非步入式储能组合机柜的单元舱级电能存储与配电系统的制作方法

本发明涉及非步入式储能机柜配电，尤其涉及非步入式储能组合机柜的单元舱级电能存储与配电系统。

背景技术：

1、分布式电化学储能是新型电力系统的核心支撑设备，广泛应用于工商业峰谷套利、台区配网负荷调节、光储微电网供电等场景，非步入式储能组合机柜因占地面积小、防护等级高、部署灵活，成为1mwh以下中小型储能场景的主流应用形态，近年来市场装机规模持续高速增长，行业对该类设备的运行安全性、故障隔离能力、运维便捷性、扩容灵活性的要求也持续提升。

2、当前主流的非步入式储能配电系统多采用整柜集中式架构，所有电芯模组并联接入统一的主配电回路，由整柜级电池管理系统（bms）统一采集所有电芯的运行参数，集中控制总回路的通断与功率调节。该架构的实现成本较低、控制逻辑简单，在小容量储能场景中应用较为广泛，但存在明显缺陷：单组电芯或支路发生故障时需触发整柜总开关跳闸，导致整体供电中断，系统可用率偏低；故障排查与处置需开启机柜门接触内部高压部件，非步入式机柜内部空间狭窄无人员操作余量，运维人员存在较高的触电风险；整柜共用消防灭火装置，火情触发后灭火剂会覆盖所有正常电芯模组，造成无故障设备的额外损毁，拉高运维成本。

3、部分半模块化非步入式储能系统将电芯组拆分为独立安装的模块，但配电回路仍共用核心保护器件，测控逻辑仍由整柜主控统一执行，无独立的单舱级控制能力。该架构相比集中式架构降低了模块更换难度，但仍存在不足：故障处置依赖主控下发指令，通信延迟或主控故障时会导致故障处置不及时，易引发故障蔓延波及相邻模块；系统扩容时需重新调试整柜主控的参数配置，扩容操作复杂耗时；并离网状态切换需整柜停机执行，无法适配对供电连续性要求较高的负载场景。

4、上述现有技术的缺陷已成为制约非步入式储能系统进一步推广应用的核心瓶颈，行业亟需可实现单舱级独立故障隔离、运维便捷、扩容灵活的电能存储与配电方案，以满足日益提升的分布式储能场景运行要求。

技术实现思路

1、本发明提出的非步入式储能组合机柜的单元舱级电能存储与配电系统，以解决上述现有技术中提到的现有非步入式储能配电系统故障易触发整柜停机、运维安全风险高、扩容及并离网切换操作复杂的问题。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：非步入式储能组合机柜的单元舱级电能存储与配电系统，包括非步入式机柜本体、总控单元、主配电回路以及多个设于非步入式机柜本体内且相互隔离的独立密封单元舱；

3、各独立密封单元舱内均设置储能电芯组、本地测控模块和舱级配电支路；各独立密封单元舱的舱级配电支路分别并联接入主配电回路，各本地测控模块分别与总控单元通信连接，每个本地测控模块对应连接同一独立密封单元舱内的储能电芯组与舱级配电支路；本地测控模块独立采集对应储能电芯组的运行参数与舱级配电支路运行参数，生成单舱电能调控指令并控制同一独立密封单元舱内舱级配电支路执行通断调控及功率调节操作；

4、总控单元汇总各独立密封单元舱的运行参数，基于机柜侧外部负荷及电网调度目标生成全局调度指令并下发至各本地测控模块，全局调度指令用于统一分配各独立密封单元舱充放电功率，调控非步入式机柜本体输出功率匹配外部负荷与电网调度目标；当对应独立密封单元舱的储能电芯出现故障、热异常或配电支路故障时，对应独立密封单元舱的本地测控模块直接切断同一独立密封单元舱内的舱级配电支路，基于独立密封单元舱的密封结构配合同一独立密封单元舱的舱级配电支路的分断动作，对故障独立密封单元舱形成电气隔离与物理隔热隔离。

5、优选的，每个独立密封单元舱内部还设置独立的温感探测组件与气溶胶灭火组件，温感探测组件与气溶胶灭火组件均电连接至同一独立密封单元舱内的本地测控模块，温感探测组件采集舱内温度参数并传输至本地测控模块，本地测控模块根据舱内温度参数生成火警处置指令，独立控制同一独立密封单元舱内的气溶胶灭火组件启动。

6、优选的，本地测控模块采集的储能电芯组运行参数包括电芯单体电压、电芯组总电压、电芯温度、电芯soc值、电芯soh值；舱级配电支路运行参数包括实时电流、实时功率、通断状态。

7、优选的，各独立密封单元舱的舱级配电支路与其余独立密封单元舱的舱级配电支路完全物理隔离；舱级配电支路上依次串联有防反接二极管、支路熔断器、双向dc/dc变换模块和直流断路器。

8、优选的，总控单元通过can总线与各本地测控模块通信连接，总控单元还预留有与上级电网调度平台、用户侧能量管理系统对接的通信接口，用于接收外部调度指令并上传整机汇总运行参数。

9、优选的，本地测控模块根据对应储能电芯组的运行参数与舱级配电支路运行参数检测出过压、过温、过流、短路故障中的任意一种时，无需等待总控单元指令，直接驱动同一独立密封单元舱内舱级配电支路的直流断路器断开，同时将故障信息发送至总控单元，其余独立密封单元舱保持正常充放电运行状态。

10、优选的，非步入式机柜本体的外侧壁对应各独立密封单元舱的位置均设置有独立快插运维接口，快插运维接口直接接入对应独立密封单元舱的舱级配电支路与本地测控模块。

11、优选的，电能调度状态下，总控单元基于接收的外部调度指令及各独立密封单元舱的电芯温度、电芯soc值、电芯soh值计算各独立密封单元舱的功率分配额度，将分配指令下发至对应本地测控模块，各本地测控模块独立调控对应双向dc/dc变换模块的输出参数，完成对应储能电芯组的充放电功率调节。

12、优选的，各舱级配电支路还设置有独立的并离网切换开关，总控单元将并离网切换指令下发至各本地测控模块后，各本地测控模块根据对应储能电芯组运行参数独立执行切换操作。

13、优选的，系统扩容时，新增独立密封单元舱接入主配电回路的回路预留接口以及总控单元的总线预留接口，总控单元识别新增独立密封单元舱的本地测控模块所上传的运行参数，完成新增独立密封单元舱的自动入网配置。

14、与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

15、本发明通过设置相互隔离的独立密封单元舱以及舱内储能电芯组、本地测控模块与舱级配电支路，本地测控模块可独立采集对应储能电芯组、舱级配电支路的运行参数，自主生成单舱电能调控指令完成通断调控及功率调节操作，总控单元汇总各独立密封单元舱的运行参数并结合机柜侧外部负荷、电网调度目标下发全局调度指令，统一分配各独立密封单元舱充放电功率以调控非步入式机柜本体输出功率匹配外部需求，二者协同兼顾单舱自主管控与整机统一调度，既降低总线传输负荷、缩短调控响应时延，又能适配峰谷套利、配网负荷调节等多元应用场景；当独立密封单元舱出现储能电芯故障、热异常或配电支路故障时，对应独立密封单元舱的本地测控模块可直接切断同一独立密封单元舱内的舱级配电支路，基于支路分断实现电气隔离并配合独立密封单元舱密封结构完成物理隔热隔离，将故障约束在单一独立密封单元舱内部，无需整柜跳闸停机，大幅提升系统连续运行可用率，同时故障处置全程无需人员进入机柜内部接触高压部件，从源头规避触电风险，也避免现有整柜消防方案下无故障设备被灭火剂污染损毁的问题，有效降低设备运维损耗与整体运营成本。