一种高容量交直流一体式移动储能舱的制作方法

本发明属于储能，具体公开一种高容量交直流一体式移动储能舱。

背景技术：

1、交直流一体式储能系统是将储能变流器（power conversion system, pcs）、电池系统、冷却系统、消防系统、电池管理系统（battery management system, bms）、能量管理系统（energy management system, ems）及辅助设备高度集成于一个预制舱体内的储能解决方案。相较于传统的分体式储能系统，交直流一体方案具有体积小、安装调试简便、系统效率高等优势，已成为当前电化学储能领域的重要发展方向。

2、目前，常见的交直流一体式储能舱外形多采用标准20ft或40ft定制集装箱作为承载舱体。以20ft集装箱式储能舱为例，通常配置10个电池簇，其在实际应用中存在以下问题和缺点：

3、第一，舱内空间利用率低、重心布局不合理、散热性能不佳。现有技术中，电池包通常分层排列于电池架上，pcs设备与电池系统并排布置或分置于舱体两端，未充分利用舱体高度方向的空间。这种布局方式导致电池包位置较高，整舱重心偏高，降低了运输和移动过程中的稳定性；同时，pcs设备在工作过程中产生大量热量，若布置位置通风散热条件不佳，将影响pcs的运行效率和长期可靠性；

4、第二，标准20ft集装箱储能舱的单舱容量有限。常规20ft储能舱通常仅能布置10簇左右电池，总容量难以满足日益增长的大容量需求，无法在有限空间内实现更高的能量密度，限制了移动储能场景下的供电能力和项目经济性；

5、第三，对外电气接入方式不便，无法满足快速部署需求。现有储能舱采用固定接线端子方式接入市电配电柜，现场接线操作繁琐、耗时较长，无法实现快速插接，难以满足应急供电、临时保电等需要快速响应的应用场景需求；

6、第四，舱体结构强度不足，难以适应长期移动运输工况。现有储能舱的结构设计主要满足静态安装或短途运输要求，在长期道路运输的交变载荷和振动冲击下，舱体及内部设备易产生疲劳损伤和松动，影响系统的可靠性和使用寿命。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中问题，本发明公开一种高容量交直流一体式移动储能舱，舱内垂直分层布局，将电池包设置于舱体底部、pcs设置于舱体内上端，在标准20ft集装箱内实现更高的单舱容量，通过配置快插接头和加强型舱体结构，实现快速接入和长期移动运输。

2、为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案：

3、一种高容量交直流一体式移动储能舱，包括集装箱结构的舱体，在舱体底部设置有储能系统，储能系统包括十二个电池簇，在舱体的上部设置有与所述电池簇对应设置的融合式储能变流器，所述融合式储能变流器直流侧的正负输入端与对应电池簇的正负极端子通过直流电缆连接，所述融合式储能变流器的交流侧输出端通过交流电缆并联后与交流接口模块连接，交流接口模块通过快插接头及外部电缆连接至市电配电柜，在舱体还设置有控制系统，控制系统包括电池管理系统和能量管理系统，电池管理系统与所述电池簇的信号采样端通过can总线或菊花链通信方式通信连接，用于实时采集各电池簇的电压、电流、温度及荷电状态参数，能量管理系统与电池管理系统通过rs485、can或以太网通信方式通信连接，用于根据电池管理系统上传的各电池簇状态参数以及外部输入的目标功率指令，向所述融合式储能变流器下发充放电控制指令，在放电模式下，融合式储能变流器将对应电池簇的直流电转换为400v交流电，汇流后经交流接口模块输出至市电配电柜，为负载供电；在充电模式下，外部交流电经各融合式储能变流器转换为直流电后对对应的电池簇进行充电。

4、进一步地，所述高容量交直流一体式移动储能舱，每个电池簇包括五个串联的1p52s 314ah磷酸铁锂电池包，同一电池簇的五个电池包沿舱体垂直方向一字排列或沿舱体水平方向一字排列，所述电池包通过电池支架固定安装于舱体底部的承载梁上表面。

5、进一步地，所述高容量交直流一体式移动储能舱，在舱体内设置有液冷系统，在所述电池包的底部分别设置有液冷板，液冷板通过液冷管路与液冷系统连接，冷却液在液冷板与液冷机组之间循环流动为电池包降温。

6、进一步地，所述高容量交直流一体式移动储能舱，所述融合式储能变流器固定安装于舱体顶部区域的安装支架上，安装支架通过连接件与舱体侧壁或顶板固定连接，所述融合式储能变流器配置有散热风扇和散热器，在舱体顶部对应所述融合式储能变流器的安装位置设置有通风百叶窗或强制排风装置。

7、进一步地，所述高容量交直流一体式移动储能舱，在舱体底部设置有加强型承载梁和加强筋，在舱体的侧壁和顶部分别设置有加强结构件。

8、进一步地，所述高容量交直流一体式移动储能舱，在舱体内设置有消防系统，消防系统包括探测器和灭火装置，探测器用于实时采集舱体内温度参数，探测器的信息输出端与电池管理系统连接通信连接，电池管理系统根据接收的舱体内温度参数向灭火装置的控制端发送灭火装置的启闭信号，探测器是温度传感器，灭火装置采用全氟己酮或气溶胶自动灭火装置。

9、进一步地，所述高容量交直流一体式移动储能舱，在舱体内设置有汇流柜，负责将所述融合式储能变流器输出的交流电能汇集至总母线，并完成电气保护与分配。

10、进一步地，所述高容量交直流一体式移动储能舱，在舱体内设置有照明设备和配电箱，配电箱用于为柜内照明设备、控制电路、散热风扇、散热器供电。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1.本发明通过将重量较大的电池包设置于舱体底部、将融合式pcs设备设置于舱体顶部的创新垂直分层布局，充分利用了舱体高度方向的空间，单舱容量和能量密度显著提升，在标准20ft集装箱内实现了12簇电池的布置，总容量达到1.5mw/3.13mwh，比常规20ft储能舱的10簇配置多出2簇，单舱容量提升约20%；

13、2.本发明将重量最大的电池包占整舱重量的70%以上设置在舱体底部，融合式pcs等较轻设备设置在顶部，整舱重心高度相比于电池包分层上置的常规方案显著降低，有效减少了运输过程中的倾覆风险，提高了移动运输的稳定性和安全性；

14、3.本发明将发热量大的融合式pcs设备独立设置于舱体顶部区域，利用顶部开阔的空间和良好的空气对流条件进行风冷散热，融合式pcs散热性能大幅改善，避免了融合式pcs热量对电池包的热影响，且散热效果优于将融合式pcs布置于舱内封闭空间或与电池混排的常规方案，提高了融合式pcs的运行效率和长期可靠性；

15、4.本发明在交流侧配置400v快插接头，通过公母头快速插接结构，无需工具即可实现储能舱与市电配电柜的电气连接与分离，现场接入时间从传统的数小时缩短至数分钟，快速部署能力大幅提升，大幅提升了应急供电、临时保电等场景下的快速响应能力；

16、5.本发明对标准20ft集装箱舱体进行了针对性的结构加强处理，底部设置加强型承载梁和加强筋，侧壁和顶部设置加强组件，使舱体能够承受长期道路运输过程中的交变载荷和振动冲击，保证内部设备的安装精度和运行可靠性，满足长期移动运输要求，扩大了储能舱的应用范围。