CN214124849U

CN214124849U - 一种集装箱式储能系统

Info

Publication number: CN214124849U
Application number: CN202023090110.1U
Authority: CN
Inventors: 曹伟; 武远征; 方日; 吴晓磊
Original assignee: Sungrow Power Supply Co Ltd
Current assignee: Sungrow Power Supply Co Ltd
Priority date: 2020-12-18
Filing date: 2020-12-18
Publication date: 2021-09-03
Anticipated expiration: 2030-12-18

Abstract

本申请公开了一种集装箱式储能系统，以降低电池簇并联电路受“木桶效应”的影响，以及降低电池簇换新成本。该系统内部集成包括：n个电池单元和n个功率变换器，n≥2；所述电池单元为一个电池簇或多个电池簇的并联结构；每个电池单元单独接入一个所述功率变换器；所述集装箱式储能系统将内部空间划分成两个相互热绝缘的空间，分别是空间1和空间2，并且对空间1和空间2的温度进行分别控制；空间1的内部集成包括所述n个电池单元，空间2的内部集成包括所述n个功率变换器。

Description

一种集装箱式储能系统

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，更具体地说，涉及一种集装箱式储能系统。

背景技术

集装箱式储能系统是针对移动储能市场的需求开发的集成化储能系统，其内部集成有电池簇和温控系统等，并可根据客户需求集成储能变流器等。

现有的集装箱式储能系统通过将多个电池簇并联来实现大容量储能，例如图1所示。但是，在电池簇并联电路中，电池簇容量之间的不均衡会随着电池簇充放电次数的增加变得更加严重，“木桶效应”(容量最小的那个电池簇决定整个并联电路的总容量)更加明显，严重影响整个并联电路的整体性能。而且，当电池簇充放电达到一定次数，某个电池簇由于容量过小而必须换新时，由于新、旧电池簇混用照样存在严重的电池簇容量不均衡问题，所以必须把整个并联电路中的所有电池簇全部换新，成本极高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种集装箱式储能系统，以降低电池簇并联电路受“木桶效应”的影响，以及降低电池簇换新成本。

一种集装箱式储能系统，其内部集成包括：n个电池单元和n个功率变换器，n≥2；

所述电池单元为一个电池簇或多个电池簇的并联结构；

每个电池单元单独接入一个所述功率变换器；

所述集装箱式储能系统将内部空间划分成两个相互热绝缘的空间，分别是空间1和空间2，并且对空间1和空间2的温度进行分别控制；

空间1的内部集成包括所述n个电池单元，空间2的内部集成包括所述n个功率变换器。

可选的，所述功率变换器为DC/DC变换器或DC/AC变换器。

可选的，当所述功率变换器为DC/DC变换器时，其非电池端并联接入逆变器或公共直流母线。

可选的，当所述功率变换器为DC/DC变换器，其非电池端并联接入逆变器时，空间2内还集成有所述逆变器。

可选的，当所述功率变换器为DC/AC变换器时，其非电池端并联接入隔离变压器、并网接口或离网接口。

可选的，当所述功率变换器为DC/AC变换器，其非电池端并联接入隔离变压器、并网接口或离网接口时，空间2内还集成所述隔离变压器、所述并网接口或所述离网接口。

可选的，所述功率变换器内部集成有保护电路和通讯模块。

可选的，空间2内还集成有配电系统和通讯系统。

可选的，所述集装箱式储能系统将空间1进一步划分成多个相互热绝缘的小空间，并且对每个小空间的温度进行分别控制；空间1内的集成部件分配到划分成的多个小空间中。

可选的，所述集装箱式储能系统将空间1进一步划分成多个相互导热的小空间，对划分成的多个小空间的温度进行联合控制；空间1内的集成部件分配到划分成的多个小空间中。

可选的，所述集装箱式储能系统将空间2进一步划分成多个相互热绝缘的小空间，并且对每个小空间的温度进行分别控制；空间2内的集成部件分配到划分成的多个小空间中。

可选的，所述集装箱式储能系统将空间2进一步划分成多个相互导热的小空间，对划分成的多个小空间的温度进行联合控制；空间2内的集成部件分配到划分成的多个小空间中。

可选的，对空间1的温度控制兼具散热和加热控制，对空间2的温度控制为散热控制。

可选的，空间1与空间2采用防火隔断隔离开。

可选的，所述集装箱式储能系统将空间1进一步划分成多个相互热绝缘并且相互防水的小空间，并且对每个小空间的温度进行分别控制；空间1内的集成部件分配到划分成的多个小空间中，每个小空间单独设置至少一个水消防注水口。

从上述的技术方案可以看出，本实用新型为每个电池单元都单独配置了一个功率变换器，通过将多个功率变换器的非电池端并联实现大容量储能。由于电池单元间已通过功率变换器相互解耦，每个功率变换器独立控制自身对应的电池单元的充放电速度，降低了电池簇并联电路受“木桶效应”的影响。在此基础上，当电池簇充放电达到一定次数，某个电池单元由于容量过小而必须换新时，只需要将该电池单元换新即可，降低了电池簇换新成本。

而且，由于电池对环境温度的要求比集装箱内其他有较大发热量的设备要严苛的多，因此本实用新型将电池与其它有较大发热量的设备分开放置在两个相互热绝缘的空间内，每个空间的温度可以分别控制、满足各自的温控要求，温控总出力相比原来要明显减小。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为现有技术公开的一种集装箱式储能系统内部结构示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种集装箱式储能系统内部结构示意图；

图3为本实用新型实施例公开的又一种集装箱式储能系统内部结构示意图；

图4为本实用新型实施例公开的又一种集装箱式储能系统内部结构示意图；

图5为本实用新型实施例公开的又一种集装箱式储能系统内部结构示意图；

图6为本实用新型实施例公开的又一种集装箱式储能系统内部结构示意图；

图7为本实用新型实施例公开的又一种集装箱式储能系统内部结构示意图；

图8为本实用新型实施例公开的又一种集装箱式储能系统内部结构示意图；

图9为本实用新型实施例公开的又一种集装箱式储能系统内部结构示意图；

图10为本实用新型实施例公开的又一种集装箱式储能系统内部结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图2，本实用新型实施例公开了一种集装箱式储能系统，其内部集成包括：n个电池单元和n个功率变换器，n≥2；

所述电池单元为一个电池簇或多个电池簇的并联结构，任意两个电池单元的规格可以相同也可以不同；

第i个电池单元接入第i个功率变换器，i＝1、2、…、n；

所述集装箱式储能系统将内部空间划分成两个相互热绝缘的空间，分别是空间1和空间2，并且对空间1和空间2的温度进行分别控制(例如让空间1和空间2各配置一套独立的温控系统，温控系统未在图2中示出；或者，让空间1配置多套相互协同工作的温控系统，同时让空间2也配置多套相互协同工作的温控系统；或者也可以采用其他温控系统配置方式，此处不再一一列举)；空间1的内部集成包括所述n个电池单元，空间2的内部集成包括放置所述n个功率变换器。

综上，本实用新型实施例为每个电池单元都单独配置了一个功率变换器，通过将多个功率变换器的非电池端并联实现大容量储能。由于电池单元间已通过功率变换器相互解耦(即电池单元间不再因容量差异而相互影响)，每个功率变换器独立控制自身对应的电池单元的充放电速度，降低了电池簇并联电路受“木桶效应”的影响。在此基础上，当电池簇充放电达到一定次数，某个电池单元由于容量过小而必须换新时，只需要将该电池单元换新即可，降低了电池簇换新成本。

再者，电池对环境温度变化非常敏感，当集装箱式储能系统内其它有较大发热量的设备(例如n个功率变换器)与电池处于同一空间内时，该空间内单位时间发热量变大，温控系统需要按照电池对环境温度的要求频繁、快速、精准地调节整个空间内温度，大大增加了温控系统的制冷负担。而本实用新型实施例将电池与其它有较大发热量的设备分开放置在两个相互热绝缘的空间内，每个空间的温度可以分别控制，此时只需将电池所在空间内温度保持在一个相对稳定的温度值即可，而其他有较大发热量的设备对环境温度要求并没有电池一般严苛，所以现在对两个空间进行温控的总出力相比原来对一整个空间进行温控的出力要明显减小。

本实用新型实施例对空间1和空间2的温度分别控制，空间1、空间2内配置的温控系统互不影响。也即是说，空间1是否配置温控系统以及配置何种温控系统与空间2无关，空间2是否配置温控系统以及配置何种温控系统也与空间1无关。可选的，空间1内的温控系统兼具散热和加热功能，空间2内的温控系统仅具散热功能而不需设置加热功能。举个例子，空间1内的温控系统例如采用液冷温度控制方式或者空调温度控制方式，或者采用风扇与加热器相结合的温度控制方式；空间2内的温控系统例如采用自然散热、风冷散热或热交换散热方式。

功率变换器与电池单元间可以用电缆或其他方式连接，包括不限于从空间1和空间2内外侧的顶部、底部、中间部位完成线路连接。

可选的，在上述公开的任一实施例中，所述功率变换器可以是DC/DC变换器，也可以是DC/AC变换器，并不局限，图2仅以所述功率变换器为DC/DC变换器为例。当所述功率变换器为DC/DC变换器时，其非电池端可以并联接入逆变器(例如图2所示)或公共直流母线(例如图3所示，温控系统未在图3中示出)等，并不局限；当所述功率变换器为DC/AC变换器时，其非电池端可以并联接入隔离变压器、并/离网接口(例如图4所示，温控系统未在图4中示出)等，并不局限。

可选的，当所述功率变换器为DC/DC变换器时，也可以在空间2内集成所述逆变器。当所述功率变换器为DC/AC变换器时，也可以在空间2内集成所述隔离变压器、所述并网接口或所述离网接口。

可选的，在上述公开的任一实施例中，所述功率变换器内部集成了输入和输出的过流、过压、短路保护等功能电路，以及通讯模块以便可以直接实时对电池充、放电功率进行分配调整。

可选的，在上述公开的任一实施例中，空间2内还集成有配电系统和通讯系统等。

可选的，在上述公开的任一实施例中，空间1可以进一步划分成多个相互热绝缘的小空间，并且对划分成的每个小空间的温度进行分别控制；空间1内的集成部件分配到空间1划分成的多个小空间中。例如图5中将空间1进一步划分成了空间1-1和空间1-2，空间1-1、空间1-2、空间2都单独配置一套温控系统。

可选的，在上述公开的任一实施例中，空间2可以进一步划分成多个相互热绝缘的小空间，并且对划分成的每个小空间的温度进行分别控制；空间2内的集成部件分配到空间2划分成的多个小空间中。例如图6中将空间2进一步划分成了空间2-1和空间2-2，空间2-1、空间2-2、空间1都单独配置一套温控系统。图6作为一个具体示例，将n个功率变换器同时集成在了空间2-1和空间2-2内；在另一个具体示例下，对于空间2内的集成部件，也可以将n个功率变换器全部集成在空间2-1内，将其他集成部件例如通讯系统、配电系统以及储能变流器(或隔离变压器/并网接口/离网接口)全部集成在空间2-2内，例如图7所示。

或者，空间1进一步划分成的多个小空间也可以不是相互热绝缘的、而是相互导热的，对空间1划分成的多个小空间的温度进行联合控制(例如让空间1进一步划分成的多个小空间共用一个温控系统)，空间1内的集成部件分配到空间1划分成的多个小空间中，例如图8所示。类似的，空间2划分成的多个小空间也可以不是相互热绝缘的、而是相互导热的，对空间2划分成的多个小空间的温度进行联合控制(例如让空间2划分成的多个小空间共用一个温控系统)，空间2内的集成部件分配到空间2划分成的多个小空间中，例如图9所示。

可选的，在上述公开的任一实施例中，空间1与空间2采用防火隔断隔离开，这样当空间2内的功率变换器等设备发生失效产生电弧时，可以尽力避免功率变换器等设备发生失效而引起电池热失控。

可选的，本实用新型实施例还设置空间1和空间2相互防水，并且为空间1设置水消防注水口。当空间1未进一步划分成多个小空间时，当空间1内的任意电池簇由于自身原因或外部因素发生热失控而着火时，通过该消防注水口往空间1内注水，通过水的注入来给热失控的电池簇降温灭火，但此方案的缺陷是一旦注水后，整个空间1内的所有电池簇都将失效，电池容量损失巨大。为避免于此，本实用新型实施例在上述公开的任一实施例的基础上，将对空间1的内部空间改进优化为：空间1进一步划分成多个相互热绝缘并且相互防水的小空间，并且对每个小空间的温度进行分别控制，空间1内的集成部件分配到空间1划分成的多个小空间中，每个小空间单独设置至少一个水消防注水口，这样，当其中一个电池簇发生热失控而着火时，只需要给该热失控的电池簇所在的小空间内注水，减少电池容量损失。例如图10中将空间1进一步划分成了空间1-1和空间1-2，空间1-1、空间1-2、空间2都单独设置一套温控系统，空间1-1设置有一个水消防注水口Z1，空间1-2设置有一个水消防注水口Z2；当空间1-1内的某一电池簇发生热失控而着火时，只需要通过水消防注水口Z1给空间1-1内注水，此时空间1-1内所有电池簇都将失效但不会造成空间1-2内电池簇失效。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种集装箱式储能系统，其特征在于，其内部集成包括：n个电池单元和n个功率变换器，n≥2；

所述电池单元为一个电池簇或多个电池簇的并联结构；

每个电池单元单独接入一个所述功率变换器；

2.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，所述功率变换器为DC/DC变换器或DC/AC变换器。

3.根据权利要求2所述的集装箱式储能系统，其特征在于，当所述功率变换器为DC/DC变换器时，其非电池端并联接入逆变器或公共直流母线。

4.根据权利要求3所述的集装箱式储能系统，其特征在于，空间2内还集成有所述逆变器。

5.根据权利要求2所述的集装箱式储能系统，其特征在于，当所述功率变换器为DC/AC变换器时，其非电池端并联接入隔离变压器、并网接口或离网接口。

6.根据权利要求5所述的集装箱式储能系统，其特征在于，空间2内还集成所述隔离变压器、所述并网接口或所述离网接口。

7.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，所述功率变换器内部集成有保护电路和通讯模块。

8.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，空间2内还集成有配电系统和通讯系统。

9.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，所述集装箱式储能系统将空间1进一步划分成多个相互热绝缘的小空间，并且对每个小空间的温度进行分别控制；空间1内的集成部件分配到划分成的多个小空间中。

10.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，所述集装箱式储能系统将空间1进一步划分成多个相互导热的小空间，对划分成的多个小空间的温度进行联合控制；空间1内的集成部件分配到划分成的多个小空间中。

11.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，所述集装箱式储能系统将空间2进一步划分成多个相互热绝缘的小空间，并且对每个小空间的温度进行分别控制；空间2内的集成部件分配到划分成的多个小空间中。

12.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，所述集装箱式储能系统将空间2进一步划分成多个相互导热的小空间，对划分成的多个小空间的温度进行联合控制；空间2内的集成部件分配到划分成的多个小空间中。

13.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，对空间1的温度控制兼具散热和加热控制，对空间2的温度控制为散热控制。

14.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，空间1与空间2采用防火隔断隔离开。

15.根据权利要求1所述的集装箱式储能系统，其特征在于，所述集装箱式储能系统将空间1进一步划分成多个相互热绝缘并且相互防水的小空间，并且对每个小空间的温度进行分别控制；空间1内的集成部件分配到划分成的多个小空间中，每个小空间单独设置至少一个水消防注水口。