块，负载电源模块可以从直流支撑电容、电池母线和电池模块中至少一处取能，最终通过母线电源模块和负载电源模块实现对控制模块的供电。通过该方案，在负载电源模块发生供电故障的情况下，控制模块能够切换通过母线电源模块供电，或者是在母线电源模块发生供电故障的情况下，切换通过负载电源模块供电，也即实现控制模块的冗余供电，从而缓解储能阀子模块由于控制模块掉电而导致储能系统停运的问题。

Description

储能阀子模块及其运行方法、储能阀装置、储能系统

技术领域

本申请涉及储能技术领域，特别是涉及一种储能阀子模块及其运行方法、储能阀装置、储能系统。

背景技术

储能在电力系统的发、输、配、用等各个环节提供调频、调峰等应用，起到稳定电网频率、缓解电网阻塞、提高发电用电灵活性等作用。级联式储能系统具有模块化设计、容量利用率高、转换效率高、动态响应快、谐波含量小、系统运行稳定等优点，已成为当下研究热点并具备广阔的应用前景。

级联式储能系统的核心部件是集成功率模块和电池模块的储能阀子模块，保证储能阀子模块安全稳定运行，对于储能系统乃至电力系统的高可靠性具有重要意义。然而，储能阀子模块中控制模块很容易掉电，导致储能系统停运。

发明内容

基于此，有必要提供一种储能阀子模块及其运行方法、储能阀装置、储能系统，以缓解储能阀子模块中控制模块很容易掉电，导致储能系统停运的问题。

本申请提供一种储能阀子模块，包括功率模块、电池模块、电池母线、直流支撑电容、母线电源模块、负载电源模块和控制模块，所述直流支撑电容与所述功率模块并联，且所述直流支撑电容的两端分别通过所述电池母线连接所述电池模块；所述母线电源模块连接所述电池母线；所述控制模块与所述母线电源模块和所述负载电源模块分别连接，所述控制模块还与所述电池模块和所述功率模块分别连接，所述负载电源模块从所述直流支撑电容、所述电池母线和所述电池模块中至少一处取能。

上述方案，在储能阀子模块中，连接电池模块和直流支撑电容的电池母线，还连接有母线电源模块，母线电源模块进一步连接至控制模块，负载电源模块可以从直流支撑电容、电池母线和电池模块中至少一处取能，最终通过母线电源模块和负载电源模块实现对控制模块的供电。通过该方案，在负载电源模块发生供电故障的情况下，控制模块能够切换通过母线电源模块供电，或者是在母线电源模块发生供电故障的情况下，切换通过负载电源模块供电，也即实现控制模块的冗余供电，从而缓解储能阀子模块由于控制模块掉电而导致储能系统停运的问题。

在一些实施例中，储能阀子模块还包括主母线，所述主母线连接所述母线电源模块，所述负载电源模块的数量包括两个以上，至少一所述负载电源模块从所述直流支撑电容、所述电池母线和所述电池模块中至少一处取能，至少一所述负载电源模块从所述主母线取能。

上述方案，母线电源模块与控制模块之间还进一步搭建设置有主母线，通过负载电源模块从主母线取能的方式，实现母线电源模块为控制模块的供电，有效提高控制模块供电安全性和供电可靠性。

在一些实施例中，所述控制模块包括功率控制模块，所述负载电源模块包括功率负载电源模块，所述功率负载电源模块和所述功率模块分别连接所述功率控制模块，且至少一所述功率负载电源模块连接所述直流支撑电容，至少一所述功率负载电源模块连接所述主母线。

上述方案，用来对功率模块进行运行控制的功率控制模块，连接有两个以上的功率负载电源模块，功率负载电源模块能够从直流支撑电容和主母线处取能，实现对功率控制模块的冗余供电，提高功率控制模块的运行可靠性。

在一些实施例中，所述控制模块还包括电池控制模块，所述负载电源模块还包括电池负载电源模块，所述电池负载电源模块连接所述电池控制模块，且至少一所述电池负载电源模块连接所述电池母线，至少一所述电池负载电源模块连接所述主母线；或，所述电池负载电源模块均连接所述主母线。

上述方案，用来接收不同电池模块的运行状态信息，以及对电池模块下发控制指令的电池控制模块，连接有两个以上的电池负载电源模块，实现对电池控制模块的冗余供电，提高电池控制模块的运行可靠性。

在一些实施例中，所述控制模块还包括电柜控制模块，所述负载电源模块还包括电柜负载电源模块，每一所述电池模块均对应设置有一所述电柜控制模块和两个以上的电柜负载电源模块，每一所述电柜控制模块分别与所述电池模块和所述电池控制模块连接，每一所述电池模块对应设置的各所述电柜负载电源模块，分别连接对应设置的所述电柜控制模块，且至少一所述电柜负载电源模块连接所述电池模块，至少一所述电柜负载电源模块连接所述主母线。

上述方案，用来对电池模块进行运行控制的电柜控制模块，连接有两个以上的电柜负载电源模块，电柜负载电源模块能够从电池模块和主母线处取能，实现对电柜控制模块的冗余供电，提高电柜控制模块的运行可靠性。

在一些实施例中，储能阀子模块还包括黑启动开关，所述黑启动开关的第一端连接所述电池控制模块，所述黑启动开关的第二端连接任意一个与所述电池模块连接的电柜负载电源模块。

上述方案，电池控制模块与电柜负载电源模块之间设置有黑启动开关，在储能阀子模块因故障等原因停运后，从电池模块处取能完成黑启动操作，提高储能阀子模块的运行可靠性。

在一些实施例中，所述电池模块包括电池、预充电阻、预充开关器件、第一充电开关器件和第二充电开关器件，所述电池的第一端连接所述预充电阻的第一端和所述第一充电开关器件的第一端，所述预充电阻的第二端连接所述预充开关器件的第一端，所述预充开关器件的第二端连接所述第一充电开关器件的第二端和所述电池母线，所述电池的第二端连接所述第二充电开关器件的第一端，所述第二充电开关器件的第二端连接所述电池母线。

上述方案，电池模块设置有预充回路以及充电回路，在高压启动的过程中，首先通过预充电阻、预充开关器件和第二充电开关器件实现预充，之后再通过第一充电开关器件和第二充电开关器件高压启动，提高高压上电的安全性。

在一些实施例中，从所述电池母线取电的负载电源模块和所述母线电源模块具备低功耗运行模式，和/或，通过常闭开关器件连接所述电池母线。

上述方案，从电池母线取电的负载电源模块以及母线电源模块配置有低功耗运行模式，或者是在其前一级设置有常闭开关器件，在储能阀子模块旁路后，从电池母线取电的负载电源模块和母线电源模块进入低功耗运行模式，或者是将常闭开关器件断开，缓解由于第一充电开关器件和第二充电开关器件粘连，给电池模块带来安全隐患的问题。

在一些实施例中，储能阀子模块还包括隔离开关，所述直流支撑电容的两端分别通过所述隔离开关连接所述电池母线，所述隔离开关与所述主母线和所述控制模块分别连接。

上述方案，电池母线通过隔离开关连接直流支撑电容，从而根据实际运行需求可实现电池母线与功率模块之间的电气隔离，提高储能阀子模块的运行安全性。

在一些实施例中，所述母线电源模块包括第一母线电源模块和第二母线电源模块，所述第一母线电源模块与所述电池母线和所述主母线分别连接，所述第二母线电源模块与所述电池母线和所述隔离开关分别连接。

上述方案，母线电源模块包括第一母线电源模块和第二母线电源模块，使得隔离开关可从主母线和电池母线处取能，实现隔离开关的冗余供电，提高隔离开关的驱动可靠性。

在一些实施例中，所述母线电源模块包括开关器件、储能器件和直流变换器，所述电池母线通过所述开关器件连接所述储能器件，所述储能器件连接所述直流变换器，所述直流变换器连接所述电池母线和所述主母线。

上述方案，在隔离开关合闸的瞬间，功率模块接入电池母线进行快速放电，会使得母线电源输入侧的电压骤降，通过在母线电源模块与电池母线之间设置有开关器件，通过开关器件降低瞬间冲击电流对母线电源模块的影响，提高母线电源模块的安全性。

在一些实施例中，所述功率模块包括功率单元和旁路开关，所述功率单元的第一交流端用于连接所述旁路开关的第一端以及与其它储能阀子模块级联，所述功率单元的第二交流端用于连接所述旁路开关的第二端以及与其它储能阀子模块级联，所述功率单元的第一直流端和第二直流端分别连接所述直流支撑电容，所述功率单元的控制端连接所述控制模块。

上述方案，在功率单元与其它储能阀子模块之间设置有旁路开关，实现功率模块的旁路运行控制，从而满足功率模块旁路运行的需求，提高储能阀子模块的运行可靠性。

本申请还提供一种基于上述储能阀子模块的运行方法，所述电池模块的数量包括两个以上，所述运行方法包括：在满足启动条件的情况下，控制任意一所述电池模块导通与所述电池母线的连接，以通过所述电池母线为所述母线电源模块充电；在所述母线电源模块完成主母线建立的情况下，导通剩余的电池模块与所述电池母线的连接。

上述方案，在储能阀子模块满足启动条件的情况下，首先通过任意一个电池模块开启为母线电源的输入侧(也即直流支撑电容)进行充电，在充电使得母线电源模块建立起主母线之后，再闭合其它电池模块进行充电。一方面能够降低母线电源模块冲击电路，以保护母线电源模块，另一方面还能降低母线电源模块中相关器件的选型难度。

在一些实施例中，在所述母线电源模块完成主母线建立的情况下，还包括：从所述主母线取能以控制所述功率模块执行投切操作；在所述直流支撑电容的电压大于预设电源启动电压的情况下，从所述直流支撑电容取能以控制所述功率模块执行投切操作。

上述方案，在主母线建立的情况下，功率控制模块能够通过对应的功率负载电源模块从主母线取能，实现对功率模块的投切控制，功率模块的投切运行无需等待直流支撑电容充电到大于预设电源启动电压，有效提高功率模块的响应速度。待直流支撑电容充电到大于预设电源启动电压之后，功率控制模块还能从直流支撑电容处取能，实现冗余供电，提高控制模块的运行可靠性。

在一些实施例中，运行方法还包括：在当前供电的负载电源模块发生供电故障的情况下，切换从取能方式不同的另外一个所述负载电源模块处取能。

上述方案，在当前供电板卡发生供电故障的情况下，切换从取能方式不同的另外一个负载电源模块处取能，降低控制模块掉电的风险，进一步控制模块的运行可靠性。

在一些实施例中，运行方法还包括：在所述母线电源模块的启动电压小于所述直流支撑电容的电压，且所述直流支撑电容的电压小于所述电池母线的电压的情况下，控制设置于所述电池母线与所述直流支撑电容之间的隔离开关合闸。

上述方案，在母线电源模块的启动电压小于直流支撑电容的电压，且直流支撑电容的电压小于电池母线的电压的情况下，再控制隔离开关合闸，降低瞬时冲击电流影响母线电源模块安全运行的风险。

在一些实施例中，运行方法还包括：在任意一个所述电池模块发生故障的情况下，切除发生故障的电池模块；切换从与所述主母线连接的所述负载电源模块处取能，以监测发生故障的电池模块的电池状态信息。

上述方案，在任意一个电池模块发生故障的情况下，切除该电池模块，切换到从与主母线连接的负载电源模块处取能，实现电池模块故障状态下的状态监测，提高电池模块的安全性。

本申请还提供一种储能阀装置，包括至少一个上述的储能阀子模块。

在一些实例中，所述储能阀子模块的负载电源模块还从相邻的储能阀子模块的直流母线和电池模块中至少一处取能。

上述方案，在储能阀装置中设置多个储能阀子模块，当前的储能阀子模块的负载电源模块，还能够从相邻的储能阀子模块的直流母线或者电池模块取能，从而在当前的储能阀子模块故障停运的情况下，仍能从相邻的储能阀子模块取能为控制模块供电，进一步提高控制模块的供电可靠性。

和/或，在一些实施例中，所述储能阀子模块的负载电源模块还从相邻的储能阀子模块的主母线取能。

上述方案，相邻的储能阀子模块还建立有主母线，当前的储能阀子模块的负载电源模块，进一步还可从相邻的储能阀子模块的主母线取能，更进一步提高控制模块的供电可靠性。

本申请还提供一种储能系统，包括上述的储能阀装置。

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为本申请一些实施例中储能阀子模块结构示意图；

图2为本申请另一些实施例中储能阀子模块结构示意图；

图3为本申请又一些实施例中储能阀子模块结构示意图；

图4为本申请再一些实施例中储能阀子模块结构示意图；

图5为本申请另一些实施例中储能阀子模块结构示意图；

图6为本申请又一些实施例中储能阀子模块结构示意图；

图7为本申请再一些实施例中储能阀子模块结构示意图；

图8为本申请又一些实施例中储能阀子模块结构示意图；

图9为本申请一些实施例中母线电源模块结构示意图；

图10为本申请一些实施例中储能阀子模块结的运行方法流程示意图；

图11为本申请另一些实施例中储能阀子模块结的运行方法流程示意图；

图12为本申请又一些实施例中储能阀子模块结的运行方法流程示意图；

图13为本申请再一些实施例中储能阀子模块结的运行方法流程示意图。

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。

目前，从市场形势的发展来看，高压直挂储能由于具有高度模块化的结构，能够满足高效率、高可靠性、经济性和安全性需求，逐渐得到发展和应用。高压直挂储能系统中，其核心部分为储能阀子模块，每一储能阀子模块均包括集成功率部分和储能部分，多个储能阀子模块之间连接，搭建形成储能系统。较为典型的，储能阀子模块通过级联的方式，搭建形成级联式储能系统。因此，储能阀子模块的可靠运行直接影响到储能系统的运行，如何提高储能阀子模块的运行可靠性显得尤为重要。

然而，储能阀子模块在运行过程中，经常会发生掉电的情况，任意一个储能阀子模块掉电，都会直接影响到储能系统的稳定运行，严重时会导致整个储能系统停运。通过研究发现，储能阀子模块的掉电，在很多情况下是由于控制模块掉电所引起的，如何缓解控制模块的掉电现象，是提高储能系统运行可靠性的有效手段。

基于上述考虑，为缓解控制模块掉电的现象，可以为控制模块设置两个或者是两个以上的负载电源模块，通过两个或两个以上的负载电源模块为控制模块冗余供电，在当前供电的负载电源模块发生供电故障的情况下，切换通过其它未发生故障的负载电源模块为控制模块供电，从而减少控制模块发生掉电的可能。

进一步地，考虑到储能阀子模块中取能位置单一(一般通过电池母线取能)，若设置的负载电源模块均从同一个位置取能，可能会由于取能位置发生故障，导致各个负载电源模块无法对控制模块供电。本申请的技术方案中，还进一步设置母线电源模块和主母线，通过母线电源模块获取电能，在电池母线之外再建立一个主母线，增加负载电源模块的取能点位。每一负载电源模块能够从电池母线、直流支撑电容、电池模块和主母线中至少一处取能，从而丰富取能位置，由取能位置不完全相同的多个负载电源模块为控制模块供电，进一步降低控制模块发生掉电的可能，提高控制模块的供电可靠性。

采用上述方案，在储能阀子模块运行过程中，首先可以通过任意一个负载电源模块，从电池母线、直流支撑电容、电池模块和主母线中至少一处取能，为控制模块供电。在当前供电的负载电源模块出现供电故障的情况下，控制模块切换通过另外的负载电源模块供电。具体而言，切换之后的负载电源模块，可以是与供电故障的负载电源模块取能位置相同，也可以是与供电故障的负载电源模块取能位置不同，只要未发生供电故障均可。通过该种供电切换方式，能够有效降低控制模块掉电的可能，也即降低储能阀子模块发生掉电的可能，从而提高储能系统的运行可靠性。

本申请提供的储能阀子模块应用在储能系统中，具体而言，储能阀子模块应用在电化学储能系统中，也即通过电池所完成的能量储存、释放与管理的储能系统。进一步地，电化学储能系统的类型并不是唯一的，只要是需要利用储能阀子模块搭建的电化学储能系统均可。例如，在一个较为详细的实施例中，电化学储能系统包括高压直挂储能系统。为了便于理解本申请的技术方案，下面实施例中均可理解为储能阀子模块应用在高压直挂储能系统中。

请参阅图1，本申请提供一种储能阀子模块，包括功率模块101、电池模块102、电池母线103、直流支撑电容C、母线电源模块104、负载电源模块106和控制模块107，直流支撑电容C与功率模块101并联，且直流支撑电容C的两端分别通过电池母线103连接电池模块102；母线电源模块104连接电池母线103；负载电源模块106从电池母线103、直流支撑电容C、电池模块102中至少一处取能(图未示出)；控制模块107与母线电源模块104和负载电源模块106分别连接，控制模块107还与电池模块102和功率模块101分别连接(图未示)。

具体地，功率模块101即为用来连接外部负载，实现功率变换控制的装置。电池模块102即为用来存储电能，且在控制模块107的控制下能够通过电池母线103进行充电、放电的装置。电池母线103即为连接在电池模块102与功率模块101之间，将电池模块102的电能输出或者为电池模块102输入电能的公用电通道。母线电源模块104即为从电池母线103取能，并进行存储和转换，实现供电的电源装置。

负载电源模块106即为能够从储能阀子模块的取能点位取能并存储，转换为适合负载运行所需电能的电源装置。负载的具体类型并不是唯一的，可以是储能阀子模块中任意需要电能的负载，较为详细的，负载可以是控制模块107。负载电源模块106的形式也并不是唯一的，可以是板卡电源或其它形式的电源，具体不做限定。

控制模块107即为集成有实现储能阀子模块相关控制器件的装置，用以实现功率模块101以及电池模块102的运行控制。同样的，控制模块107的具体形式并不是唯一的，可以是板卡形式的控制装置等，具体不做限定。

本实施例的方案，用来对控制模块供电的电源模块包括母线电源模块和负载电源模块，且母线电源模块从母线取能，负载电源模块则从直流支撑电容、电池母线和电池模块中的至少一处取能，利用母线电源模块和负载电源模块实现控制模块的冗余供电。

上述方案，在储能阀子模块中，连接电池模块102和直流支撑电容C的电池母线103，还连接有母线电源模块104，母线电源模块104进一步连接至控制模块107，负载电源模块106可以从直流支撑电容C、电池母线104和电池模块102中至少一处取能，最终通过母线电源模块104和负载电源模块106实现对控制模块107的供电。通过该方案，在负载电源模块106发生供电故障的情况下，控制模块107能够切换通过母线电源模块104供电，或者是在母线电源模块104发生供电故障的情况下，切换通过负载电源模块106供电，也即实现控制模块107的冗余供电，从而缓解储能阀子模块由于控制模块107掉电而导致储能系统停运的问题。

应当指出的是，母线电源模块104为控制模块107进行供电的方式并不是唯一的，在一个实施例中，可以是母线电源模块104直接连接到控制模块107进行供电。在另外的实施例中，请参阅图2，储能阀子模块还包括主母线105，主母线105连接母线电源模块104，负载电源模块106的数量包括两个以上，至少一负载电源模块106从直流支撑电容C(图未示)、电池母线103和电池模块102中至少一处取能，至少一负载电源模块106从主母线105取能。

具体地，主母线105即为将母线电源模块104的电能输出的公用电通道。本实施例的方案，母线电源模块104为控制模块107的供电，通过主母线105和负载电源模块实现106。

在储能阀子模块满足启动条件的情况下，控制模块107首先会控制任意一个电池模块102导通与电池母线103的连接，此时电池模块102的电能传输到电池母线103，母线电源模块104从电池母线103获取电能，并将其转换为合适大小的电能传输到主母线105，完成主母线105的建立。在主母线105建立完成之后，控制模块107将会控制剩余的电池模块102导通与电池母线103的连接，快速对直流支撑电容C进行充电。

可以理解，主母线105的具体类型并不是唯一的，其可以是直流母线也可以是交流母线，且主母线105的电压大小并不做具体限定，结合实际需求进行设置即可。例如，在一个较为详细的实施例中，考虑到储能阀子模块中各个控制模块107为直流供电，主母线105为直流母线，且主母线105输出的电压大小为220V(伏特)，也即主母线105具体为220V直流主母线。

应当指出的是，在一个实施例中，储能阀子模块的母线电源模块104、主母线105、负载电源模块106以及控制模块107，与电池模块102集成设置在同一个柜体中，以形成电柜。在另外的实施例中，还可以是将母线电源模块104、主母线105、负载电源模块106以及控制模块107中的一个或多个，独立电池模块102设置，具体不做限定，结合实际线路布局进行设置即可。

可以理解，负载电源模块106的数量并不是唯一的，可以是设置两个或者更多，只要能够实现控制模块107的冗余供电均可。且所设置的各个负载电源模块106可以从相同的位置取能，例如均从主母线105取能；也可以从不同的位置取能，具体不做限定。

在一个较为详细的实施例中，负载电源模块106的数量设置为两个，且其中一个负载电源模块106从电池母线103取能，也即该负载电源模块106的两端分别连接电池母线103和控制模块107；另一个负载电源模块106从主母线105取能，该负载电源模块106的两端分别连接主母线105和控制模块107。

可以理解，在一个较为详细的实施例中，电池母线103包括正端电池母线(相当于正极)和负端电池母线(相当于负极)。和/或，主母线105包括正端主母线(相当于正极)和负端主母线(相当于负极)。正端电池母线和负端电池母线的两端均分别连接电池模块102和功率模块101，正端电池母线和负端电池母线均连接至母线电源模块104，且正端主母线和负端主母线均连接至母线电源模块104。在负载电源模块106从电池母线103或者主母线105取能时，均需要同时连接对应母线的正端和负端。

上述方案，母线电源模块104与控制模块107之间还进一步搭建设置有主母线105，通过负载电源模块106从主母线105取能的方式，实现母线电源模块104为控制模块107的供电，有效提高控制模块107供电安全性和供电可靠性。

上述实施例的方案中，负载电源模块106的数量设置为多个，且母线电源模块104通过主母线105间接与控制模块连接，实现供电。在另外的实施例中，还可以在同一个储能阀子模块中设置一个负载电源模块106，母线电源模块104直接与控制模块107连接，负载电源模块106同时连接到直流支撑电容C、电池母线103、电池模块102和主母线105中的至少一处进行取能，配合母线电源模块104为控制模块107进行冗余供电。

也可以是负载电源模块106的数量设置为一个，通过母线电源模块104将主母线105的电压调制与控制模块107所需电压一致，主母线105直接与控制模块107连接。此时负载电源模块106同时连接到直流支撑电容C、电池母线103和电池模块102中的至少一处进行取能，配合直接主母线105为控制模块107进行冗余供电。

请参阅图3，在一些实施例中，控制模块107包括功率控制模块201，负载电源模块106包括功率负载电源模块202，功率负载电源模块202和功率模块101分别连接功率控制模块201，且至少一功率负载电源模块202连接直流支撑电容C，至少一功率负载电源模块202连接主母线105。

具体地，功率控制模块201即为用来控制功率模块101运行的控制模块107。功率负载电源模块202即为用来对功率控制模块201进行供电的装置。本实施例的方案，在功率负载电源模块202的数量上冗余设置，采用两个或两个以上的功率负载电源模块202对功率控制模块201进行供电。并且，功率负载电源模块202的取能位置进行了扩展，至少一个功率负载电源模块202连接直流支撑电容C，从直流支撑电容C处取能，从而供给功率控制模块201。至少一个功率负载电源模块202连接主母线105，从主母线105上取能并供给功率控制模块201。

图3以功率负载电源模块202的数量为两个为例，相应的，其中一个功率负载电源模块202与直流支撑电容C连接，另一个功率负载电源模块202连接主母线105。在为功率控制模块201供电过程中，若其中一个功率负载电源模块202出现供电故障(可以是功率负载电源模块202发生故障，或者该功率负载电源模块202所处供电线路的其他位置发生故障)，功率控制模块201能够切换由取能位置不同的另外一个功率负载电源模块202进行供电，具有较高的供电可靠性。

应当指出的是，功率控制模块201所实现的控制功能并不是唯一的，根据实际功率模块101的结构不同，控制功能也会有所区别。在一个较为详细的实施例中，功率控制模块201主要功能包括但不限于控制功率模块101的旁路开关闭合/打开，驱动功率模块101的功率开关器件开通/关断，接收旁路开关和功率开关器件的状态信息并向上层服务器等传递。

上述方案，用来对功率模块101进行运行控制的功率控制模块201，连接有两个以上的功率负载电源模块202，功率负载电源模块202能够从直流支撑电容C和主母线105处取能，实现对功率控制模块201的冗余供电，提高功率控制模块201的运行可靠性。

请参阅图4以及图5，在一些实施例中，控制模块107还包括电池控制模块301，负载电源模块106还包括电池负载电源模块302，电池负载电源模块302连接电池控制模块301，且至少一电池负载电源模块302连接电池母线103，至少一电池负载电源模块302连接主母线105，或电池负载电源模块302均连接主母线105。

具体地，电池控制模块301即为接收各个电池模块102上送的电池状态信息，以及向各个电池模块102下发运行控制信号的装置。电池负载电源模块302即为用来对电池控制模块301进行供电的装置。

在一个实施例的方案中，对电池负载电源模块302的数量进行冗余设置，采用两个或两个以上的电池负载电源模块302对电池控制模块301进行供电，且电池负载电源模块302均连接主母线105，从主母线105取能。在当前的电池负载电源模块302发生供电故障的情况下，切换另外的电池负载电源模块302供电。

在另一个实施例中，不仅对电池负载电源模块302的数量进行冗余设置，还对电池负载电源模块302的取能位置进行了扩展，至少一个电池负载电源模块302连接电池母线103，从电池母线103处取能，从而供给电池控制模块301。至少一个电池负载电源模块302连接主母线105，从主母线105上取能并供给电池控制模块301。

图5以电池负载电源模块302的数量为两个为例，相应的，其中一个电池负载电源模块302与电池母线103连接，另一个电池负载电源模块302连接主母线105。在电池控制模块301供电过程中，若其中一个电池负载电源模块302出现供电故障(可以是电池负载电源模块302发生故障，或者该电池负载电源模块302所处供电线路的其他位置发生故障)，电池控制模块301能够切换由取能位置不同的另外一个电池负载电源模块302进行供电，具有较高的供电可靠性。

上述方案，用来接收不同电池模块102的运行状态信息，以及对电池模块102下发控制指令的电池控制模块301，连接有两个以上的电池负载电源模块302，实现对电池控制模块301的冗余供电，提高电池控制模块301的运行可靠性。

请参阅图6，在一些实施例中，控制模块107还包括电柜控制模块501，负载电源模块106还包括电柜负载电源模块502，每一电池模块102均对应设置有一电柜控制模块501和两个以上的电柜负载电源模块502，每一电柜控制模块501分别与电池模块102和电池控制模块301连接，每一电池模块102对应设置的各电柜负载电源模块502，分别连接对应设置的电柜控制模块501，且至少一电柜负载电源模块502连接电池模块102，至少一电柜负载电源模块502连接主母线105。

具体地，在储能阀子模块中，往往设置有多个电池模块102，每一电池模块102均包括多个串联和/或并联连接的电池，为了实现各个电池模块102的独立控制以及电池模块102的独立运行，同一储能阀子模块中，对每一个电池模块102均对应设置一电柜控制模块501和两个以上的电柜负载电源模块502。

电柜控制模块501即为对相应电池模块102进行控制的装置；电柜负载电源模块502即为电柜控制模块501供电的装置。对于每一个电池模块102，对其进行控制的电柜控制模块501，与储能阀子模块的电池控制模块301连接，各个电池模块102的电池状态信息通过其对应的电柜控制模块501，上送至电池控制模块301，电池控制模块301下发的控制信号传输到对应电柜控制模块501，由电柜控制模块501完成对应电池模块102的运行控制(例如，充放电功能开启等)。

本实施例的方案，在电柜负载电源模块502的数量上冗余设置，采用两个或两个以上的电柜负载电源模块502对一个电柜控制模块501进行供电。并且，电柜负载电源模块502的取能位置进行了扩展，至少一个电柜负载电源模块502连接电池模块102，从电池模块102处取能，从而供给功电柜制板卡。至少一个电柜负载电源模块502连接主母线105，从主母线105上取能并供给电柜控制模块501。

以电柜负载电源模块502的数量为两个为例，相应的，其中一个电柜负载电源模块502与电池模块102连接，另一个电柜负载电源模块502连接主母线105。在电柜控制模块501供电过程中，若其中一个电柜负载电源模块502出现供电故障(可以是电柜负载电源模块502发生故障，或者该电柜负载电源模块502所处供电线路的其他位置发生故障)，电柜控制模块501能够切换由取能位置不同的另外一个电柜负载电源模块502进行供电，具有较高的供电可靠性。

上述方案，用来对电池模块102进行运行控制的电柜控制模块501，连接有两个以上的电柜负载电源模块502，电柜负载电源模块502能够从电池模块102和主母线105处取能，实现对电柜控制模块501的冗余供电，提高电柜控制模块501的运行可靠性。

应当指出的是，上述功率负载电源模块202、电池负载电源模块302和电柜负载电源模块502的具体结构并不是唯一的，各个负载电源模块106的结构可设置相同，或者设置不完全相同，具体不做限定。例如，在一个较为详细的实施例中，上述各个负载电源模块106至少包括储能器件和直流变换器两部分，其中储能器件用于将获取的电能暂时存储，直流变换器则用于在供电过程中，将电能转换为适合用电装置的电压，实现可靠供电。

请参阅图7，在一些实施例中，储能阀子模块还包括黑启动开关K0，黑启动开关K0的第一端连接电池控制模块301，黑启动开关K0的第二端连接任意一个与电池模块102连接的电柜负载电源模块502。

具体地，黑启动是指整个储能系统因故障停运后，储能系统全部停电(不排除孤立小电网仍维持运行)，处于全“黑”状态，不依赖别的网络帮助，通过储能系统中具有自启动能力的装置启动，带动其他装置启动，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。黑启动开关K0即为用来实现黑启动功能的开关装置。在黑启动过程中，通过触发黑启动开关K0，使得电池控制模块301从储能系统的电池模块102获取电能，进而控制各个电池模块102接入储能阀子模块，最终使得储能阀子模块开启运行，也即实现储能系统的黑启动操作。

应当指出的是，在一个较为详细的实施例中，为了方便线路布局，减少线路成本，黑启动开关K0从就近的电池模块102取能，也即黑启动开关K0的第二端与电池模块102连接的电柜负载电源模块502中，距离电池控制模块301最近的电柜负载电源模块502。

上述方案，电池控制模块301与电柜负载电源模块502之间设置有黑启动开关K0，在储能阀子模块因故障等原因停运后，从电池模块102处取能完成黑启动操作，提高储能阀子模块的运行可靠性。

请参阅图7，在一些实施例中，电池模块102包括电池S、预充电阻R1、预充开关器件K1、第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3，电池S的第一端连接预充电阻R1的第一端和第一充电开关器件K2的第一端，预充电阻R1的第二端连接预充开关器件K1的第一端，预充开关器件K1的第二端连接第一充电开关器件K2的第二端和电池母线103，电池S的第二端连接第二充电开关器件K3的第一端，第二充电开关器件K3的第二端连接电池母线103。

具体地，电池模块102包括正常充放电回路以及预充回路，电池S的第一端依次通过预充电阻R1和预充开关器件K1，连接至电池母线103，具体而言，可以是连接电池母线103的正极或者负极，也即可以是连接正端电池母线或者负端电池母线，电池S的第二端通过第二充电开关器件K3连接电池母线103，同样可以是电池母线103的正极或者负极，与电池S的第一端的连接不同即可。电池模块102的第一端还通过第一充电开关器件K2连接电池母线103，通过预充电阻R1、预充开关器件K1、电池母线103和第二开关器件，形成预充电回路；通过第一充电开关器件K2、电池母线103和第二充电开关器件K3形成正常充电回路，在运行过程中首先接通预充电回路进行充电，之后再切换接通正常充电回路，实现正常充电，提高运行可靠性。

应当指出的是，上述预充回路或者正常充电回路，可以是电池S对负载进行预充电或者充电，也可以是外部负载对电池S进行预充电或者充电，具体不做限定。电池模块102中的电池S，可以是单体电芯串联或者并联形成的电池组，或者是多个电池组串联或者并联形成的电池装置，还可以是单体电芯，具体不做限定，结合实际需求设置即可。

上述方案，电池模块102设置有预充回路以及充电回路，在高压启动的过程中，首先通过预充电阻R1、预充开关器件K1和第二充电开关器件K3实现预充，之后再通过第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3高压启动，提高高压上电的安全性。

在一些实施例中，从电池母线103取电的负载电源模块106和所述母线电源模块104具备低功耗运行模式，和/或，通过常闭开关器件连接电池母线103。

具体地，本实施例的方案中，储能阀子模块的功率模块101具备旁路功能，在储能阀子模块旁路之后，根据储能系统的下电流程，控制模块107控制电池模块102的正常充电回路断开，也即断开第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3，以缓解负荷持续消耗电池S的电量，造成电池S过放的现象。具体而言，在一个实施例中，可以电柜控制模块501接收电池控制模块301的信息之后，控制第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3断开。

然而，通过研究发现，在实际断开第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3的过程中，第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3均存在粘连的风险，无法可靠切除电池S，存在一定的安全隐患。

从电池母线103取电的负载电源模块106即为电能经过电池母线103传输类型的负载电源模块106，在一个实施例中，由于直流支撑电容C经过电池母线103进行充放电，故从功率模块101进行取能，可以等效为从电池母线103取电。通过本实施例的设置，在子模块旁路后，从电池母线103取电的各个负载电源模块106以及母线电源模块104，进入低功耗模式，和/或设置于其前一级的常闭开关器件断开。

上述方案，从电池母线103取电的负载电源模块106和母线电池模块102配置有低功耗运行模式，或者是在其前一级设置有常闭开关器件，在储能阀子模块旁路后，从电池母线103取电的负载电源模块106和母线电池模块102进入低功耗运行模式，或者是将常闭开关器件断开，缓解由于第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3粘连，给电池模块102带来安全隐患的问题。

请参阅图7，在一些实施例中，储能阀子模块还包括隔离开关108，直流支撑电容C的两端分别通过隔离开关108连接电池母线103，隔离开关108与主母线105和控制模块107分别连接。

具体地，隔离开关108即为用来实现相连模块电气隔离的开关器件。本实施例的方案，为了实现功率模块101旁路之后，功率模块101和电池模块102的电气隔离，在直流支撑电容C与储能模块之间设置隔离开关108，也即电池母线103经过隔离开关108连接直流支撑电容C。为实现隔离开关108的通断控制，隔离开关108还连接控制模块107，同时，为实现隔离开关108的供电，进一步将隔离开关108与主母线105连接。

较为详细的，在一个实施例中，电池母线103包括正端电池母线和负端电池母线，且正端电池母线和负端电池母线分别连接至直流支撑电容C，故可将隔离开关108的数量设置为两个，正端电池母线通过第一个隔离开关108连接直流支撑电容C的一端，负端电池母线通过第二个隔离开关108连接直流支撑电容C的另一端。

上述方案，电池母线103通过隔离开关108连接直流支撑电容C，从而根据实际运行需求可实现电池母线103与功率模块101之间的电气隔离，提高储能阀子模块的运行安全性。

请参阅图8，在一些实施例中，母线电源模块104包括第一母线电源模块701和第二母线电源模块702，第一母线电源模块701与电池母线103和主母线105分别连接，第二母线电源模块702与电池母线103和隔离开关108分别连接。

具体地，本实施例的方案，母线电源模块104的数量为两个，其中第一母线电源模块701接入电池母线103和主母线105之间，用以构建主母线105，第二母线电源模块702则接入电池母线103和隔离开关108之间，用于从电池母线103取能并转换之后，为隔离开关108供电。也即本实施例的方案中，对隔离开关108的供电进行冗余设置，在主母线105故障的情况下，隔离开关108能够从第二母线电源模块702取能。

应当指出的是，在一个实施例中，为实现电池控制模块301的冗余供电，至少一个电池负载电源模块302连接第二母线电源模块702，至少一个电池负载电源模块302连接主母线105。也即本实施例的方案，第二母线电源模块702不仅能够用于隔离开关108的冗余供电，还能用于电池控制模块301的冗余供电，通过第二母线电源模块702，将来自电池母线103的电能转换为合适大小的电能(例如24V)，为隔离开关108和电池控制模块301供电。

上述方案，母线电源模块104包括第一母线电源模块701和第二母线电源模块702，使得隔离开关108可从主母线105和电池母线103处取能，实现隔离开关108的冗余供电，提高隔离开关108的驱动可靠性。

请参阅图9，在一些实施例中，母线电源模块104包括开关器件D1、储能器件C1和直流变换器801，电池母线103通过开关器件D1连接储能器件C1，储能器件C1连接直流变换器801，直流变换器801连接电池母线103和主母线105(图未示)。

具体地，图示C为直流支撑电容，由于隔离开关108合闸瞬时，直流支撑电容C接入电池母线103，存在母线电源模块104输入侧储能器件C1快速放电工况，导致母线电源模块104输入侧电压骤降，母线电源模块104无法正常工作。本实施例的方案，母线电源模块104的结构与其他负载电源模块106的结构存在一定的区别，直流变换器连接电池母线103(具体为负端电池母线)，同时还连接主母线105，以为主母线105提供电能。在母线电源模块104的输入侧设置有开关器件D1，也即母线电源模块104的储能器件C1通过开关器件D1连接电池母线103(具体为正端电池母线)，阻止隔离开关108合闸的瞬间，母线电源模块104向电池母线103放电。

可以理解，开关器件D1的具体类型并不是唯一的，只要是能够对电能流动方向进行限制，允许电池母线103向母线电源模块104放电，而阻止母线电源模块104向电池母线103放电类型的器件均可。例如，在一个较为详细的实施例中，开关器件D1包括二极管，二极管的阳极连接电池母线103，二极管的阴极连接储能器件C1。

应当指出的是，储能器件C1的具体类型并不是唯一的，只要是能够实现电能存储的器件均可，例如，在一个较为详细的实施例中，储能器件C1包括电容。

进一步地，在一个较为详细的实施例中，在控制隔离开干合闸时，需要满足以下条件，母线电源模块104的启动电压小于直流支撑电容C的电压，且直流支撑电容C的电压小于电池母线103的电压。通过该方案，合闸时直流支撑电容C的电压小于电池母线103的电压，可缓解瞬时冲击电流威胁母线电源模块104内部器件安全的情况，有效提高母线电源模块的安全性能。

上述方案，在隔离开关108合闸的瞬间，直流支撑电容C接入电池母线103进行快速放电，会使得母线电源输入侧的电压骤降，通过在母线电源模块104与电池母线103之间设置有开关器件D1，降低瞬间冲击电流对母线电源模块104的影响，提高母线电源模块104的安全性。

请参阅图7或图8，在一些实施例中，功率模块101包括功率单元601和旁路开关P1，功率单元601的第一交流端用于连接旁路开关P1的第一端以及与其它储能阀子模块级联，功率单元601的第二交流端用于连接旁路开关P1的第二端以及与其它储能阀子模块级联，功率单元601的第一直流端和第二直流端分别连接直流支撑电容C，功率单元601的控制端连接控制模块107(图未示)。

具体地，功率模块101的具体结构并不是唯一的，本实施例的方案中，功率模块101包括功率单元601和旁路开关P1，直流支撑电容C用于存储电能，在控制模块107的控制作用下实现充电和放电，功率单元601用于功率变换，旁路开关P1则用于在有旁路需求时，将功率单元601旁路。

进一步的，功率单元601可以是全桥结构或者半桥结构，在一个较为详细的实施例中，请结合参阅图7或图8，以半桥结构为例进行解释说明，功率单元601包括第一功率开关T1和第二功率开关T2，第一功率开关T1的输入端连接直流支撑电容C的第一端和电池母线103，第一功率开关T1的第二端连接旁路开关P1的第一端和第二功率开关T2的输入端，第二功率开关T2的输出端连接旁路开关P1的第二端和直流支撑电容C的第二端，第一功率开关T1和第二功率开关T2的控制端分别连接功率控制模块201。

上述方案，在功率单元601与外部电路之间设置有旁路开关P1，实现功率模块101的旁路运行控制，从而满足功率模块101旁路运行的需求，提高储能阀子模块的运行可靠性。

为了便于理解本申请的技术方案，下面结合较为详细的实施例对本申请进行解释说明。

在本实施例中，储能阀子模块包括功率模块101、电池模块102、电池母线103、母线电源模块104、主母线105、负载电源模块106、控制模块107、黑启动开关K0和隔离开关108。其中，控制模块107具体包括功率控制模块201、电池控制模块301和电柜控制模块501，负载电源模块106具体包括电柜负载电源模块502、电池负载电源模块302和功率负载电源模块202。每一电池模块102均对应设置有一个电柜控制模块501和两个电柜负载电源模块502，其中一个电柜负载电源模块502连接电池模块102，另一个电柜负载电源模块502连接主母线105。

储能阀子模块中设置有至少一个电池模块102，电池负载电源模块302和功率负载电源模块202的数量分别为两个，其中一个电池负载电源模块302连接电池母线103，另一个电池负载电源模块302连接主母线105；其中一个功率负载电源模块202连接功率模块101，另一个功率负载电源模块202连接主母线105。

进一步地，电池模块102包括电池、预充电阻R1、第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3，功率模块101包括旁路开关P1、功率单元601。电池S的第一端分别与预充电阻R1和第一充电开关器件K2连接，预充电阻R1通过预充开关器件K1进一步连接至电池母线103，第一充电开关器件K2与电池母线103连接，电池S的第二端通过第二充电开关器件K3连接电池母线103。

故在储能阀子模块运行过程中，电池控制模块301首先向任意一个电池模块102发送控制信号，使得该电池模块102的预充开关和第二充电开关闭合，该电池模块102中的电池通过电池母线103为直流支撑电容C进行充电。同时，母线电源模块104通过电池母线103获取电能，并将电能传输到主母线105，从而完成主母线105的建立。

在主母线105建立成功之后，电池控制模块301向其他电柜控制模块501发送控制信号，使得其他电池模块102接入电池母线103运行，并在预启动完成之后，切换控制第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3导通，实现正常充放电运行。

并且，在主母线105建立成功之后，与主母线105连接的功率负载电源模块202从主母线105获取电能，为功率控制模块201供电，从而使得功率控制模块201开启执行功率模块101的投切操作，也即控制功率模块101运行，这一过程，无需等待直流支撑电容C的电压抬升。随着直流支撑电容C的电压抬升，当直流支撑电容C的电压大于预设电源启动电压(较为详细的，在一个实施例中，预设电源启动电压为与功率模块101连接的功率负载电源模块202的启动电压)，两个功率负载电源模块202为功率控制模块201冗余供电，在其中一个发生供电故障时，可及时切换到另一个进行供电，提高功率模块101重要负荷供电可靠性。等待储能阀子模块的电压输出稳定以后，电柜控制模块501控制对应电池模块102的第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3断开，储能阀子模块的启动完成。

在这之后，若其中一个电池负载电源模块302发生故障，则切换由取能位置不同的另一个电池负载电源模块302对电池控制模块301供电；若其中一个电柜负载电源模块502发生故障，则切换由取能位置不同的另一个电柜负载电源模块502对电柜控制模块501供电。

在同一个储能阀子模块中，若其中一个电池模块102发生故障，电池控制模块301向该电池模块102对应的电柜控制模块501发送控制信号，从而控制该电池模块102的第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3断开，将这一电池模块102切除。由于电池模块102切除，与电池模块102连接的电柜负载电源模块502无法继续取能，故此时电池模块102的电柜控制模块501从与主母线105连接的电柜板卡电源处取电，对电池模块102进行监测，获取电池模块102的电池状态信息。通过该方案，可以在其中一个或多个电池模块102发生故障时，将发生故障的电池模块102切除，实现储能模块的N-1运行，也即总的N个储能模块中一个发生故障时，切除故障的储能模块之后持续运行。甚至可以实现N减多故障运行，也即只要存在未发生故障的储能模块，储能阀子系统均能持续运行。

进一步地，储能子模块在满足旁路相关的条件，控制功率模块101的旁路开关P1闭合，储能子模块进入旁路运行状态。此时，为了缓解储能模块的第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3出现粘连，给电池模块102带来安全隐患的现象，功率控制模块将会控制与功率模块101连接的功率负载电源模块202进入低功耗运行模式，和/或，控制设置于该功率负载电源模块202的前级的常闭开关器件断开，提高功率负载电源模块202的运行安全性。

在将功率模块101旁路的过程中，实现功率模块101和电池模块102的可靠隔离，需要在电池母线103与功率模块101之间设置隔离开关108，隔离开关108从主母线105和/或电池母线103处取能。并且，为减缓隔离开关108合闸瞬间对母线电源模块104的影响，母线电源模块104的储能单元与电池母线103之间设置有开关器件，阻止母线电源模块104向电池母线103放电。在隔离开关108合闸的时候，控制模块107(可以是电池控制模块301或者功率控制模块201)需确定母线电源模块104的启动电压小于直流支撑电容C的电压，且直流支撑电容C的电压小于电池母线103的电压，才会下发合闸指令，提高母线电源模块104的运行安全性。

若储能子模块(或者储能系统)发生故障停运，可以通过触发黑启动开关K0的方式，使得电池控制模块301从与黑启动开关K0连接的电柜负载电源模块502处取能，启动进行工作，从而逐渐恢复储能子模块运行。较为具体地，黑启动开关K0连接至与其距离最近的电池模块102对应的电柜电源模块，实现就近取电，减少线路成本以及线路复杂程度。

请参阅图10，本申请还提供一种基于上述储能阀子模块的运行方法，电池模块的数量包括两个以上，运行方法包括步骤902和步骤904。

步骤902，在满足启动条件的情况下，控制任意一电池模块导通与电池母线的连接，以通过电池母线为母线电源模块充电。

步骤904，在母线电源模块完成主母线建立的情况下，导通剩余的电池模块与电池母线的连接。

具体地，储能阀子模块的具体结构以及运行原理如上述各个实施例以及附图所示，在此不再赘述。在储能阀子模块满足启动条件的情况下，电池控制模块301首先向任意一个电池模块102发送控制信号，使得该电池模块102的预充开关和第二充电开关闭合，该电池模块102中的电池通过电池母线103为直流支撑电容C进行充电。同时，母线电源模块104通过电池母线103获取电能，并将电能传输到主母线105，从而完成主母线105的建立。

在主母线105建立成功之后，电池控制模块301向其他电柜控制模块501发送控制信号，使得其他电池模块102接入电池母线103运行，并在预启动完成之后，切换控制第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3导通，实现正常充放电运行。

上述方案，在储能阀子模块满足启动条件的情况下，首先通过任意一个电池模块102开启为母线电源的输入侧(也即直流支撑电容C)进行充电，在充电使得母线电源模块104建立起主母线105之后，再闭合其它电池模块102进行充电。一方面能够降低母线电源模块104冲击电路，以保护母线电源模块104，另一方面还能降低母线电源模块104中相关器件的选型难度。

在一些实施例中，在母线电源模块104完成主母线105建立的情况下，还包括：从主母线105取能以控制功率模块101执行投切操作；在直流支撑电容C的电压大于预设电源启动电压的情况下，从直流支撑电容C取能以控制功率模块101执行投切操作。

具体地，在主母线105建立成功之后，与主母线105连接的功率负载电源模块202从主母线105获取电能，为功率控制模块201供电，从而使得功率控制模块201开启执行功率模块101的投切操作，也即控制功率模块101运行，这一过程，无需等待直流支撑电容C的电压抬升。随着直流支撑电容C的电压抬升，当直流支撑电容C的电压大于预设电源启动电压(较为详细的，在一个实施例中，预设电源启动电压为与功率模块101连接的功率负载电源模块202的启动电压)，两个功率负载电源模块202为功率控制模块201冗余供电，在其中一个发生供电故障时，可及时切换到另一个进行供电，提高功率模块101重要负荷供电可靠性。等待储能阀子模块的电压输出稳定以后，电柜控制模块501控制对应电池模块102的第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3断开，储能阀子模块的启动完成。

上述方案，在主母线105建立的情况下，功率控制模块201能够通过对应的功率负载电源模块202从主母线105取能，实现对功率模块101的投切控制，功率模块101的投切运行无需等待直流支撑电容C充电到大于预设电源启动电压，有效提高功率模块101的响应速度。待直流支撑电容C充电到大于预设电源启动电压之后，功率控制模块201还能从功率模块101的直流支撑电容C处取能，实现冗余供电，提高控制模块107的运行可靠性。

请参阅图11，在一些实施例中，运行方法还包括步骤110。

步骤110，在当前供电的负载电源模块发生供电故障的情况下，切换从取能方式不同的另外一个负载电源模块处取能。

具体地，取能方式即为电能获取的方式，较为详细的，在本申请的技术方案中，取能方式包括取能位置点，取能位置点不同，则代表取能方式也不相同。功率控制模块201、电池控制模块301和电柜控制模块501均能够实现冗余供电。在当前为功率控制模块201供电的功率负载电源模块202发生供电故障，该功率负载电源模块202触发欠压保护，停止工作，功率控制模块201能够切换从取能方式不同的另外一个功率负载电源模块202处取能。例如，在与功率模块101连接的功率负载电源模块202发生供电故障(可以是电池母线103短路等引起的故障)时，切换到与主母线105连接的功率负载电源模块202进行供电。

在当前为电池控制模块301供电的电池负载电源模块302发生供电故障，电池控制模块301能够切换从取能方式不同的另外一个电池负载电源模块302处取能。例如，在与电池母线103连接的电池负载电源模块302发生供电故障时，切换到与主母线105连接的电池负载电源模块302进行供电。

在当前为电柜控制模块501供电的电柜负载电源模块502发生供电故障，电柜控制模块501能够切换从取能方式不同的另外一个电柜负载电源模块502处取能。例如，在与电池模块102连接的电柜负载电源模块502发生供电故障时，切换到与主母线105连接的电柜负载电源模块502进行供电。

上述方案，在当前供电板卡发生供电故障的情况下，切换从取能方式不同的另外一个负载电源模块106处取能，降低控制模块107掉电的风险，进一步控制模块107的运行可靠性。

请参阅图12，在一些实施例中，运行方法还包括步骤122。

步骤122，在母线电源模块的启动电压小于直流支撑电容的电压，且直流支撑电容的电压小于电池母线的电压的情况下，控制设置于电池母线与直流支撑电容之间的隔离开关合闸。

具体地，在隔离开关108合闸的瞬间，若直流支撑电容C的电压大于或等于电池母线103电压，由于两者之间回路阻尼极低，带来的瞬时冲击电流会威胁母线电源模块104内部器件安全。故本实施例的方案，在控制隔离开干合闸时，需要满足以下条件，母线电源模块104的启动电压小于直流支撑电容C的电压，且直流支撑电容C的电压小于电池母线103的电压。从而在合闸的瞬间，有效缓解瞬时冲击电流冲击母线电源模块104的情况，提高母线电源模块104的器件安全性。

上述方案，在母线电源模块104的启动电压小于直流支撑电容C的电压，且直流支撑电容C的电压小于电池母线103的电压的情况下，再控制隔离开关108合闸，降低瞬时冲击电流影响母线电源模块104安全运行的风险。

请参阅图13，在一些实施例中，运行方法还包括步骤132和步骤134。

步骤132，在任意一个电池模块发生故障的情况下，切除发生故障的电池模块。

步骤134，切换从与主母线连接的负载电源模块处取能，以监测发生故障的电池模块的电池状态信息。

具体地，在同一个储能阀子模块中，若其中一个电池模块102发生故障，电池控制模块301向该电池模块102对应的电柜控制模块501发送控制信号，从而控制该电池模块102的第一充电开关器件K2和第二充电开关器件K3断开，将这一电池模块102切除。由于电池模块102切除，与电池模块102连接的电柜负载电源模块502无法继续取能，故此时电池模块102的电柜控制模块501从与主母线105连接的电柜板卡电源处取电，对电池模块102进行监测，获取电池模块102的电池状态信息。

上述方案，在任意一个电池模块102发生故障的情况下，切除该电池模块102，切换到从与主母线105连接的负载电源模块106处取能，实现电池模块102故障状态下的状态监测，提高电池模块102的安全性。

本申请还提供一种储能阀装置，包括至少一个上述的储能阀子模块。

具体地，储能阀子模块的结构以及运行方法如上述各个实施例以及附图所示，在此不再赘述。在储能阀装置中，各个储能阀子模块级联，构成级联式储能阀装置。在级联式储能阀装置的同一个储能阀子模块中，连接电池模块和直流支撑电容的电池母线，还连接有母线电源模块，母线电源模块进一步连接至控制模块，负载电源模块可以从直流支撑电容、电池母线和电池模块中至少一处取能，最终通过母线电源模块和负载电源模块实现对控制模块107的冗余供电。

通过该方案，在负载电源模块发生供电故障的情况下，控制模块能够切换通过母线电源模块供电，或者是在母线电源模块发生供电故障的情况下，切换通过负载电源模块供电，也即实现控制模块的冗余供电，从而缓解储能阀子模块由于控制模块掉电而导致储能系统停运的问题。

在一些实例中，储能阀子模块的负载电源模块还从相邻的储能阀子模块的直流母线和电池模块中至少一处取能。

具体地，相邻的储能阀子模块的结构可以与上述实施例所提供的储能阀子模块的结构一致，也可以与上述储能阀子模块的结构不一致，具体不做限定，结合实际需求进行选择即可。上述方案，在储能阀装置中设置多个储能阀子模块，当前的储能阀子模块的负载电源模块，还能够从相邻的储能阀子模块的直流母线或者电池模块取能，从而在当前的储能阀子模块故障停运的情况下，仍能从相邻的储能阀子模块取能为控制模块供电，进一步提高控制模块的供电可靠性。

和/或，在一些实施例中，储能阀子模块的负载电源模块还从相邻的储能阀子模块的主母线取能。

具体地，本实施例的方案，相邻的储能阀子模块在电池母线之外，还构建有主母线，主母线的构建方式与上述实施例中储能阀子模块的主母线的构建方式一致，在此不再赘述。

上述方案，相邻的储能阀子模块还建立有主母线，当前的储能阀子模块的负载电源模块，进一步还可从相邻的储能阀子模块的主母线取能，更进一步提高控制模块的供电可靠性。

本申请还提供一种储能系统，包括上述的储能阀装置。

具体地，储能阀装置的结构以及运行原理如上述各个实施例以及附图所示，在此不再赘述。在储能系统中，各个储能阀子模块级联，构成级联式储能阀装置。在级联式储能阀装置中，连接电池模块102和直流支撑电容C的电池母线103，还连接有母线电源模块104，母线电源模块104进一步连接至控制模块107，负载电源模块106可以从直流支撑电容C、电池母线104和电池模块102中至少一处取能，最终通过母线电源模块104和负载电源模块106实现对控制模块107的供电。通过该方案，在负载电源模块106发生供电故障的情况下，控制模块107能够切换通过母线电源模块104供电，或者是在母线电源模块104发生供电故障的情况下，切换通过负载电源模块106供电，也即实现控制模块107的冗余供电，从而缓解储能阀子模块由于控制模块107掉电而导致储能系统停运的问题。

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 (20)

1.一种储能阀子模块，其特征在于，包括：

功率模块；

电池模块；

电池母线；

直流支撑电容，所述直流支撑电容与所述功率模块并联，且所述直流支撑电容的两端分别通过所述电池母线连接所述电池模块；

母线电源模块，所述母线电源模块连接所述电池母线；

负载电源模块，所述负载电源模块从所述直流支撑电容、所述电池母线和所述电池模块中至少一处取能；

控制模块，所述控制模块与所述母线电源模块和所述负载电源模块分别连接，所述控制模块还与所述电池模块和所述功率模块分别连接。

2.根据权利要求1所述的储能阀子模块，其特征在于，还包括主母线，所述主母线连接所述母线电源模块，所述负载电源模块的数量包括两个以上，至少一所述负载电源模块从所述直流支撑电容、所述电池母线和所述电池模块中至少一处取能，至少一所述负载电源模块从所述主母线取能。

3.根据权利要求2所述的储能阀子模块，其特征在于，所述控制模块包括功率控制模块，所述负载电源模块包括功率负载电源模块，所述功率负载电源模块和所述功率模块分别连接所述功率控制模块，且至少一所述功率负载电源模块连接所述直流支撑电容，至少一所述功率负载电源模块连接所述主母线。

4.根据权利要求2所述的储能阀子模块，其特征在于，所述控制模块还包括电池控制模块，所述负载电源模块还包括电池负载电源模块，所述电池负载电源模块连接所述电池控制模块，且至少一所述电池负载电源模块连接所述电池母线，至少一所述电池负载电源模块连接所述主母线；或，所述电池负载电源模块均连接所述主母线。

5.根据权利要求4所述的储能阀子模块，其特征在于，所述控制模块还包括电柜控制模块，所述负载电源模块还包括电柜负载电源模块，每一所述电池模块均对应设置有一所述电柜控制模块和两个以上的电柜负载电源模块，每一所述电柜控制模块分别与所述电池模块和所述电池控制模块连接，每一所述电池模块对应设置的各所述电柜负载电源模块，分别连接对应设置的所述电柜控制模块，且至少一所述电柜负载电源模块连接所述电池模块，至少一所述电柜负载电源模块连接所述主母线。

6.根据权利要求5所述的储能阀子模块，其特征在于，还包括黑启动开关，所述黑启动开关的第一端连接所述电池控制模块，所述黑启动开关的第二端连接任意一个与所述电池模块连接的电柜负载电源模块。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的储能阀子模块，其特征在于，所述电池模块包括电池、预充电阻、预充开关器件、第一充电开关器件和第二充电开关器件，所述电池的第一端连接所述预充电阻的第一端和所述第一充电开关器件的第一端，所述预充电阻的第二端连接所述预充开关器件的第一端，所述预充开关器件的第二端连接所述第一充电开关器件的第二端和所述电池母线，所述电池的第二端连接所述第二充电开关器件的第一端，所述第二充电开关器件的第二端连接所述电池母线。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的储能阀子模块，其特征在于，从所述电池母线取电的负载电源模块和所述母线电源模块具备低功耗运行模式，和/或，通过常闭开关器件连接所述电池母线。

9.根据权利要求2-6任意一项所述的储能阀子模块，其特征在于，还包括隔离开关，所述直流支撑电容的两端分别通过所述隔离开关连接所述电池母线，所述隔离开关与所述主母线和所述控制模块分别连接。

10.根据权利要求9所述的储能阀子模块，其特征在于，所述母线电源模块包括第一母线电源模块和第二母线电源模块，所述第一母线电源模块与所述电池母线和所述主母线分别连接，所述第二母线电源模块与所述电池母线和所述隔离开关分别连接。

11.根据权利要求9所述的储能阀子模块，其特征在于，所述母线电源模块包括开关器件、储能器件和直流变换器，所述电池母线通过所述开关器件连接所述储能器件，所述储能器件连接所述直流变换器，所述直流变换器连接所述电池母线和所述主母线。

12.根据权利要求1-6任意一项所述的储能阀子模块，其特征在于，所述功率模块包括功率单元和旁路开关，所述功率单元的第一交流端用于连接所述旁路开关的第一端以及与其它储能阀子模块级联，所述功率单元的第二交流端用于连接所述旁路开关的第二端以及与其它储能阀子模块级联，所述功率单元的第一直流端和第二直流端分别连接所述直流支撑电容，所述功率单元的控制端连接所述控制模块。

13.一种基于权利要求1-12任意一项所述储能阀子模块的运行方法，其特征在于，所述电池模块的数量包括两个以上，所述运行方法包括：

在满足启动条件的情况下，控制任意一所述电池模块导通与所述电池母线的连接，以通过所述电池母线为所述母线电源模块充电；

在所述母线电源模块完成主母线建立的情况下，导通剩余的电池模块与所述电池母线的连接。

14.根据权利要求13所述的运行方法，其特征在于，在所述母线电源模块完成主母线建立的情况下，还包括：

从所述主母线取能以控制所述功率模块执行投切操作；

在所述直流支撑电容的电压大于预设电源启动电压的情况下，从所述直流支撑电容取能以控制所述功率模块执行投切操作。

15.根据权利要求13所述的运行方法，其特征在于，还包括：

在当前供电的负载电源模块发生供电故障的情况下，切换从取能方式不同的另外一个所述负载电源模块处取能。

16.根据权利要求13所述的运行方法，其特征在于，还包括：

在所述母线电源模块的启动电压小于所述直流支撑电容的电压，且所述直流支撑电容的电压小于所述电池母线的电压的情况下，控制设置于所述电池母线与所述直流支撑电容之间的隔离开关合闸。

17.根据权利要求13所述的运行方法，其特征在于，还包括：

在任意一个所述电池模块发生故障的情况下，切除发生故障的电池模块；

切换从与所述主母线连接的所述负载电源模块处取能，以监测发生故障的电池模块的电池状态信息。

18.一种储能阀装置，其特征在于，包括至少一个权利要求1-12任意一项所述的储能阀子模块。

19.根据权利要求18所述的储能阀装置，其特征在于，所述储能阀子模块的负载电源模块还从相邻的储能阀子模块的直流母线和电池模块中至少一处取能；

和/或，所述储能阀子模块的负载电源模块还从相邻的储能阀子模块的主母线取能。

20.一种储能系统，其特征在于，包括权利要求18-19任意一项所述的储能阀装置。