CN207124475U - 储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种储能系统，涉及储能技术领域。该储能系统，包括储能元件、储能变流器与用于为储能元件进行首次充电的首次充电模块；首次充电模块包括储能直流侧接点和储能交流侧接点，储能直流侧接点可拆卸地连接于储能变流器与储能元件之间，储能交流侧接点可拆卸地连接于储能变流器与电网侧之间。利用本实用新型的技术方案能够避免损坏储能变流器或储能元件，保证整个储能系统的安全。

Description

储能系统

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，尤其涉及一种储能系统。

背景技术

为了满足各个领域中对电能的大量消耗，可设置储能系统。在电能充裕的情况下，为储能系统中的储能元件充电。比如电网侧将各个领域的发电机，比如风力发电机或光伏发电机产生的电能传输给储能系统中的储能元件，即对储能元件进行充电。

在储能系统中的储能元件首次充电之前，储能元件往往是不带电的。而且由于是首次充电，储能系统中为储能元件充电时电能通过的储能变流器在首次充电之前也不带电。电网侧直接将电能通过储能变流器为储能元件进行充电，可能会造成电流瞬时过大，损坏储能变流器或储能元件，进而对整个储能系统造成损坏。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种储能系统，能够避免损坏储能变流器或储能元件，保证整个储能系统的安全。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种储能系统，包括储能元件、储能变流器与用于为储能元件进行首次充电的首次充电模块；首次充电模块包括储能直流侧接点和储能交流侧接点，储能直流侧接点可拆卸地连接于储能变流器与储能元件之间，储能交流侧接点可拆卸地连接于储能变流器与电网侧之间。

在第一方面的一些实施例中，首次充电模块还包括充电电阻和第一整流器，充电电阻与第一整流器串联，且位于储能直流侧接点与储能交流侧接点之间。

在第一方面的一些实施例中，首次充电模块还包括开关组，开关组设置在储能直流侧接点与储能交流侧接点之间，与充电电阻和第一整流器串联。

在第一方面的一些实施例中，储能变流器包括主接触开关、串联的辅接触开关和预充电电阻、预充电电容、第二整流器和三相滤波模块；主接触开关与串联的辅接触开关和预充电电阻并联，主接触开关与预充电电阻均与预充电电容连接，预充电电容与第二整流器并联，第二整流器的三相输入端与三相滤波模块连接。

在第一方面的一些实施例中，储能元件与储能变流器之间设置有第一安全开关组，储能变流器与电网侧之间设置有第二安全开关组；储能直流侧接点位于第一安全开关组与储能变流器之间，储能交流侧接点位于储能变流器与第二安全开关组之间。

在第一方面的一些实施例中，储能变流器与电网侧之间还设置有变压器。

在第一方面的一些实施例中，储能元件为全钒液流电池。

在第一方面的一些实施例中，第一整流器为桥式整流器。

在第一方面的一些实施例中，第二整流器为绝缘栅双极型晶体管整流器。

在第一方面的一些实施例中，第一安全开关组包括断路器或继电器，第二安全开关组包括断路器或继电器。

本实用新型实施例提供了一种储能系统，包括储能元件、储能变流器与首次充电模块。储能元件首次充电时自身不带电，无法带动储能变流器进行正常运行。若使用储能变流器对储能元件进行充电，极有可能会产生瞬时大电流。可在首次充电时，将首次充电模块的储能直流侧接点连接于储能变流器与储能元件之间，将首次充电模块的储能交流侧接点连接于储能变流器与电网侧之间，使得可利用首次充电模块对储能元件进行首次充电。储能元件可将电网侧的变流电能转换为直流电能，从而为储能元件安全地进行首次充电，避免损坏储能变流器或储能元件，从而保证整个储能系统的安全。

附图说明

从下面结合附图对本实用新型的具体实施方式的描述中可以更好地理解本实用新型其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。

图1为本实用新型一实施例中一种储能系统的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例中一种储能系统的结构示意图；

图3为本实用新型又一实施例中一种储能系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。本实用新型决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本实用新型的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。

储能系统能够储存电能，在其他用电设备需要用电时，可由储能系统提供电能。为了保证储能系统中的电能充足，需要为储能系统充电。而且，在为储能系统进行首次充电时，可能会产生瞬时大电流，容易对储能系统中的储能元件造成损害。本实用新型实施例提供一种储能系统，该储能系统包括首次充电模块，可利用首次充电模块为储能元件进行首次充电，避免对储能元件造成损害。本实用新型实施例中的储能元件可为初次充电自身不带电的电池，比如全钒液流电池等，在此并不限定。

图1为本实用新型一实施例中一种储能系统的结构示意图。如图1所示，储能系统包括储能元件10、储能变流器11和与首次充电模块12。

本实用新型实施例中的储能系统可用于各类微网系统。比如风力发电领域或光伏发电领域的微网系统，风力发电或光伏发电产生的电能可通过电网传输至储能系统。

其中，首次充电模块12包括储能直流侧接点S1和储能交流侧接点S2，储能直流侧接点S1可拆卸地连接于储能变流器11与储能元件10之间，储能交流侧接点S2可拆卸地连接于储能变流器11与电网侧之间。首次充电模块12用于为储能元件10进行首次充电。在一个示例中，首次充电模块12用于将电网侧传输来的交流电能转换为直流电能，利用直流电能为储能元件10进行首次充电。

需要说明的是，在对储能元件10进行首次充电时，断开储能变流器11，只利用首次充电模块12对储能元件10进行充电。在利用首次充电模块12为完成储能元件10首次充电之后，若需要对储能元件10进行二次充电、三次充电等后续的充电过程，由于储能元件10自身已经带电，因此可利用储能变流器11将电网侧的电能转化，传输并为储能元件10进行充电。

在首次充电时，将首次充电模块12的储能直流侧接点S1连接于储能变流器11与储能元件10之间，将首次充电模块12的储能交流侧接点S2连接于储能变流器11与电网侧之间，使得可利用首次充电模块12对储能元件10进行首次充电。储能元件10可将电网侧的变流电能转换为直流电能，从而为储能元件10安全地进行首次充电，避免损坏储能变流器11或储能元件10，从而保证整个储能系统的安全。

在上述实施例中，储能系统中的储能元件10的数目可为两个以上，储能变流器11的数目与储能元件10的数目相同，一个储能元件10对应配置连接一个储能变流器11。在储能元件10数目为两个了以上的储能系统中，可以配置数目小于储能元件10数目的首次充电模块12。比如，在储能系统中设置一个首次充电模块12，在储能系统中的某个储能元件10需要进行首次充电时，将首次充电模块12的储能直流侧接点S1和储能交流侧接点S2接入到需要进行首次充电的储能元件10与储能变流器11之间，以及储能变流器11与电网侧之间。当该储能元件10首次充电完毕后，且储能系统中其他储能元件10也需要进行首次充电时，可将首次充电模块12的储能流侧接点和储能交流侧接点S2从已经完成首次充电的储能元件10周围拆卸。并将首次充电模块12与需要进行首次充电的储能元件10、对应的储能变流器11以及电网侧连接。从而减少需要设置的首次充电模块12的数目，简化储能系统为储能元件10进行充电的结构，降低储能系统中为储能元件10进行首次充电的成本。

图2为本实用新型另一实施例中一种储能系统的结构示意图。下面根据图2说明上述实施例中的首次充电模块12和储能变流器11的具体结构。

首次充电模块12还包括充电电阻R1和第一整流器V1。其中，第一整流器V1用于将交流电能转换为直流电能，从而利用直流电能为储能元件10进行充电。充电电阻R1可稳定充电电流，避免电网侧、首次充电模块12和储能元件10的通路短路。在一个示例中，第一整流器V1一侧与电网侧三相连接，第一整流器V1另一侧通过充电电阻R1与储能元件10的正、负极连接。

在一个示例中，首次充电模块12还包括设置在储能直流侧接点S1与储能交流侧接点S2之间，与充电电阻R1和第一整流器V1串联的开关组K3。

为了使得首次充电模块12能够为储能元件10进行首次充电，以及避免首次充电模块12在储能变流器11对储能元件10进行充电的过程中也对储能元件10进行充电，可设置控制器通过控制储能直流侧接点S1与储能交流侧接点S2之间的开关组K3的断开或闭合，控制储能元件10、首次充电模块12与电网侧的通路断开或连通。

在一个示例中，开关组K3可包括接触器。比如，如图2所示，在第一整流器V1与储能交流侧接点S2之间设置有接触器，分别控制三相电路与第一整流器V1的通断。可利用储能变流器11中的主控制器输出控制信号，从而控制开关组的断开和闭合。在首次充电模块12需要对储能元件10进行首次充电时，储能变流器11中的主控制器输出闭合控制信号，控制接触器的主触点闭合。在首次充电模块12对储能元件10的首次充电结束时，储能变流器11中的主控制器输出断开控制信号，控制接触器的主触点断开。

比如，如图2所示，储能直流侧接点S1包括接点S11和S12，储能交流侧接点S2包括接点S21、S22和S23。第一整流器V1可通过开关组K3以及接点S21、S22和S23与电网侧连接。第一整流器V1可通过充电电阻R1以及接点S11和S12与储能元件10连接。

在一个示例中，第一整流器V1可为桥式整流器。

在一个示例中，储能变流器11包括主接触开关K1、串联的辅接触开关K2和预充电电阻R2、预充电电容C、第二整流器V2和三相滤波模块111。

主接触开关K1与串联的辅接触开关K2和预充电电阻R2并联，主接触开关K1与预充电电阻R2均与预充电电容C连接，预充电电容C与第二整流器V2并联，第二整流器V2的三相输入端与三相滤波模块111连接。

在对储能元件10进行非首次充电时，预充电电容C与储能元件10相连接，预充电电容C带电，从而可带动第二整流器V2和三相滤波模块111，将电网侧传输来的交流电能转化为直流电能，且转化的直流电能，比如直流电流为正常充电电流。以正常充电电流为储能元件10进行充电，并不会对储能元件10造成损害。

在一个示例中，三相滤波模块111可为LC滤波模块，即三相滤波模块111包括电感和电容。比如，如图2所示，三相滤波模块111中的电容C1、C2和C3可角形连接，三相滤波模块111的电感L1、L2和L3可分别设置于每一相电路上。

在一个示例中，还可在三相滤波模块111中设置开关，从而控制储能变流器11与电网侧的通路的通断。比如，如图2所示，在电感与电网侧之间设置开关K4，以及在电容与电网侧之间设置开关K5。开关K4和K5可以为带有电操功能的开关，也可为二极管、三极管等开关元件，在此并不限定。

在对储能元件10进行非首次充电时，若预充电电容C的电压与储能元件10的电压差未超过安全差阈值，则可闭合主接触开关K1，对储能元件10进行充放电。若预充电电容C的电压与储能元件10的电压超过安全差阈值，则可闭合辅接触开关K2，断开主接触开关K1，利用预充电电阻R2降低预充电电容C的电压，从而减小预充电电容C的电压与储能元件10的电压差，对储能元件10进行充放电，保证充放电安全。

第二整流器V2可为绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate BipolarTransistor)整流器。比如，如图2所示，第二整流器V2包括六个绝缘栅双极型晶体管。

图3为本实用新型又一实施例中一种储能系统的结构示意图。图3与图2的不同之处在于，储能元件10与储能变流器11之间还可设置有第一安全开关组F1，储能变流器11与电网侧之间还可设置有第二安全开关组F2。储能变流器11与电网侧之间还可设置有变压器T1。

储能直流侧接点S1位于第一安全开关组F1与储能变流器11之间，储能交流侧接点S2位于储能变流器11与第二安全开关组F2之间。需要说明的是，对储能元件10的首次充电结束后，若对首次充电模块12进行拆卸，则需要在拆卸首次充电模块12前，控制第一安全开关组F1和第二安全开关组F2均断开，以防止出现安全事故，保护首次充电模块12，进而实现整个储能系统的可靠运行。

在一个示例中，第一安全开关组F1包括断路器或继电器，第二安全开关组F2包括断路器或继电器。比如，若第一安全开关组F1与第二安全开关组F2均包括断路器，则储能系统中出现短路或过压等情况时，断路器可自行断开。或者，也可利用主控制器发送脱扣信号，断路器接收脱扣信号，控制断路器断开。

在一个示例中，可能存在储能变流器11的出口电压不满足并网要求的情况。为了使储能变流器11的出口电压满足并网要求，在储能变流器11与电网侧之间设置变压器T1，由变压器T1将储能变流器11的出口电压调整为满足并网要求的电压。

需要明确的是，上述实施例中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本实用新型的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本实用新型的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本实用新型的主要技术创意。

Claims (10)

1.一种储能系统，其特征在于，包括储能元件、储能变流器与用于为所述储能元件进行首次充电的首次充电模块；

所述首次充电模块包括储能直流侧接点和储能交流侧接点，所述储能直流侧接点可拆卸地连接于所述储能变流器与所述储能元件之间，所述储能交流侧接点可拆卸地连接于所述储能变流器与电网侧之间。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述首次充电模块还包括充电电阻和第一整流器，所述充电电阻与所述第一整流器串联，且位于所述储能直流侧接点与所述储能交流侧接点之间。

3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述首次充电模块还包括开关组，所述开关组设置在所述储能直流侧接点与所述储能交流侧接点之间，与所述充电电阻和所述第一整流器串联。

4.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述储能变流器包括主接触开关、串联的辅接触开关和预充电电阻、预充电电容、第二整流器和三相滤波模块；

所述主接触开关与串联的辅接触开关和预充电电阻并联，所述主接触开关与所述预充电电阻均与所述预充电电容连接，所述预充电电容与所述第二整流器并联，所述第二整流器的三相输入端与所述三相滤波模块连接。

5.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述储能元件与所述储能变流器之间设置有第一安全开关组，所述储能变流器与所述电网侧之间设置有第二安全开关组；

所述储能直流侧接点位于所述第一安全开关组与所述储能变流器之间，所述储能交流侧接点位于所述储能变流器与所述第二安全开关组之间。

6.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述储能变流器与所述电网侧之间还设置有变压器。

7.根据权利要求1或5所述的储能系统，其特征在于，所述储能元件为全钒液流电池。

8.根据权利要求2或3所述的储能系统，其特征在于，所述第一整流器为桥式整流器。

9.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述第二整流器为绝缘栅双极型晶体管整流器。

10.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述第一安全开关组包括断路器或继电器，所述第二安全开关组包括断路器或继电器。