CN221862304U - 用于双极液流储能的逆变舱系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了用于双极液流储能的逆变舱系统，涉及液流电池系统集成技术领域，本实用新型逆变舱包括高压室、变压器室和低压室，高压室集成环网柜，包含进线柜、计量柜、PT柜、出线柜，进线柜用于连接外部电网，并配置高压断路器和隔离开关实现本系统和电网的分断，计量柜集成计量电能表，并将采样的电能数据实时传送至后台，PT柜实现高压电压的测量，并提供测量表计的电压回路，出线柜连接环网柜至升压变压器；变压器室放置一台升压变压器，低压室集成储能变流器、直流变换器、隔离变压器、双电源转换开关、UPS、BMS和配电柜。本实用新型逆变舱系统适用于大功率液流储能项目，通过集成升压变和环网柜，可直接接入10kV电网。
Description
技术领域
本实用新型涉及液流电池系统集成技术领域，特别涉及用于双极液流储能的逆变舱系统。
背景技术
目前，锂电储能系统在市场中占据着主导地位，随着锂电储能系统项目的增加，各地储能电站起火、爆炸的安全事故逐渐增多，锂电储能系统的安全性也受到了前所未有的关注；液流电池具有安全性能高，系统容量大，循环使用寿命长，残余价值高等诸多特点，是安全要求高，储电容量大，储电时间长的场景最合适的选择之一，是锂离子电池合适的替代品，由于液流电池属于新兴产业，相关配套产品没有锂电池设备配套齐全，现有技术方案大多参照锂电模式，将多个电堆串联，接入储能变流器运行，电堆串联的数量越多，电堆运行的一致性差异越大，严重的会直接影响系统的正常运行；
全钒液流电池是一种技术较为年轻的新型储能技术，具有安全性能高和储能容量可以灵活调整等特性，其基本原理为：将具有不同价态的钒离子溶液通过外接泵体分别向电池模块提供正、负极电解液，正负极电解液在电池内部发生氧化还原反应，完成电能与化学能的相互转换，电池系统无潜在的爆炸或着火危险，安全性高，随着液流储能技术的发展，大功率液流储能系统主要分为单极和双极两种，单极储能系统同样为多个电堆经过串联，接入储能变流器，但由于串联电池数量较多，电池一致性难以保证，进而影响系统发电效率；
一般市面上储能系统采用的储能变流器直流电压范围要求都高于双极液流电池的电压范围，要将双极液流电池的电压范围抬升到储能变流器可运行的电压范围，一般要额外配置一套或多套户外型直流变换器进行升压以达到储能变流器的允许工作电压范围，这样系统由电池舱，逆变舱，直流变换器舱等多个设备组成，系统占地面积大，柜间接线多，增加施工难度和施工周期；
公开号为CN 114243528 A的专利方案提供了一种储能逆变升压一体机，适用于储能技术领域，但其实际应用中适配锂电池储能，对于液流储能系统并不适配；
公开号为CN 213213112 U的专利方案提供了储能一体机以及储能系统，采用多个DC/AC变流器并联，并通过隔离变压器与外部电网相连，但实际应用中经过隔离变的电能一般还需经过升压才能并入电网，对于大容量系统而言该方案需配置多个隔离变压器，和升压变压器，成本较高；
公开号为CN 218498651 U的专利方案提供了一种MW级储能逆变升压一体集装箱，该系统采用多台储能变流器并联并通过升压变升压送进电网，双极液流储能系统具有较低的运行电压，无法满足该系统直流接口的电压范围要求；
为此，我们提出用于双极液流储能的逆变舱系统。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供用于双极液流储能的逆变舱系统，克服现有储能系统无法满足液流电池运行的电压范围的缺陷，提供了能够适用于液流电池电压范围可以稳定运行的系统结构布局。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：用于双极液流储能的逆变舱系统，包括高压室、变压器室和低压室三个舱室，所述高压室和低压室分别连接于变压器室两侧，所述高压室集成环网柜，内部包括有进线柜、计量柜、PT柜和出线柜，所述计量柜两侧分别设置有进线柜和PT柜，所述PT柜一侧设置有出线柜，所述变压器室内部安装有升压变压器，所述逆变舱系统内周侧安装有若干散热风扇，若干所述散热风扇的出风位置与升压变压器位置相适应，所述低压室内部分别安装有储能变流器、直流变换器、隔离变压器、双电源转换开关、UPS、BMS和配电柜，所述储能变流器和直流变换器均设置有若干台，所述低压室内周侧分设有隔离变压器、所述双电源转换开关、UPS、BMS和配电柜，所述隔离变压器与储能变流器位置相适应，所述双电源转换开关与双电源转换开关位置相适应；
所述逆变舱系统包括有250KW电池舱，所述双极液流储能以250KW电池舱为一个单元，接入直流变换器低压侧，经直流变换器升压后接入PCS直流侧，单台所述PCS功率500kW，一台PCS接入2台直流变换器，所述逆变舱内共4台PCS并联，组成2MW液流储能系统，所述双电源转换开关接入市电和系统内供电两种供电模式，所述BMS采集PCS、直流变换器、电能计量表和电池舱信息，完成本地集中控制和信息显示。
优选地，所述进线柜连接外部电网，所述进线柜内配置高压断路器和隔离开关，从而实现和电网的分断；所述计量柜内部集成有电能计量表，将采样的电能数据实时传送至后台；所述PT柜进行高压电压的测量，并提供测量表计的电压回路；所述出线柜与变压器室电性连接，将环网柜连接至升压变压器，起到分断作用。
优选地，所述直流变换器将直流电能变换成负载所需的电压或电流可控的直流电能，在实际应用中，由于双极液流电池的运行电压范围不在PCS运行电压范围区间，无法激活液流电池运行，将液流电池直流端接入直流变换器的低压侧，经过直流变换器调节将直流电源调节为适合PCS运行的电压，并且可以受BMS指令单独控制系统输出功率。
优选地，所述储能变流器连接于电池舱与电网之间，实现电能双向转换，并控制液流电池的充电和放电过程，进行交直流的变换。
优选地，所述双电源转换开关在两路电源之间进行可靠切换。
优选地，所述BMS集成电池数据采集和数据处理，PCS和DCDC功率控制，以及逆变舱开关状态采集和远程分合闸。
优选地，所述UPS提供稳定可靠的控制电源。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型用于双极液流储能的逆变舱系统，适用于大功率液流储能项目，通过集成升压变和环网柜，可直接接入10kV电网。
本实用新型用于双极液流储能的逆变舱系统，采用预制舱设计，内部接线预先在工厂内完成，缩短现场施工周期，便于运输和安装。
附图说明
图1为本实用新型用于双极液流储能的逆变舱系统的整体结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。在本实用新型的描述中，需要理解的是，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，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；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，除非另有明确的限定。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实用新型中的具体含义。
请参照图1所示，本实用新型为用于双极液流储能的逆变舱系统，逆变舱分为三个舱室，包括高压室、变压器室和低压室，高压室集成环网柜，包含进线柜、计量柜、PT柜、出线柜，进线柜用于连接外部电网，并配置高压断路器和隔离开关实现本系统和电网的分断，计量柜集成计量电能表，并将采样的电能数据实时传送至后台，PT柜实现高压电压的测量，并提供测量表计的电压回路，出线柜连接环网柜至升压变压器，主要起到分断作用；变压器室放置一台升压变压器，舱室四周配有散热风扇，保证变压器室的通风散热要求，低压室集成了储能变流器、直流变换器、隔离变压器、双电源转换开关、UPS、BMS和配电柜；双极液流储能系统以250KW电池舱为一个单元，接入直流变换器低压侧，经直流变换器升压后接入PCS直流侧；
本方案中单台PCS功率500kW，一台PCS接入2台直流变换器，舱内共4台PCS并联，可组成2MW液流储能系统，双电源开关接入市电和系统内供电，两种供电模式保证系统用电的可靠性，UPS主要为控制系统提供稳定优质的电源保证，BMS系统采集PCS、直流变换器、计量电能表、电池舱等信息，实现本地集中控制和信息显示；
直流变换器是将直流电能变换成负载所需的电压或电流可控的直流电能的电力电子装置，在实际应用中，由于双极液流电池的运行电压范围不在PCS运行电压范围区间，无法激活液流电池运行，将液流电池直流端接入直流变换器的低压侧，经过直流变换器调节将直流电源调节为适合PCS运行的电压，并且可以受BMS指令单独控制系统输出功率；
PCS是连接于电池系统与电网之间的实现电能双向转换的装置，可控制液流电池的充电和放电过程，进行交直流的变换；双电源转换开关为一种能在两路电源之间进行可靠切换的装置；BMS控制器集成了电池数据采集和数据处理，PCS和DCDC功率控制，以及逆变舱开关状态采集和远程分合闸功能；UPS提供稳定可靠的控制电源。
本方案中，BMS为电池管理系统，PCS为储能变流器，DCDC为直流变换器，UPS为在线不间断电源。
本方案中，双极液流储能系统通过减少每串电堆的数量，增加并联路数，再通过直流双向变换器调整直流电压接入储能变流器，实现系统稳定可控运行，可以较好保证电堆运行一致性，保证系统运行效率；
本实用新型逆变舱将直流变换器、储能变流器、升压变压器、环网柜、UPS、BMS、配电柜等设备集成在一个预制舱中，各个设备均在舱内完成柜间接线和调试，预制舱两侧设有吊装位置，可实现整机吊装，方便现场安装，缩短项目建设周期，该逆变舱分为三个舱室，高压室、变压器室和低压室，高压室集成环网柜，与上级10kV电网相连接，变压器室放置一台2.2MW 10kV升压变压器，低压舱集成直流变换器、储能变流器、UPS、BMS、隔离变压器柜、配电柜，实现对液流电池的数据的采集，数据分析，以及充放电控制。
实施例一
2MW储能逆变升压一体舱集成了直流变换器、储能变流器、升压变压器、环网柜、BMS、UPS、配电柜等设备，双极液流储能系统以250KW电池舱为一个的单元，2MW储能系统共计8个电池舱，依次分别接入储能逆变升压一体舱中8台250kW直流变换器，每两台直流变换器接入一台500kWPCS，共计台4PCS，4台500kW PCS交流侧接入2.2MW升压变压器低压侧，经变压器升压至10kV接入环网柜，最终由环网柜与外部10kV连接，组成功率为2MW的储能逆变升压系统。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.用于双极液流储能的逆变舱系统，其特征在于：包括高压室、变压器室和低压室三个舱室，所述高压室和低压室分别连接于变压器室两侧，所述高压室集成环网柜，内部包括有进线柜、计量柜、PT柜和出线柜，所述计量柜两侧分别设置有进线柜和PT柜，所述PT柜一侧设置有出线柜，所述变压器室内部安装有升压变压器，所述逆变舱系统内周侧安装有若干散热风扇，若干所述散热风扇的出风位置与升压变压器位置相适应，所述低压室内部分别安装有储能变流器、直流变换器、隔离变压器、双电源转换开关、UPS、BMS和配电柜，所述储能变流器和直流变换器均设置有若干台，所述低压室内周侧分设有隔离变压器、所述双电源转换开关、UPS、BMS和配电柜，所述隔离变压器与储能变流器位置相适应，所述双电源转换开关与双电源转换开关位置相适应；
所述逆变舱系统包括有250KW电池舱，所述双极液流储能以250KW电池舱为一个单元，接入直流变换器低压侧，经直流变换器升压后接入PCS直流侧，单台所述PCS功率500kW，一台PCS接入2台直流变换器，所述逆变舱内共4台PCS并联，组成2MW液流储能系统，所述双电源转换开关接入市电和系统内供电两种供电模式，所述BMS采集PCS、直流变换器、电能计量表和电池舱信息，完成本地集中控制和信息显示。
2.根据权利要求1所述的用于双极液流储能的逆变舱系统，其特征在于：所述进线柜连接外部电网，所述进线柜内配置高压断路器和隔离开关，从而实现和电网的分断；所述计量柜内部集成有电能计量表，将采样的电能数据实时传送至后台；所述PT柜进行高压电压的测量，并提供测量表计的电压回路；所述出线柜与变压器室电性连接，将环网柜连接至升压变压器，起到分断作用。
3.根据权利要求1所述的用于双极液流储能的逆变舱系统，其特征在于：所述直流变换器将直流电能变换成负载所需的电压或电流可控的直流电能。
4.根据权利要求1所述的用于双极液流储能的逆变舱系统，其特征在于：所述储能变流器连接于电池舱与电网之间，实现电能双向转换，并控制液流电池的充电和放电过程，进行交直流的变换。
5.根据权利要求1所述的用于双极液流储能的逆变舱系统，其特征在于：所述双电源转换开关在两路电源之间进行可靠切换。
6.根据权利要求1所述的用于双极液流储能的逆变舱系统，其特征在于：所述BMS集成电池数据采集和数据处理，PCS和DCDC功率控制，以及逆变舱开关状态采集和远程分合闸。
7.根据权利要求1所述的用于双极液流储能的逆变舱系统，其特征在于：所述UPS提供控制电源。
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Cited By (1)
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| CN120282401A (zh) * | 2025-06-06 | 2025-07-08 | 浙江晶科储能有限公司 | 功率变换装置、储能系统及用电设备 |
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