[发明专利]一种可扩展的组串式大规模储能系统

说明书

技术领域

本发明涉及储能系统，尤其涉及一种可扩展的组串式大规模储能系统。

背景技术

大规模储能技术是智能电网、电力调度、电网削峰填谷、调峰调频的关键技术。锂离子电池由于其具有能量密度高、自放电率低、放电电压平稳、循环寿命长等优点在多个领域得到了广泛的应用，在大规模储电系统中应用锂电池将成为技术发展的必然趋势。大规模储能系统需要几千只锂离子单体电芯通过串并联组成系统，任一单体发生故障都会对整个储能系统的运行造成影响，因此如何确保储能系统的安全、可靠、高效的运行，是大规模储能系统的关键技术。

同时，现有的储能系统都不是独立运作，在需要提高容量时需要将系统暂停运做，重新上设计，且子系统的接入会导致个电池组之间存在总电压差异，损坏高压器件。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种可扩展的组串式大规模储能系统，可以降低单体电芯故障对整个储能系统运行造成的影响，降低逆变器等器件的单一故障影响整个储能系统的运行，有效保证整个储能系统的安全稳定运行。

本发明揭示了一种可扩展的组串式大规模储能系统，由多个单簇储能系统并联而成， 每一簇储能系统由4~13个电池模组以及一个高压箱和逆变器串联而成，其中4~13个电池模组的电源正负端以及高压箱输入正负端依次串联形成回路，所述高压箱的输出正负端与逆变器的直流正负端连接，且各个电池模组及高压箱之间通过通信电源总线连接通信端口通信，高压箱与逆变器之间通过485总线通信，多簇储能系统的逆变器之间通过交流火线和交流零线实现并联连接。

所述电池模组具有直流正负输出端，2并16串单体电芯，多路电压采集模块，多路温度采集模块，主控单片机，主动均衡模块， CAN通信模块及保险丝，其中2并16串单体电芯正极串联保险丝与直流正输出端连接，多路电压采集模块对各个单体电芯的电压值进行采集，并发送至主控单片机，多路温度采集模块通过温度传感器对各个单体电芯的温度进行采集，并发送至主控单片机，主控单片机将各个单体电芯的电压值和温度值通过CAN通信模块发送至高压箱，同时接收高压箱发过来的控制信号，主控单片机根据接收的控制信号调节主动均衡模块对各个单体电芯进行升压或降压处理。

所述高压箱具有直流正负输入端，直流正负输出端，塑壳断路器，AC断路器，主继电器，预充继电器，预充电阻，交流/直流供电模块，主控管理模块及能量管理模块，其中塑壳断路器串联在直流输入端和直流输出端之间，预充继电器和预充电组串联后与主继电器并联，然后再串联在直流输入端和直流输出端之间，交流/直流供电模块的直流输入端连接直流正负输入端，输出端连接主控管理模块及能量管理模块，主控管理模块通过内置的继电器驱动模块控制主继电器和预充继电器，且通过内置的CAN通信模块与电池模组通信，以及与能量管理模块通信，所述能量管理模块通过内置的485通信模块与逆变器通信。

所述交流/直流供电模块内置有DC/DC模块和AC/DC模块，且DC/DC模块的输入端连接直流正负输入端，AC/DC模块输入端通过AC断路器连接电网。

所述主控管理模块内置有主控管理单片机，与主控管理单片机连接的电源转换模块，继电器驱动模块，CAN通信模块，电流传感器，交流/直流供电模块的输出端与电源转换模块连接，主控管理单片机通过CAN通信模块与电池模组及能量管理模块通信，电流传感器对输出电路的电流进行检测，并送入主控管理单片机。

所述能量管理模块内置有能量管理单片机，与能量管理单片机连接的电源转换模块，CAN通信模块及485通信模块，交流/直流供电模块的输出端与电源转换模块连接，能量管理单片机通过CAN通信模块与主控管理模块通信，通过485通信模块与逆变器通信。

塑壳断路器为双路高压塑壳断路器。

与现有技术相比，本发明的一种可扩展的组串式大规模储能系统，具有如下有益之处：

通常的大规模储能系统采用集中式方案，即多组电池系统直接在直流侧并联，外接一个250kw或500kw的大功率逆变器，无法保证不同并联电池组的均流性，易对高压器件和电芯造成损伤；本发明采用组串式方式，在逆变器的交流侧并联，通过逆变器主动调节充放电电流，可以很好的保证不同并联系统的电流均流性。

通常的大规模储能系统采用集中式方案，当任一单体电芯出现故障时，整套系统都必须停止工作；本发明采用组串式方案，当任一单体电芯出现故障时，可以断开此电芯所在簇的主继电器和高压塑壳断路器，切断充放电电路，保证其它簇继续工作。