CN217904355U - 一种光储一体化集成系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光储技术领域，公开了一种光储一体化集成系统，包括外壳体、光储功率变换单元和电池模块；外壳体为箱体结构，外壳体内设有功率变换区和储能区，光储功率变换单元设于功率变换区内，电池模块设于储能区内。光储功率变换单元包括配电模块、DC/DC模块、DC/AC模块和监控模块，电池模块包括储能电池pack单元和储能电池BMS单元。本实用新型将光储功率变换单元与电池模块集成到一个箱体内，避免了大量电缆暴露在外部环境中，增加了设备的安全性，同时减少了光储一体化集成系统所占用的空间，便于转运和安装。

Description

一种光储一体化集成系统

技术领域

本实用新型涉及光伏技术领域，具体地说，是一种光储一体化集成系统。

背景技术

新能源行业的发展，使电力电子技术在光伏、风电等新能源行业被广泛运用，随着新能源行业和新能源汽车的发展以及国家大力发展光储的政策陆续出台，光伏发电系统加储能系统的模式被大力推广。

目前光储系统基本上都是独立的光伏发电系统加上独立的储能变流器及电池组组成，其集成方案较为复杂且扩展性较差，特别是在家储等场景的小型光储系统方面，技术方案和成本都有较多不足的。小型光储系统由光伏组件、光伏逆变器与储能变流器一体化功率变换单元、储能电池系统、配电系统等几大部分组成；光储一体功率变换单元由组串式光伏逆变器演变而来，对储能电池组的管理较为初略、也无完善的电气安全隔离；其外观也沿用其室外机的要求特点，同时电池组也需要再次满足室外要求，因此需要多部件独立的较高的外观防护要求；小型光储系统各部分通过多路电缆连接空间占用大、安装复杂、维护麻烦、家庭使用影响美观和安全。

综上所述，小型光储系统集成方案较为复杂且扩展性较差，技术方案和成本都有较多不足，因此亟需一种光储系统集成方案以解决这些不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种光储一体化集成系统，解决小型光储系统集成方案较为复杂且扩展性较差的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：一种光储一体化集成系统，包括外壳体、光储功率变换单元和电池模块；

所述外壳体为箱体结构，所述外壳体内设有功率变换区和储能区，所述光储功率变换单元设于所述功率变换区内，所述电池模块设于所述储能区内。

进一步地，所述功率变换区位于所述储能区的上方。

进一步地，所述储能区设有多个容置腔，多个所述容置腔沿着所述外壳体的高度方向排列，容置腔用于放置电池pack单元。

进一步地，所述光储功率变换单元包括配电模块、DC/DC模块、DC/AC模块和监控模块。

进一步地，所述电池模块包括储能电池pack单元和储能电池BMS单元。

进一步地，所述配电模块依次连接DC/AC模块、DC/DC模块和电池模块；所述监控模块分别与DC/DC模块、DC/AC模块、配电模块和电池模块连接。

进一步地，所述DC/DC模块连接有PV光伏板件。

进一步地，所述配电模块包括双向计量表单元和空开保护单元。

进一步地，所述配电模块连接有AC_grid电网模块。

进一步地，所述监控模块包括HMI单元，所述监控模块连接有云控单元和远程单元。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本实用新型将光储功率变换单元与电池模块集成到一个箱体内，避免了大量电缆暴露在外部环境中，增加了设备的安全性，同时减少了光储一体化集成系统所占用的空间，便于转运和安装；

（2）光储功率变换单元采用模块化集成方案，光储功率变换单元对电池组的管理更加精细、电气隔离更加安全、功率扩容更加容易、增加DC/DC逆变器和DC/AC变换器的物理隔离、集成和维护更加简便；

（3）本实用新型定义了PCS集成方式，采用模块化集成+监控系统集成；框架结构相当于DC耦合；对功率变换器控制思路进行了改变：将DC/DC模块和DC/AC模块的一体化控制，变为模块化控制，本实用新型可以并/离网运行，专注于户用场景，解决配电问题。

附图说明

本实用新型结合下面附图和实施例做进一步说明，本实用新型所有构思创新应视为所公开内容和本实用新型保护范围。

图1为本实用新型提供的一种光储一体化集成系统的光储系统外观示意图。

图2为本实用新型提供的一种光储一体化集成系统的光储系统布局示意图。

图3为本实用新型提供的一种光储一体化集成系统的系统架构图。

附图中：

10-外壳体，11-功率变换区，12-储能区，13-容置腔，20-电池模块，30-DC/DC模块，40-DC/AC模块，50-配电模块，51-双向计量表单元，52-空开保护单元，60-监控模块。

具体实施方式

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，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，应当理解，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例，因此不应被看作是对保护范围的限定。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术工作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。

在本发明中，AC_grid是交流电网；PV是photovoltaic缩写，指利用太阳能发电；HMI是人机界面；PCS是过程控制系统。

实施例1：

目前市面上小型光储系统设备的配电箱和光储一体化集成系统以及输入单元是与储能电池单元上下分开的，这样不仅仅空间占用大、安装复杂、在维护上也会工序繁琐。本实用新型目的是提供一种光储一体化集成系统，如图1-图3所示，包括外壳体10、光储功率变换单元和电池模块20；外壳体10为箱体结构，外壳体10的正面设有可开合的箱门，外壳体10内设有功率变换区11和储能区12，光储功率变换单元设于功率变换区11内，电池模块20设于储能区12内。光储功率变换单元包括配电模块50、DC/DC模块30、DC/AC模块40、电池模块20和监控模块60，使光储一体化集成系统的性能更加优越、功率扩容、集成和维护更加简便、安全。本实用新型提供的一种光储一体化集成系统将目前市面上小型光储系统设备进行整体集成，集成后的光储一体化集成系统其外观如图1所示，不仅解决了空间占用大的问题，同时安装简单。

本实用新型提供一种光储一体化集成系统由1个单向DC/DC模块30、1个双向DC/AC模块40、1套电池模块20（包含储能电池Pack单元和储能电池BMS单元）、1个监控模块60、1套配电模块50和监控模块60（包括HMI）、云平台及远程通信与控制单元。光储一体化集成系统中的单向DC/DC模块30连接PV光伏板件、电池模块20和AC_grid电网模块，通过云控单元或HMI单元或远程单元实现PV光伏板件、电池模块20和AC_grid模块之间的电网能量交互控制；实现削峰填谷、自发自用、多余电量上网等功能。

单向DC/DC模块30主要功能是把PV光伏板件由太阳能转化的电能，经过变换提供给电池模块20充电或通过DC/AC模块40输出；

双向DC/AC模块40主要功能是根据光储一体化集成系统控制，实现光储一体化集成系统与AC_grid电网模块的能量交互；

电池模块20（包含储能电池Pack单元和储能电池BMS单元）主要功能是根据光储一体化集成系统的需求进行电能的存储与释放；

配电模块50包含双向计量表单元51和空开保护单元52，主要功能是计量上网电量和耗电量，以及配电保护；

监控系统60（包含HMI单元）与云控单元和远程单元组成人机交互系统，用于用户根据自身需求实施精细化控制管理，以及故障显示等。

本实用新型重新提供的一种光储一体化集成系统定义了PCS集成方式，采用了模块化集成+监控系统集成；框架结构相当于DC耦合；功率变换器控制思路进行了改变：将DC/DC模块30和DC/A模块的C一体化控制，变为模块化控制，本实用新型可以并/离网运行，专注于户用场景，解决配电问题。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上做进一步优化，如图2所示，在本实施例中，将配电模块50、DC/DC模块30、DC/AC模块40、电池模块20和监控模块60一体化集成在外壳体10内功率变换区11。储能区12设有多个容置腔13，多个容置腔13沿着所述外壳体10的高度方向排列，容置腔13用于放置电池pack单元。

通过将DC/DC模块30中的DC/DC逆变器、DC/AC模块40中的DC/AC变换器、电池模块20中的储能电池pack单元和储能电池BMS单元以及配电模块50中的电网适配控制等进行模块化处理，能够非常灵活的开展光储系统产品的集成，有利于生产、安装、运行维护，方便系统扩容设计。

如图1和图2所示，本实用新型仅需要整机外壳设计制造满足外观防护等级要求即可，内部各单元均可采用较低防护等级产品，有利于拉通多行业间类似产品的技术积累和应用推广，统一散热系统的集成设计，因此大大降低系统成本和技术难度。

本实用新型通过集成可优化各设备接线，设备只需引入市电、负载、PV光伏三路电缆，减少配电箱、电池、双向电表等设备布线、接线、改造工程，简化安装还增加美观。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例1或2的基础上做进一步优化，在模块化中，光储一体化集成系统的两大核心功率变换单元DC/DC逆变器和双向DC/AC变换器采用独立的模块化产品，这样的好处是单个模块出现故障后不影响另一模块，增加了物理隔离，提高了设备可靠性和维护成本；更便于通过增加模块数量实现扩容需求。

本实施例的其他部分与上述实施例1或2相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例1-3任一项的基础上做进一步优化，在本实施例中，一体化集成在光储系统中设计专用的配电单元，把控制空开、外接端子排、双向电表、监控单元等器件集成在一起，更便于日常维护、控制、接线、集成。使现场施工和后续设备维护管理更加简单、可靠。

本实施例的其他部分与上述实施例1-3任一项相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例1-4任一项基础上做进一步优化，在本实施例中，电池单元包括储能电池pack单元和储能电池BMS单元，电池单元由储能电池Pack和储能电池BMS组成，储能电池Pack采用定制模块化设计，由三个储能电池Pack和一个储能电池BMS组成，良好的互换性使系统后期维护、扩容更加方便、可行。

在电池模块20中，储能电池Pack、储能电池BMS、功率控制与高压连接等单元均模块化，且针对小型光储系统应用场景进行电压等级、容量配置、结构尺寸等适当定制化，以优化设备尺寸、外形和差异化设计，利于品牌塑造、家电配套并节省空间。

本实施例的其他部分与上述实施例1-4任一项相同，故不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例1-5任一项基础上做进一步优化，在本实施的散热中，整个系统采用风冷的方式，后侧进风后侧出风的方式，在满足系统风冷效果的同时靠墙安装更好的提高了设备的防护等级，更好的适于室外环境。

本实施例的其他部分与上述实施例1-5任一项相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光储一体化集成系统，其特征在于，包括外壳体、光储功率变换单元和电池模块；

所述外壳体为箱体结构，所述外壳体内设有功率变换区和储能区，所述光储功率变换单元设于所述功率变换区内，所述电池模块设于所述储能区内。

2.根据权利要求1所述的一种光储一体化集成系统，其特征在于，所述功率变换区位于所述储能区的上方。

3.根据权利要求2所述的一种光储一体化集成系统，其特征在于，所述储能区设有多个容置腔，多个所述容置腔沿着所述外壳体的高度方向排列。

4.根据权利要求1所述的一种光储一体化集成系统，其特征在于，所述光储功率变换单元包括配电模块、DC/DC模块、DC/AC模块和监控模块。

5.根据权利要求4所述的一种光储一体化集成系统，其特征在于，所述电池模块包括储能电池pack单元和储能电池BMS单元。

6.根据权利要求5所述的一种光储一体化集成系统，其特征在于，所述配电模块依次连接DC/AC模块、DC/DC模块和电池模块；所述监控模块分别与DC/DC模块、DC/AC模块、配电模块和电池模块连接。

7.根据权利要求6所述的一种光储一体化集成系统，其特征在于，所述DC/DC模块连接有PV光伏板件。

8.根据权利要求6所述的一种光储一体化集成系统，其特征在于，所述配电模块包括双向计量表单元和空开保护单元。

9.根据权利要求8所述的一种光储一体化集成系统，其特征在于，所述配电模块连接有AC_grid电网模块。

10.根据权利要求6所述的一种光储一体化集成系统，其特征在于，所述监控模块包括HMI单元，所述监控模块连接有云控单元和远程单元。

Images