[发明专利]一种基于低压隔离电池单元的储能系统

说明书

本发明提供一种基于低压隔离电池单元的储能系统，所述系统包括至少两个低压隔离电池单元、一个双向DC/AC变换器、系统控制器、配电及保护单元；低压隔离电池单元由低压锂离子电池模块、高频隔离DC/DC变换器、熔断器、断路器、采集线束和功率继电器组成；每2个低压隔离电池单元串联形成一个升压单元接入直流母线；N个升压单元并联接入直流母线，独立运行，N为自然数；双向DC/AC变换器稳定直流母线电压并最终实现直流母线能量及交流电网间的双向能量流动。本发明的基于低压隔离电池单元的储能系统，将传统串联成组高压大容量储能系统划分为多个独立运行的低压小容量隔离单元，有利于提升电池模组容量可利用率，并提升了储能系统电气及电池安全性。

技术领域

本申请涉及锂电池储能领域，特别是一种基于低压隔离电池单元的储能系统。

背景技术

锂电池储能行业目前已处于大范围市场化应用临界点，主要用于工商业电价削峰填谷、发电侧电力二次调频调峰、与新能源发电结合解决弃光弃风等场合。同时，伴随电动汽车退运电池大规模出现，退运电池梯次利用也是储能行业新的关注点。

传统锂电池储能系统采用的技术方案为若干锂电池模组串联，组成电压较高的电池组串比如600~700V，100kWh，然后再多个组串并联，形成高压大容量直流系统，接入储能变流器直流端口，由储能变流器完成交直流电能双向转换。该技术方案简单，具成本优势，但该方案不足也较为明显：高压系统对安全防护要求较高，电击风险增大，短路能量较大，易造成严重事故；由于模组间SOC或容量必然存在差异，多模组串联系统导致容量实际利用率较低，且随运行时间加长愈加明显，对锂电池系统全生命周期电能吞吐量影响较大；更换串联系统中某些电池单体或模组，需确保新更换单体或模组SOC及容量与被更换目标基本一致，运维较为复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题，针对当前串联高压大容量储能系统安全系数较低、系统可利用率较低、维护不便的问题，本发明提出了一种基于低压隔离电池单元的储能系统，既可以让锂电池储能系统安全性能提升，又可提升储能系统容量实际利用率，还适用于退运电池模组级梯次利用，弥补了现有技术方案本身存在的缺点。本发明提供一种基于低压隔离电池单元的储能系统，所述系统包括至少两个低压隔离电池单元、一个双向DC/AC变换器、系统控制器、配电及保护单元；其中，

低压隔离电池单元由低压锂离子电池模块、高频隔离DC/DC变换器、熔断器、断路器、采集线束和功率继电器组成；

每两个低压隔离电池单元串联形成一个升压单元接入直流母线；N个升压单元并联接入直流母线，独立运行，N为自然数；

双向DC/AC变换器稳定直流母线电压并最终实现直流母线能量及交流电网间的双向能量流动。

进一步地，所述系统内设备可分离布置或集中布置。

进一步地，在同一个储能系统中允许多种类型锂电池混合应用。

进一步地，还可扩展大电流均衡装置，具备单元内部单体或模组间大电流主动均衡功能。

进一步地，其内部包含高频隔离变压器及DC/DC变换器并集成电池管理系统电路。

进一步地，一个升压单元内的2个低压隔离电池单元，运行于电流控制模式，具备直流母线自适应主动调节功能。

进一步地，具备与电池数据分析平台对接的功能，可通过有线或无线通讯方式上传储能系统运行数据并接受电池数据分析平台回传数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

基于低压隔离电池单元的储能系统通过高频隔离DC/DC变换器对锂电池模组进行独立功率控制及电气隔离，去除充放电过程中各锂电池模组电气耦合，将高电压大容量储能系统划分为若干低压隔离电池单元，适用于不同容量或SOC电池模组混合应用，提升了锂电池储能系统容量的利用率，并提升了储能系统安全性能，简化了日常运维工作量。