圆柱锂电池制作的集装箱储能电站的制作方法

1.本发明涉及一种圆柱锂电池制作的集装箱储能电站，属于锂电池储能电站领域。


背景技术：

2.储能是新能源浪潮下，能源结构调整、电力系统转型的关键支撑技术。锂电集装箱储能解决方案广泛应用于新能源发电接入和消纳，实现分布式发电与微电网储能，为电力系统调频调压，在配电系统升级改造中提供可靠的供电与电能质量。
3.锂电集装箱储能系统在储能电站市场布局中意义重大。目前，市场上集装箱储能系统多采用方形锂电池制作，圆柱锂电池较方形电池具有模组规格调整方便，散热性好，循环寿命更长等优点,因此圆柱锂电池制作集装箱储能电池系统具有独特的优势。
4.目前的圆柱锂电池制作的集装箱储能电站还没有规格化产品，该产品具有较大的市场推广潜力。


技术实现要素：

5.本发明提供一种圆柱锂电池制作的集装箱储能电站，解决圆柱电池模组多簇组合时圆柱单体电芯数量多配组难问题。
6.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：圆柱锂电池制作的集装箱储能电站，包括集装箱箱体和圆柱电池单元，所述集装箱箱体在内部分为处于两侧的电池仓和中间的控制仓，所述控制仓内设有电池管理系统bms、能量管理系统ems、消防系统、储能交流器pcs，所述多个圆柱电池单元以分为两排，两排圆柱电池单元之间留有箱内走廊风道；所述圆柱电池单元为抽屉式框架，抽屉式框架前侧内部为层叠布置的圆柱电池模组，抽屉式框架后侧为主散热风道。
7.作为优选，圆柱电池模组串联后接入高压负载输出盒，圆柱电池模组中每个圆柱锂电池的正极和负极分别接入电池管理单元中，圆柱电池模组中设有温度传感器，温度传感器接入电池管理单元中，电池管理单元采集圆柱锂电池的电压、内阻和温度数据，同一圆柱电池单元中的所有圆柱电池模组的电池管理单元接入电池管理系统中。
8.作为优选，所有圆柱电池单元的电池管理系统接入能量管理系统中。
9.作为优选，圆柱电池模组为很多个圆柱单体电芯使用支架组装成一个模组，一个模组的圆柱单体电芯全部为并联，圆柱单体电芯之间留有间隙作为模组内部风道，模组内部风道与圆柱电池单元后部的主散热风道相联通。
10.作为优选，圆柱电池单元的抽屉式框架后部设有竖向的主散热风道在上部通入外部冷气，主散热风道与每层的圆柱电池模组间设有模组风道，模组风道联通圆柱电池模组内的圆柱单体电芯间间隙及主散热风道，圆柱电池单元的圆柱电池模组在抽屉式框架的前侧面为开放结构。
11.作为优选，圆柱电池单元的上下相邻圆柱电池模组之间设有气凝胶，气凝胶隔绝
相邻圆柱电池模组之间的热量。
12.作为优选，圆柱电池模组的前侧设置串联端口，圆柱电池模组的内的圆柱单体电芯正负极并联后在连接于所述串联端口，圆柱电池单元的圆柱电池模组的正极串联端口与相邻的圆柱电池模组的负极串联端口通过断路器相连，断路器遇到异常电流会断开。
13.作为优选，模组风道与圆柱电池模组的模组内部风道之间设有电磁阀，电磁阀控制模组风道通断，电池管理单元检测圆柱电池模组温度，并将温度反馈给电池管理系统，电池管理系统控制电磁阀开关，从而控制模组风道的通断对圆柱电池模组进行温度调节。
14.作为优选，多层抽屉式框架的圆柱电池单元在集装箱内左右排布，两排圆柱电池单元之间为箱内走廊风道，并作为维修及安装通道，控制仓与电池仓之间设有隔离墙，隔离墙上设防火门，电池仓相对集装箱箱体中间的控制仓对称布置。
15.本发明采用圆柱锂电池制作集装箱储能电池，多簇组合解决圆柱电芯单体数量多配组难问题；电芯支架组装，一字排列，推拉式安装，方便串联操作及维护；独立风道配合单体支架组装有效增加散热空间；串与串之间气凝胶隔热，防止相邻单元热量影响。
附图说明
16.图1是本发明的圆柱锂电池制作的集装箱储能电站去除顶盖后的立体图，图2是本发明的圆柱锂电池制作的集装箱储能电站内部俯视图，图3是本发明的圆柱锂电池制作的集装箱储能电站前侧面剖切图，图4是本发明的圆柱锂电池制作的集装箱储能电站内的圆柱电池单元的立体图，图5是本发明的圆柱锂电池制作的集装箱储能电站内的圆柱电池单元的侧面剖切图，图6是本发明的圆柱电池单元中圆柱电池模组的俯视图，图7是本发明的圆柱电池单元中圆柱电池模组的前侧面图，图8是本发明的圆柱电池单元中圆柱电池模组的左侧面图，图9是本发明的圆柱电池单元中圆柱电池模组的电路连接关系图。
17.附图标记：1、集装箱箱体，2、圆柱电池单元，3、电池仓，4、控制仓，5、电池管理系统，6、能量管理系统， 7、消防系统，8、储能交流器， 9、抽屉式框架，10、圆柱电池模组，11、主散热风道，12、高压负载输出盒，13、电池管理单元，14圆柱单体电芯，15、支架，16、间隙，17、模组风道，18、气凝胶，19、串联端口，20、断路器，21、防火门，22、隔离墙，23箱内走廊风道。
具体实施方式
18.下面对本发明的具体内容进行进一步的说明：本发明圆柱锂电池制作的集装箱储能电站，用于电能的储存，以在停电或用电高峰提供电能。
19.本发明的结构如图1
‑
图3所示，包括集装箱箱体1和圆柱电池单元2。集装箱箱体1为金属箱体结构。
20.本发明中的集装箱箱体1在内部分为处于两侧的电池仓3和中间的控制仓4。具体的所述控制仓4内设有电池管理系统bms、能量管理系统ems、消防系统、储能交流器pcs。电
池管理系统bms、能量管理系统ems、消防系统、储能交流器pcs呈横竖两排布置在控制仓中。控制仓4与电池仓3之间设有隔离墙，集装箱箱体1的控制仓与外界相联通设防火门，电池仓3相对集装箱箱体1中间的控制仓4对称布置。
21.如图1
‑
3所示，集装箱箱体1的电池仓3中设置很多个圆柱电池单元2，圆柱电池单元2分为两排，两排圆柱电池单元2之间留有箱内走廊风道。圆柱电池单元2在集装箱的内电池仓3左右排布，两排圆柱电池单元2之间箱内走廊风道还并作为维修及安装通道。维修及安装通道还能用于控制及交流输出系统安装，方便布线。
22.对圆柱电池单元2的结构进行说明，如图4、5和图6圆柱电池单元结构图。圆柱电池单元2为抽屉式框架9，抽屉式框架9前侧内部为层叠布置的圆柱电池模组10，电池模组从上往下排列于抽屉式框架内，由于一串为一个模组，有效降低了模组的重量，推拉式安装，操作方便。与方形电池的多串结构模组相比，具有重量轻，安装维护方便的优点。
23.圆柱电池单元2的抽屉式框架9后部设有竖向的主散热风道11在上部通入外部冷气，主散热风道11与每层的圆柱电池模组10间设有模组风道17，模组风道17联通圆柱电池模组10内的圆柱单体电芯14间间隙及主散热风道11，圆柱电池单元2的圆柱电池模组10在抽屉式框架9的前侧面为开放结构。
24.圆柱电池单元2的上下相邻圆柱电池模组10之间设有气凝胶18，气凝胶18包裹住圆柱电池模组10，气凝胶18隔绝相邻圆柱电池模组10之间的热量传递，达到有效隔热目的。气凝胶18预留出风道，保证电池模组的温度仅与自身的工作状态有关，不受周边电池模组的影响，另外气凝胶包裹也能有效防止电池模组热失控进而影响周边电池模组，同时气凝胶也能起到灭火的作用。
25.模组风道17与圆柱电池模组10的模组内部风道之间设有电磁阀，电磁阀控制模组风道17通断，电池管理单元13检测圆柱电池模组10温度，并将温度反馈给电池管理系统5，电池管理系统5控制电磁阀开关，从而控制模组风道17的通断对圆柱电池模组10进行温度调节。
26.对圆柱电池单元2内部的圆柱电池模组连接关系进行说明，如图9为圆柱电池单元中圆柱电池模组的电路连接关系图。
27.圆柱电池模组10串联后接入高压负载输出盒，圆柱电池模组10中每个圆柱锂电池的正极和负极分别接入电池管理单元13中，圆柱电池模组10中设有温度传感器，温度传感器接入电池管理单元13中，电池管理单元13采集圆柱锂电池的电压、内阻和温度数据，同一圆柱电池单元2中的所有圆柱电池模组10的电池管理单元13接入电池管理系统5中。电池管理单元13监测每一个圆柱电池模组的温度，最大程度保证电池模组处于适宜工作温度范围及整个系统温度的一致性。
28.圆柱电池单元2的电池管理系统5接入能量管理系统6中。电池管理系统5采用双向主动均衡方式，能够提高电池模组整体一致性。
29.如图6、7和8的圆柱电池模组结构图。
30.圆柱电池模组10为很多个圆柱单体电芯14使用支架组装成一个模组，一个模组的圆柱单体电芯14全部为并联，因此电芯光身组合无安全隐患。圆柱单体电芯14之间留有间隙作为模组内部风道，且能增加电芯散热面积。模组内部风道与圆柱电池单元2后部的主散热风道11相联通，大大提高模组整体的散热效果。
31.圆柱电池模组10的前侧设置串联端口，圆柱电池模组10的内的圆柱单体电芯14正负极并联后在连接于所述串联端口，圆柱电池单元2的圆柱电池模组10的正极串联端口与相邻的圆柱电池模组10的负极串联端口通过断路器相连，断路器遇到异常电流会断开。异常排除后又可人工恢复连接，既可防止电流异常损坏电池系统，也提高了局部检修的便捷性。串联端口外漏且一字排列，接线十分方便。
32.本发明采用圆柱锂电池制作集装箱储能电池，多簇组合解决圆柱电芯单体数量多配组难问题；电芯支架组装，一字排列，推拉式安装，方便串联操作及维护；独立风道配合单体支架组装有效增加散热空间；串与串之间气凝胶隔热，防止相邻单元热量影响。