CN207266482U - 一种机柜组合式储能装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机柜组合式储能装置，包括电池柜、控制柜和PCS柜，电池柜、PCS柜与控制柜连接；电池柜与PCS柜连接；PCS柜与电网连接。还公开了一种机柜组合式储能装置，包括电池柜、AC汇流柜和控制柜，电池柜与控制柜连接；电池柜与AC汇流柜连接；AC汇流柜与电网连接；电池柜包括PCS。本实用新型一种机柜组合式储能装置，机柜之间相互独立，可分开运输，不会超过运输限重，方便快捷。

Description

一种机柜组合式储能装置

技术领域

本实用新型涉及储能系统领域，尤其是一种机柜组合式储能装置。

背景技术

储能双向变流器(PCS：Power conversion system)：与储能电池组配套，连接于电池组与电网之间，把电网电能存入电池组或将电池组能量回馈到电网的系统，主要由变流器及其控制系统构成。

电池管理系统(BMS：Battery management system)：为电池提供管理及通信接口的系统。

一般地，电化学储能系统由储能电池、电池管理系统(BMS)、储能双向变流器(PCS)、监控系统、消防系统、温控系统、照明系统等部分构成。现有大型电化学储能系统的集成方式，一般采用集装箱式或站房式。

集装箱式储能系统将整套储能系统集成在集装箱内，整套系统一般包括电池柜、交流配电柜、直流汇流柜、PCS柜等设备，在集装箱两侧摆放，中间为过道，作为安装和维护的通道。在集装箱内一般还集成了空调系统、消防系统、照明系统、视频监控系统等。集装箱为整个储能系统提供所需的运行环境。但存在以下缺点，第一，集装箱式储能系统一般安装于室外。由于集装箱体积较大，受安装场地大小的限制，一般不太适用于室内安装。第二，一旦发生电池燃烧或爆炸事故，集装箱内的电池容易发生连锁反应，很容易造成热失控，蔓延至整个集装箱内其他电池柜，造成事故范围扩大。第三，对于大型集装箱式储能系统，装满电池后非常重，有可能超出桥梁、公路运输的极限重量。第四，集装箱式储能系统的配置一旦固定，因为受集装箱尺寸所限，很难对原有储能系统进行扩展。最后，如果集装箱内某个电池出现问题，为了系统安全和人身安全，需要将整个电池堆停止运行后再进行维护，影响储能系统的正常工作。

站房式储能系统将整套储能系统集成在建筑物室内，如安装于专门的储能电站或其他室内环境中，一般包括电池柜、交流配电柜、直流汇流柜、PCS柜等设备，在室内成排布置，排与排之间留有维护通道。在室内环境中一般还集成了空调系统、消防系统、照明系统、视频监控系统等。建筑物为整个储能系统提供所需的运行环境。这种系统集成方式，受机柜的防护等级、温控、消防等因素的影响，一般不太适用于室外安装。另外，一旦某一个电池柜发生燃烧或爆炸等事故，很容易造成热失控，蔓延至系统内其他电池柜，会影响到整个建筑物内人身和财产安全，后果很严重；而且储能系统无法进行运输。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种机柜组合式储能装置，其方便运输、独立性好且机柜之间不会互相影响，防火安全性高。

本实用新型所采用的技术方案是：一种机柜组合式储能装置，包括电池柜、控制柜和PCS柜，所述电池柜、PCS柜与控制柜连接；所述电池柜与PCS柜连接；所述PCS柜与电网连接。

进一步地，所述电池柜、控制柜或PCS柜的柜体为隔热柜体。

进一步地，所述隔热柜体为内部填充有隔热材料的柜体。

进一步地，所述电池柜、控制柜或PCS柜的防护等级为IP65。

进一步地，所述电池柜设置有脱氧剂，用于降低电池柜内的氧气浓度。

进一步地，所述电池柜设置有温度调节装置。

进一步地，所述电池柜设置有消防灭火装置。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种机柜组合式储能装置，包括电池柜、控制柜和PCS柜，电池柜、PCS柜与控制柜连接；电池柜与PCS柜连接；PCS柜与电网连接。电池柜、控制柜和PCS柜之间相互独立，可分开运输，不会超过运输限重，方便快捷。

本实用新型所采用的另一技术方案是：一种机柜组合式储能装置，包括电池柜、AC汇流柜和控制柜，所述电池柜与控制柜连接；所述电池柜与AC汇流柜连接；所述AC汇流柜与电网连接；所述电池柜包括PCS。

进一步地，所述电池柜、AC汇流柜或控制柜的柜体为隔热柜体。

进一步地，所述隔热柜体为内部填充有隔热材料的柜体。

进一步地，所述电池柜、AC汇流柜或控制柜的防护等级为IP65。

进一步地，所述电池柜设置有脱氧剂，用于降低电池柜内的氧气浓度。

进一步地，所述电池柜设置有温度调节装置。

进一步地，所述电池柜设置有消防灭火装置。

本实用新型的另一有益效果是：

本实用新型一种机柜组合式储能装置，包括电池柜、AC汇流柜和控制柜，电池柜与控制柜连接；电池柜与AC汇流柜连接；AC汇流柜与电网连接；电池柜包括PCS。电池柜、AC汇流柜和控制柜之间相互独立，可分开运输，不会超过运输限重，方便快捷。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

图1是本实用新型第一实施例所述机柜组合式储能装置的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施例所述电池柜的部分结构示意图；

图3是本实用新型第一实施例所述电池柜的控制盒的结构示意图；

图4是本实用新型第一实施例所述电池柜的电池盒的结构示意图；

图5是本实用新型第一实施例所述电池柜的风扇盒的结构示意图；

图6是本实用新型第一实施例所述电池柜的结构示意图；

图7是本实用新型第二实施例所述机柜组合式储能装置的结构示意图；

其中，1-电池架；2-PCS；3-消防灭火装置；4-空调；5-控制盒；6-电池盒；8-风扇盒；9-脱氧剂；10-离心风扇；11-电池柜柜体；12-柜门；13-CJ密封胶条。

具体实施方式

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。

实施例一

本实用新型第一实施例将对一种机柜组合式储能装置进行详细说明，参考图1，图1是本实用新型第一实施例所述机柜组合式储能装置的结构示意图，本实施例所述机柜组合式储能装置包括多个电池柜、AC汇流柜和控制柜，电池柜的主要功能是装载电池及提供电池运行所需要的环境，控制柜的主要功能是负责储能系统的管理控制及通信，AC汇流柜主要负责AC配电、汇流等。本实施例中，包括6个电池柜，所有的电池柜接入控制柜实现通信连接；所有电池柜与AC汇流柜连接实现AC汇流后，通过AC汇流柜接入电网；每个电池柜自带有PCS；电池柜、AC汇流柜或控制柜的柜体为隔热柜体。电池柜、AC汇流柜和控制柜之间相互独立，不同于集装箱式储能系统，本实用新型的储能装置采用机柜组合式设计，不仅生产方便，而且可分开运输(分成多个机柜运输)，不会超过运输限重，方便快捷；且柜体为隔热柜体可防止发生热失控意外，保障储能系统的安全。另外，储能装置可以根据场地的大小灵活部署和安装机柜，不受安装场地大小的限制，可扩展性强。发生异常状况时，本实用新型采用独立机柜组合的方式，可以只将有问题的电池柜停止运行，系统其他部分照常运行，可维护性好。

进一步地，电池柜、AC汇流柜或控制柜的防护等级为IP65，机柜的防护等级高，达到了户外柜的要求，可安装于室内或室外，安装环境适应性更好。

作为技术方案的进一步改进，参考图2，图2是本实用新型第一实施例所述电池柜的部分结构示意图；电池柜包括电池柜柜体11、柜门12和设置在柜门12的CJ密封胶条13，电池柜柜体11和柜门12可转动连接，当柜门12关闭时，由于有CJ密封胶条13，柜门12与电池柜柜体11的内部形成一个密封的腔体；电池柜柜体11的内部设置有电池架1，电池架1为多层结构；参考图2、图3、图4、图5和图6，图3是本实用新型第一实施例所述电池柜的控制盒的结构示意图；图4是本实用新型第一实施例所述电池柜的电池盒的结构示意图；图5是本实用新型第一实施例所述电池柜的风扇盒的结构示意图；图6是本实用新型第一实施例所述电池柜的结构示意图；电池柜还包括电池盒6、控制盒5、空调4、消防灭火装置3、风扇盒8和PCS2，本实施例中，电池柜自带PCS2，电池架1用于放置控制盒5、风扇盒8和电池盒6，电池盒6、空调4、消防灭火装置3、风扇盒8和PCS2均与控制盒5连接，控制盒5作为电池柜的控制中心，负责控制电池柜的工作，控制盒5内包括BMS，BMS与电池盒6连接以获取电压数据，其中，BMS与控制柜有通信连接；电池盒6内装有电池用于存储电能；空调4可以吸收电池柜产生的热量并转换成冷气输出，风扇盒8用于实现电池柜的内循环，风扇盒8包括离心风扇10可以将空调4输出的冷气抽入风扇盒8内，离心风扇10与风道(未示出)连通，风道与控制盒5和电池盒6连通，通过风道将冷气送入控制盒5和电池盒6，实现控制盒5和电池盒6的降温，本实用新型中以空调为温度调节装置，可制冷或加热，再利用离心风扇和风道实现电池柜的内循环，可以维持电池柜柜内的温度在合适范围，使得电池柜对环境适应能力更强；风扇盒8内还设置有脱氧剂9，用于降低电池柜内的氧气浓度；脱氧剂9设置在离心风扇10的进风口位置上，利用电池柜的内循环，既能提高脱氧剂的氧气吸收效率，又能降低电池柜内的氧气浓度，降低由于氧气浓度超过电芯起火浓度造成电池柜起火的风险。电池柜还包括消防灭火系统，消防灭火系统包括消防灭火装置3和设置在电池架上的火探管(未示出)，火探管经过充压(填充气体，则火探管内气压大于火探管外的气压)，消防灭火装置3与火探管连通(则消防灭火装置3内装有的灭火剂可以进入探火管中)，火探管分布在电池架对应控制盒5、电池盒6和风扇盒8的位置上(可以检测每个盒子的温度是否正常)；当火探管探测到电池架上某个位置的温度超过爆破温度时，火探管就会自动破裂，喷出其中的灭火剂进行自动灭火，安全性高，一般地，灭火剂有二氧化碳和七氟丙烷，本实用新型中，灭火剂采用七氟丙烷，由于七氟丙烷的体积较小，可直接放置在电池柜内，如图1和图6所示，消防灭火装置3放置在柜门12的下部。二氧化碳作为灭火剂的成本较低，但体积较大，可以将装有二氧化碳的消防灭火装置3设置在电池柜的外部。

电池柜中还设置有温度传感器(未示出)用于检测电池柜的环境温度，实际使用时，在每个电池盒中设置4个温度传感器用于检测电池盒的温度变化，温度传感器的输出端与控制盒中的BMS的输入端连接以将温度数据传输至BMS，至此，电池柜中的BMS采集到电池柜中电池的电压数据以及温度数据，并通过通信通道将数据上传至控制柜，而控制柜设置有联网模块可以建立网络连接，则通过控制柜可以将电压数据和温度数据上传至后台服务器进行存储和处理。另外，控制柜中设置有不间断电源，因此，只要电池柜的BMS与控制柜有通信连接，控制柜即可以持续不断获取到电池柜的电压和温度数据，并将其上传至后台服务器，十分方便。

进一步地，隔热柜体为内部填充有隔热材料的柜体。以电池柜为例，参考图1，电池柜的柜体包括电池柜柜体11和柜门12，电池柜柜体11和柜门12均为中空的结构，内部填充有隔热材料，隔热材料例如隔热棉等。AC汇流柜、控制柜的隔热柜体也和电池柜的柜体结构设计相同，储能装置的柜体具有隔热设计，延缓机柜与机柜之间的热传递速度，避免一个机柜发生燃烧事故快速波及临近的机柜。

实施例二

基于第一实施例，本实用新型第二实施例将对一种机柜组合式储能装置进行详细说明，储能装置中的PCS柜可选配，当电池柜未自带PCS时，参考图7，图7是本实用新型第二实施例所述机柜组合式储能装置的结构示意图，机柜组合式储能装置包括多个电池柜、控制柜和PCS柜，电池柜、PCS柜与控制柜通信连接；本实施例中包括六个电池柜，所有电池柜的DC电缆接入PCS柜进行变流后，通过PCS柜的三相AC接口和电网连接；电池柜、控制柜或PCS柜的柜体为隔热柜体，电池柜的主要功能是装载电池及提供电池运行所需要的环境，控制柜的主要功能是负责储能系统的管理控制及通信。PCS柜包括多个PCS，PCS柜的主要功能是负责每个电池柜的AC/DC双向变流，本实施例中，PCS柜中设置有6个PCS。电池柜、控制柜和PCS柜之间相互独立，不同于集装箱式储能系统，本实用新型的储能装置采用机柜组合式设计，不仅生产方便，而且可分开运输(分成多个机柜运输)，不会超过运输限重，方便快捷；且柜体为隔热柜体可防止发生热失控意外，保障储能系统的安全。另外，储能装置可以根据场地的大小灵活部署和安装机柜，不受安装场地大小的限制，可扩展性强。发生异常状况时，本实用新型采用独立机柜组合的方式，可以只将有问题的电池柜停止运行，系统其他部分照常运行，可维护性好。

进一步地，电池柜或控制柜的防护等级为IP65，机柜的防护等级高，达到了户外柜的要求，可安装于室内或室外，安装环境适应性更好。

作为技术方案的进一步改进，本实施例中，电池柜的结构与实施例一中的电池柜的结构相同，除了不自带PCS之外，其他结构完全相同，因此，参考图2，图2是本实用新型第一实施例所述电池柜的部分结构示意图；电池柜包括电池柜柜体11、柜门12和设置在柜门12的CJ密封胶条13，电池柜柜体11和柜门12可转动连接，当柜门12关闭时，由于有CJ密封胶条13，柜门12与电池柜柜体11的内部形成一个密封的腔体；电池柜柜体11的内部设置有电池架1，电池架1为多层结构；参考图2、图3、图4、图5和图6，图3是本实用新型第一实施例所述电池柜的控制盒的结构示意图；图4是本实用新型第一实施例所述电池柜的电池盒的结构示意图；图5是本实用新型第一实施例所述电池柜的风扇盒的结构示意图；图6是本实用新型第一实施例所述电池柜的结构示意图；电池柜还包括电池盒6、控制盒5、空调4、消防灭火装置3和风扇盒8，本实施例中，电池架1用于放置控制盒5、风扇盒8和电池盒6，电池盒6、空调4、消防灭火装置3和风扇盒8均与控制盒5连接，控制盒5作为电池柜的控制中心，负责控制电池柜的工作，控制盒5内包括BMS，BMS与电池盒6连接以获取电压数据，其中，BMS与控制柜有通信连接；电池盒6内装有电池用于存储电能；空调4可以吸收电池柜产生的热量并转换成冷气输出，风扇盒8用于实现电池柜的内循环，风扇盒8包括离心风扇10可以将空调4输出的冷气抽入风扇盒8内，离心风扇10与风道(未示出)连通，风道与控制盒5和电池盒6连通，通过风道将冷气送入控制盒5和电池盒6，实现控制盒5和电池盒6的降温，本实用新型中以空调为温度调节装置，可制冷或加热，再利用离心风扇和风道实现内循环，可以维持电池柜柜内的温度在合适范围，使得电池柜对环境适应能力更强；风扇盒8内还设置有脱氧剂9，用于降低电池柜内的氧气浓度；脱氧剂9设置在离心风扇10的进风口位置上，利用电池柜的内循环，既能提高脱氧剂的氧气吸收效率，又能降低电池柜内的氧气浓度，降低由于氧气浓度超过电芯起火浓度造成电池柜起火的风险。电池柜还包括消防灭火系统，消防灭火系统包括消防灭火装置3和设置在电池架上的火探管(未示出)，火探管经过充压(填充气体，则火探管内气压大于火探管外的气压)，消防灭火装置3与火探管连通(则消防灭火装置3内装有的灭火剂可以进入探火管中)，火探管分布在电池架对应控制盒5、电池盒6和风扇盒8的位置上(可以检测每个盒子的温度是否正常)；当火探管探测到电池架上某个位置的温度超过爆破温度时，火探管就会自动破裂，喷出其中的灭火剂进行自动灭火，安全性高，一般地，灭火剂有二氧化碳和七氟丙烷，本实用新型中，灭火剂采用七氟丙烷，由于七氟丙烷的体积较小，可直接放置在电池柜内，如图1和图6所示，消防灭火装置3放置在柜门12的下部。二氧化碳作为灭火剂的成本较低，但体积较大，可以将装有二氧化碳的消防灭火装置3设置在电池柜的外部。

电池柜中还设置有温度传感器(未示出)用于检测电池柜的环境温度，实际使用时，在每个电池盒中设置4个温度传感器用于检测电池盒的温度变化，温度传感器的输出端与控制盒中的BMS的输入端连接以将温度数据传输至BMS，至此，电池柜中的BMS采集到电池柜中电池的电压数据以及温度数据，并通过通信通道将数据上传至控制柜，而控制柜设置有联网模块可以建立网络连接，则通过控制柜可以将电压数据和温度数据上传至后台服务器进行存储和处理。另外，控制柜中设置有不间断电源，因此，只要电池柜的BMS与控制柜有通信连接，控制柜即可以持续不断获取到电池柜的电压和温度数据，并将其上传至后台服务器，十分方便。

进一步地，隔热柜体为内部填充有隔热材料的柜体。以电池柜为例，参考图1，电池柜的柜体包括电池柜柜体11和柜门12，电池柜柜体11和柜门12均为中空的结构，内部填充有隔热材料，隔热材料例如隔热棉等。控制柜的隔热柜体也和电池柜的柜体结构设计相同，储能装置的柜体具有隔热设计，延缓机柜与机柜之间的热传递速度，避免一个机柜发生燃烧事故快速波及临近的机柜。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (14)

1.一种机柜组合式储能装置，其特征在于，包括电池柜、控制柜和PCS柜，所述电池柜、PCS柜与控制柜连接；所述电池柜与PCS柜连接；所述PCS柜与电网连接。

2.根据权利要求1所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜、控制柜或PCS柜的柜体为隔热柜体。

3.根据权利要求2所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述隔热柜体为内部填充有隔热材料的柜体。

4.根据权利要求1所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜、控制柜或PCS柜的防护等级为IP65。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜设置有脱氧剂，用于降低电池柜内的氧气浓度。

6.根据权利要求1至4任一项所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜设置有温度调节装置。

7.根据权利要求1至4任一项所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜设置有消防灭火装置。

8.一种机柜组合式储能装置，其特征在于，包括电池柜、AC汇流柜和控制柜，所述电池柜与控制柜连接；所述电池柜与AC汇流柜连接；所述AC汇流柜与电网连接；所述电池柜包括PCS。

9.根据权利要求8所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜、AC汇流柜或控制柜的柜体为隔热柜体。

10.根据权利要求9所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述隔热柜体为内部填充有隔热材料的柜体。

11.根据权利要求8所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜、AC汇流柜或控制柜的防护等级为IP65。

12.根据权利要求8至11任一项所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜设置有脱氧剂，用于降低电池柜内的氧气浓度。

13.根据权利要求8至11任一项所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜设置有温度调节装置。

14.根据权利要求8至11任一项所述的一种机柜组合式储能装置，其特征在于，所述电池柜设置有消防灭火装置。