CN224068388U - 一种储能系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及储能设备技术领域，具体涉及一种储能系统。本实用新型通过对高压箱和PCS的连接方式结合设计，可以减少高压箱和PCS之间连接的所需的线材。减少线材一方面降低了线缆采购和安装的成本，另一方面也减小了储能系统因大量连线而占用的空间，从而有效降低了储能系统的体积。而且，连线的减少使得安装过程更加简便，维护时排查故障也更加容易，提高了安装维护的效率。此外，根据安装需要选择将高压箱与PCS沿第一方向或第二方向电连接，可以适应不同的安装环境，从而解决了现有储能系统的空间适用性差的技术问题。

Description

一种储能系统

技术领域

本实用新型涉及储能设备技术领域，具体涉及一种储能系统。

背景技术

在储能技术不断发展的当下，储能一体机中的高压箱作为关键部件，其与PCS(Power Conversion System，储能变流器)以及电池簇的连接和协同工作对于整个储能系统的性能至关重要。

传统的储能系统中，高压箱和PCS通常是独立设置，然后通过较长的连线进行连接。这种连接方式存在诸多问题，一方面，较长的连线增加了系统的成本，包括线缆本身的采购成本以及安装过程中的人工成本等；另一方面，大量的连线使得储能系统的体积增大，在一些对空间有限制的应用场景中，如特定场所的储能电站建设，空间的占用成为了一个亟待解决的问题。同时，复杂的连线也增加了安装和维护的难度，在出现故障时，排查问题的难度增大，影响了储能系统的高效稳定运行。

此外，不同应用场景对于储能系统的外形尺寸有不同的要求。例如，在一些高度受限的场景中，传统的储能系统布局可能无法满足安装需求；而在一些宽度受限的场景下，现有的结构也难以适应。因此，需要一种新的技术方案来解决这些问题，优化储能系统的设计，以满足不同场景的需求，提高储能系统的适用性和性能。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种储能系统，解决了现有储能系统的空间适用性差的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本实用新型提供了一种储能系统，包括相互电连接的高压箱和PCS；

所述高压箱与所述PCS沿第一方向或第二方向电连接，且所述高压箱与所述PCS的一个侧面连接，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

在一种可能的实现方式中，所述高压箱包括壳体，以及设置在所述壳体内的BCU和辅助电源，所述BCU与所述辅助电源电连接。

在一种可能的实现方式中，所述高压箱与所述PCS沿第一方向电连接时，所述BCU和所述辅助电源在所述壳体内沿所述第二方向设置。

在一种可能的实现方式中，所述高压箱与所述PCS沿第二方向电连接时，所述BCU和所述辅助电源在所述壳体内沿所述第一方向设置。

在一种可能的实现方式中，所述储能系统还包括电池簇，所述电池簇通过所述高压箱与所述PCS电连接。

在一种可能的实现方式中，所述高压箱还包括设置在所述壳体上的两个连接端口，所述BCU与所述辅助电源均与所述连接端口电连接。

在一种可能的实现方式中，所述电池簇与一个所述连接端口电连接，所述PCS与另一个所述连接端口电连接。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，通过对高压箱和PCS的连接方式结合设计，可以减少高压箱和PCS之间连接的所需的线材。减少线材一方面降低了线缆采购和安装的成本，另一方面也减小了储能系统因大量连线而占用的空间，从而有效降低了储能系统的体积。而且，连线的减少使得安装过程更加简便，维护时排查故障也更加容易，提高了安装维护的效率。此外，根据安装需要选择将高压箱与PCS沿第一方向或第二方向电连接，可以适应不同的安装环境，从而解决了现有储能系统的空间适用性差的技术问题。

附图说明

图1为本申请实施例提供的高压箱的电气拓扑图。

图2为本申请实施例提供的一种高压箱的结构示意图。

图3为本申请实施例提供的一种高压箱的内部结构示意图。

图4为本申请实施例提供的另一种高压箱的内部结构示意图。

1、高压箱；11、壳体；12、辅助电源；13、BCU；14、连接端口。

具体实施方式

为解决上述技术问题，本发明提供了一种储能系统，现结合附图对本发明的技术方案及实施例作详细说明。

参看图1，以下是高压箱中所含的主要部件及其功能介绍：

直流断路器(DC Circuit Breaker)

功能：在过流、短路等故障情况下，自动切断电路，保护系统安全。手动操作断路器，便于维护和检修。

特点：1、高断流能力，快速响应。2、具备过流保护和短路保护功能。

熔断器(Fuse)

功能：在过流情况下熔断，保护电路和设备。作为后备保护，与断路器配合使用。

特点：快速熔断，响应时间短。一次性使用，需更换。

交流和直流母线排(Busbar)

功能：连接电池簇、PCS和其他电气部件，实现电能传输。提供低阻抗、高导电性的电气连接。

特点：高导电性材料(如铜或铝)，低发热，高可靠性。

BCU：

BCU是电池管理系统(BMS)的核心控制单元，通常与BMU(Battery ManagementUnit，电池管理单元)或其他子模块协同工作。BCU的主要职责是对电池组的运行状态进行实时监控、数据采集、分析和控制，确保电池组的安全、可靠和高效运行。

端子排(也称为接线端子排或端子板)，主要用于实现电气线路的连接、分配和管理。具有简化布线、提升安全性、支持信号传输、便于维护和扩展等多重作用。通过合理设计和选材，端子排能够有效支持储能系统的高效、稳定运行。

辅助电源作用为：

1、为控制与管理系统供电

支持电池管理系统(BMS)：BMS需要实时监测电池的电压、电流、温度等参数，计算电池的剩余容量(SOC)和健康状态(SOH)，并进行电池均衡等操作，辅助电源为其提供稳定的电力，确保这些功能的正常实现。

保障能量管理系统(EMS)：EMS负责整个储能系统的优化及调度决策，需要持续运行并与其他组件进行信息交互，辅助电源为其运行提供可靠的电力支持，使其能及时准确地发送控制指令。维持储能变流器(PCS)的控制电路：PCS的控制电路需要稳定的电源来实现对储能电池组充放电过程的精确控制以及交直流的变换功能，辅助电源可保证其控制电路的稳定工作。

2、确保系统的安全与保护功能支持保护电路：电化学储能系统中的过压、过流、短路等保护电路需要时刻处于工作状态，以监测系统的运行状况，辅助电源为这些保护电路提供电力，使其能够在异常情况发生时迅速做出反应，切断电路或采取其他保护措施，保护设备和人员安全。驱动散热系统：系统运行过程中会产生热量，尤其是在大功率充放电时，散热问题更为突出。辅助电源为散热风扇或其他散热设备供电，保证系统在合适的温度范围内运行，防止因过热导致电池性能下降、寿命缩短甚至出现安全隐患。

3、提供应急备用电源：在主电源出现故障或停电的情况下，辅助电源可以作为应急电源，为关键的控制设备和通信设备等提供临时电力，确保系统能够进行安全的关机操作或维持必要的监测功能，防止数据丢失和设备损坏。

改善电能质量稳定电压：辅助电源可以通过稳压电路等方式，为系统中的各个组件提供稳定的电压输出，减少电压波动和纹波，保证设备的稳定运行，提高系统的整体性能。

4、为通信设备供电：电化学储能系统需要与外部的监控中心、电网调度等进行通信，辅助电源为通信模块、路由器等设备提供电力，保证通信的畅通，使系统的运行数据能够及时上传，同时也能接收外部的控制指令。

5、助力监测设备运行：系统中的各种传感器、监测仪表等需要电源来工作，辅助电源为它们提供能量，使其能够实时监测系统的运行参数，为系统的管理和维护提供数据支持。

直流继电器

主要用于电路的通断控制、系统保护、电气隔离和自动化控制。

电压/电流采集设备

可以是霍尔、CT或者分流器，用于实时监测电流大小，为系统控制、保护和管理提供数据支持。

下面通过具体实施例详细描述本发明，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

需要说明的是，本申请中的第一方向指的是高压箱1或PCS的厚度方向，第二方向指的是高压箱1或PCS的高度方向。图中，第一方向表示为a方向，第二方向表示为b方向。PCS在结构图中并未示出。

如图2至图4所示，高压箱1与PCS沿第一方向或第二方向电连接，且高压箱1与PCS的一个侧面连接，第一方向与第二方向相互垂直。高压箱1包括壳体11，以及设置在壳体11内的BCU13和辅助电源12，BCU13与辅助电源12电连接。高压箱1与PCS沿第一方向电连接时，BCU13和辅助电源12在壳体11内沿第二方向设置。高压箱1与PCS沿第二方向电连接时，BCU13和辅助电源12在壳体11内沿第一方向设置。储能系统还包括电池簇(图中未示出)，电池簇通过高压箱1与PCS电连接。高压箱1还包括设置在壳体11上的两个连接端口14，BCU13与辅助电源12均与连接端口14电连接。电池簇与一个连接端口14电连接，PCS与另一个连接端口14电连接。

参看图2和图3，在一种实施例中，当面对一个储能系统高度受限的项目时，高压箱1和PCS沿第一方向电连接，BCU13和辅助电源12在壳体11内沿第二方向设置，即采用左右结构的高压箱1与PCS结合设计。

首先，根据项目需求确定PCS和高压箱1的具体规格和参数，确保电池簇的输出电压和电流与高压箱1的输入规格匹配，高压箱1的输出电压和电流与PCS的输入规格匹配。

在安装过程中，将PCS安装在左边，高压箱1安装在右边(或者反之)，通过合理的布线，使用直流电缆将电池簇连接到高压箱1的输入端，使用直流母线将高压箱1的输出端连接到PCS的直流输入端。在连接过程中，严格按照电气安装规范进行操作，确保连接的稳定性和安全性。

安装完成后，高压箱1开始发挥其功能。在电能分配方面，当电池簇充满电且有负载需要供电时，高压箱1将电池簇的电能分配到PCS，PCS经过功率转换后为负载提供合适的电力；当电池簇电量不足时，高压箱1将PCS从电网获取的电能分配到电池簇进行充电。

在电气保护方面，当系统检测到过压情况时，直流断路器迅速切断电路，防止过高的电压对设备造成损坏；当出现过流情况时，熔断器熔断，同样起到保护作用。

监控与通信方面，通信模块BCU13实时采集电压、电流、温度等参数，并将这些数据发送给BMS和PCS。BMS根据这些数据对电池簇进行管理，如调整充电和放电策略；PCS则根据这些数据调整自身的工作状态，确保整个储能系统的稳定运行。

如图4所示，在另一种实施例中，对于宽度受限的场景，高压箱1和PCS沿第二方向电连接，BCU13和辅助电源12在壳体11内沿第一方向设置，即采用上下结构的高压箱1与PCS结合设计。安装时，将PCS安装在上方，高压箱1安装在下方(或者反之)，同样按照规范进行电池簇与高压箱1、高压箱1与PCS的连接。在运行过程中，各部件和功能的工作原理与左右结构类似，只是在布局上适应了宽度受限的特点。

通过以上具体实施方式，本实用新型的储能系统的高压箱1与PCS结合结构能够在不同的应用场景中发挥优势，实现减少连线、降低成本、减小体积以及便于安装维护的目的，提高储能系统的整体性能和适用性。

首先，通过高压箱1与PCS的结合设计，减少了两者之间的连线，直接降低了线缆的采购成本和安装成本。线缆数量的减少也降低了因线缆故障导致的系统故障概率，提高了系统的可靠性。

其次，减小了储能系统的体积。在当今土地资源日益紧张的情况下，无论是储能电站的建设还是在其他场所的储能应用，减小体积都具有重要意义。更小的体积意味着可以在有限的空间内安装更多的储能设备，或者在特定空间内能够顺利安装储能系统，提高了空间利用率。

再者，在安装维护方面，连线的减少使得安装过程更加简便快捷，减少了安装时间和工作量。在维护时，由于连线数量减少，排查故障更加容易，能够快速定位和解决问题，降低了维护成本和停机时间，提高了储能系统的运行效率。

最后，针对不同应用场景提供的左右结构和上下结构两种布局方式，大大提高了储能系统的适应性。能够满足高度受限或宽度受限等不同场景的需求，拓宽了储能系统的应用范围，推动了储能技术在更多领域的应用和发展。

综上所述，本实用新型的储能系统的高压箱1与PCS结合结构在成本、体积、安装维护以及应用适应性等方面都具有明显的优势，具有良好的应用前景和推广价值。

以上所描述的仅为本发明的较佳实施例，上述具体实施例不是对本发明的限制。在本发明的技术思想范畴内，可以出现各种变形及修改，凡本领域的普通技术人员根据以上描述所做的润饰、修改或等同替换，均属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种储能系统，其特征在于，包括相互电连接的高压箱和PCS；

所述高压箱与所述PCS沿第一方向或第二方向电连接，且所述高压箱与所述PCS 的一个侧面连接，所述第一方向与所述第二方向相互垂直。

2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述高压箱包括壳体，以及设置在所述壳体内的BCU和辅助电源，所述BCU与所述辅助电源电连接。

3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述高压箱与所述PCS沿第一方向电连接时，所述BCU和所述辅助电源在所述壳体内沿所述第二方向设置。

4.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述高压箱与所述PCS沿第二方向电连接时，所述BCU和所述辅助电源在所述壳体内沿所述第一方向设置。

5.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括电池簇，所述电池簇通过所述高压箱与所述PCS电连接。

6.根据权利要求5所述的储能系统，其特征在于，所述高压箱还包括设置在所述壳体上的两个连接端口，所述BCU与所述辅助电源均与所述连接端口电连接。

7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述电池簇与一个所述连接端口电连接，所述PCS与另一个所述连接端口电连接。