储能电池集装箱系统的制作方法

1.本发明属于一种储能控制系统，涉及一种储能电池集装箱系统。


背景技术：

2.储能集装箱是目前较为常见的一种储能应用系统，例如，cn201510554037.3所公开的一种用于储能电池集装箱的电气结构，其包含：电池组件；辅助设备；汇流柜，所述的电池组件与所述汇流柜连接，所述汇流柜连接外部pcs，再通过pcs由隔离变压器接入交流电网；所述的汇流柜还连接所述的辅助设备；外部后台监控，其分别连接所述的汇流柜以及pcs。其优点是：其通过电池管理系统有效延长电池使用寿命，并提升整个储能电池集装箱的安全系数。其中pcs即储能变流器，英译：power conversion system，可控制蓄电池的充电和放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。pcs 由 dc/ac 双向变流器、控制单元等构成。pcs 控制器通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。 pcs 控制器通过 can 接口与 bms 通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。
3.又例如，cn202022650273.4所公开一种可快速更换的标准船用集装箱电池系统，包括：箱体、电池模块、通风模块、消防模块、电池管理模块、控制模块、和磁力电缆插头；箱体的侧壁设有至少一个通风窗，箱体的底部设有盖板孔，用于容纳船上的集线插座；电池模块包括多组电池单元；通风模块包括多台通风装置；电池管理模块连接电池模块；控制模块用于获取通风模块、消防模块和电池管理模块的工作数据，并控制通风模块、消防模块和电池模块的工作状态，控制模块包括数据输出端，数据输出端用于输出工作数据；磁力电缆插头对接集线插座上的不同插孔。但是现有技术在状态检测、防火隔离、充电放电同步、成本控制等各方面仍有较大的改进余地的问题。


技术实现要素：

4.本发明解决了现有技术但是现有技术状态检测、防火隔离、充电放电同步、成本控制等各方面仍有较大的改进余地的问题，提供一种储能电池集装箱系统。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种储能电池集装箱系统，接收外置直流电源和外置交流电源，包括位于集装箱箱体内的直流变换单元、交直流变换单元、直流母线、若干功率控制器、若干电池组以及逆变输出单元，所述直流变换单元的输入端与外置直流电源的输出端连接，所述交直流变换单元的输入端与外置交流电源的输出端连接，所述直流变换单元的输出端以及交直流变换单元的输出端均通过直流母线与所述的逆变输出单元连接，所述的电池组分别通过对应的功率控制器与所述的直流母线连接；所述的集装箱箱体内通过防火隔离板进行隔离，集装箱箱体内隔离有若干个电池防火隔仓，每个电池防火隔仓内至少放置有一组电池组，每个电池防火隔仓内还配备有空调蒸发器和循环风机，所述的空调蒸发器与所述的空调机组连接，所述空调蒸发器位于所述电池防火隔仓
的顶端且对准电池组，两个循环风机分为前循环风机和后循环风机，所述前循环风机和后循环风机位于同一垂线上，且所述前循环风机安装于空调蒸发器的侧边，所述前循环风机安装于电池组的前方，前循环风机和后循环风机之间形成风道，所述空调蒸发器和后循环风机之间形成风道，所述后循环风机为侧面进风的循环风机。
6.本发明中，直流变换单元、交直流变换单元、直流母线、若干功率控制器、若干电池组以及逆变输出单元能够适应一般储能电池集装箱系统的需要，其中，直流变换单元可以用于连接太阳能电池系统以及光伏阵列，以及类似的dc输入电源，而交直流变换单元则可以针对风力发电机等其他交流能源系统进行变换，电池组可以是由电池簇串联连接，电池组通过功率控制器与直流母线连接，可以实现一次性并网，充电放电同步；其中，使用时首次并网时，在所有电池组都具有放电条件下，利用大功率二极管理单向放电条件，同时放电；在每簇电流差值小于10a，闭合充电继电器；当充电电流超过限定阀值时，切断充电继电器(带载切断)，本发明中电池1次性并网后，所有接触器保持闭合工作状态。为增加本发明的防火性能，配合周边由防火板构成循环风道，使得电池箱内风机形成双独立循环风道，温度控制范围：35℃
±
15℃。
7.作为优选，所述所的逆变输出单元包括变压器、若干储能变流器、电池系统输出控制柜，所述电池系统输出控制柜内配置有若干个相同的独立控制单元，每组电池组均与对应的功率控制器连接，电池组连接电路的中间线、总负输出线和总正输出线与直流母线对应的中间线、总负输出线和总正输出线连接，直流母线与电池系统输出控制柜内的独立控制单元连接，每个独立控制单元均与一个独立的储能变流器连接，所有的储能变流器与变压器连接，由变压器进行输出。本发明中，每个独立控制单元均与一个独立的储能变流器连接实现独立控制，在防火需求中，可以进行合理切断。
8.作为优选，所述变压器为双分列变压器，双分列变压器对应连接有四个平均分布连接的储能变流器，所有的储能变流器型号均相同。
9.作为优选，每个储能变流器通过一个独立控制单元与一条直流母线连接，每条直流母线分别通过若干相同的功率控制器连接有对应数量的电池组，所有的电池组结构均相同的。
10.作为优选，所述功率控制器包括电池组连接电路、电池组管理控制盒bcms以及电池组电流传感器，所述电池组电流传感器检测电池组的连接线上的电流，所述电池组电流传感器的输出端与电池组管理控制盒bcms的输入端连接，所述电池组管理控制盒bcms的控制端对电池组连接电路中的开关元件进行控制，所述电池组通过电池组连接电路与对应的直流母线电连接。
11.作为优选，所述电池组连接电路包括直流断路器cz-0、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、断路器cz-1、快速熔断器f、接触器cz-2、接触器cz-3、接触器cz-4以及接触器cz-5，电池组的负极通过一个快速熔断器f与接触器cz-5的静触点以及二极管d1的阳极连接，二极管d1的阴极与接触器cz-5的动触点、二极管d2的阴极以及接触器cz-4的静触点连接，二极管d2的阳极与接触器cz-4的动触点以及直流断路器cz-0的第一静触点连接，直流断路器cz-0的第一动触点连接直流母线的总负输出线；电池组的正极通过一个快速熔断器f与接触器cz-2的静触点以及二极管d4的阳极连接，二极管d4的阴极与接触器cz-2的动触点、二极管d3的阴极以及接触器cz-3的静触点
连接，二极管d3的阳极与接触器cz-3的动触点以及直流断路器cz-0的第三静触点连接，直流断路器cz-0的第三动触点连接直流母线的总正输出线；电池组的中部通过一个快速熔断器f与接触器cz-1的静触点连接，接触器cz-1的动触点与直流断路器cz-0的第二静触点连接，直流断路器cz-0的第二静触点连接直流母线的中间线。
12.作为优选，所述直流断路器cz-0为整定电流630a的3线直流断路器、所述二极管d1、所述二极管d2、所述二极管d3、所述二极管d4均为最大工作电流800a的防互充大功充二极管，接触器cz-2、接触器cz-3、接触器cz-4以及接触器cz-5为约定不发热电流800a的相同型号的接触器，所述的快速熔断器f均为15s限流650a的快速熔断器。
13.作为优选，所述独立控制单元内均包括有对应的esmu、断路器和快速熔断器，所述断路器由对应的esmu进行控制，所述直流母线依次通过快速熔断器和断路器后与储能变流器连接，所述esmu的输入端接收断路器的分励信号以及断路器的反馈信号，所述esmu的输入端还接收有储能电池集装箱系统内的急停输入信号、消防输入信号以及储能变流器急停信号，所述esmu通过can总线与储能电池集装箱系统输出控制柜内的其他控制单元的esmu通信连接，所述esmu还通过can总线与对应电池组的电池组管理系统控制盒bcms连接，所述esmu通过rs485总线分别与空调机组以及储能变流器连接，所述esmu通过lan口与电网管理的能源管理系统ems连接。进一步的，急停输入信号可以是人工输入信号，也可以是电流传感器超过阈值之后的触发信号，本发明中的消防输入信号可以是集装箱内配置的消防装置，此处的消防装置根据国家规范要求存在有消防信号，此信号即为消防输入信号，储能变流器急停信号为储能变流器pcs中自带的控制信号。
14.作为优选，所有电池防火隔仓配置在一个独立的电池仓内，所述变输出单元中的变压器配置在一个独立的第二高压仓内，所述若干储能变流器以及电池系统输出控制柜配置在另一个独立的第一高压仓内，所述储能电池集装箱系统内的空调机组配置在一个独立的控制仓内。进一步的，作为配套，还可以配置控制仓，空调机组、中控柜以及给各类控制器供电的控制电源都可以配置在控制仓内。
15.作为优选，所述高压仓内配置的储能变流器分别通过一组直流母线与电池系统输出柜进行连接，所述的电池系统输出柜通过另外四组直流母线与电池仓内的电池组进行连接，每相邻的两组电池组通过一组直流母线与电池系统输出柜连接,每组直流母线之间相互独立。
16.本发明的实质性效果是：本发明中，直流变换单元、交直流变换单元、直流母线、若干功率控制器、若干电池组以及逆变输出单元能够适应一般储能电池集装箱系统的需要，其中，直流变换单元可以用于连接太阳能电池系统以及光伏阵列，以及类似的dc输入电源，而交直流变换单元则可以针对风力发电系统进行变换，电池组可以是由电池簇串联连接，电池组通过功率控制器与直流母线连接，可以实现一次性并网，充电放电同步；其中，使用时首次并网时，在所有电池组都具有放电条件下，利用大功率二极管理单向放电条件，同时放电；在每簇电流差值小于10a，闭合充电继电器；当充电电流超过限定阀值时，切断充电继电器(带载切断)，本发明中电池1次性并网后，所有接触器保持闭合工作状态。为增加本发明的防火性能，配合周边由防火板构成循环风道，使得电池箱内风机形成双独立循环风道，温度控制范围：35℃
±
15℃。
附图说明
17.图1为本发明的一种整体电路框架示意图；图2为本发明的一种整体结构示意图；图3为本发明的一种直流母线布置示意图；图4为本发明的一种部分电路示意图；图5为本发明的一种部分电路的放大示意图；图6为本发明的一种部分电路的放大示意图；图7为本发明的一种部分电路的放大示意图；图8为本发明的一种部分电路的放大示意图；图9为本发明的一种电池组循环风路示意图。
18.图中：a1、逆变输出单元，a2、功率控制器，a3、光伏阵列，a4、风力发电机，a5、直流变换单元，a6、交直流变换单元，b1、中压仓，b2、第二高压仓，b3、第一高压仓，b4、电池仓，b5、控制仓，b6、中压柜，b7、电池系统输出控制柜，b8、储能变流器，b9、电池簇，b10、空调机组，b11、中控柜，b12、控制电源仓，b13、直流母线，c1、空调蒸发器，c2、循环风机。
具体实施方式
19.下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
20.实施例1：一种储能电池集装箱系统，接收外置直流电源和外置交流电源，包括位于集装箱箱体内的直流变换单元a5、交直流变换单元a6、直流母线b13、若干功率控制器a2、若干电池组以及逆变输出单元a1，所述直流变换单元的输入端与外置直流电源的输出端连接，所述交直流变换单元的输入端与外置交流电源的输出端连接，所述直流变换单元的输出端以及交直流变换单元的输出端均通过直流母线与所述的逆变输出单元连接，所述的电池组分别通过对应的功率控制器与所述的直流母线连接；所述的集装箱箱体内通过防火隔离板进行隔离，集装箱箱体内隔离有若干个电池防火隔仓，每个电池防火隔仓内至少放置有一组电池组，每个电池防火隔仓内还配备有空调蒸发器c1和循环风机c2，所述的空调蒸发器与所述的空调机组b10连接，所述空调蒸发器位于所述电池防火隔仓的顶端且对准电池组，两个循环风机分为前循环风机和后循环风机，所述前循环风机和后循环风机位于同一垂线上，且所述前循环风机安装于空调蒸发器的侧边，所述前循环风机安装于电池组的前方，前循环风机和后循环风机之间形成风道，所述空调蒸发器和后循环风机之间形成风道，所述后循环风机为侧面进风的循环风机。本实施例中，直流变换单元、交直流变换单元、直流母线、若干功率控制器、若干电池组以及逆变输出单元能够适应一般储能电池集装箱系统的需要，其中，直流变换单元可以用于连接太阳能电池系统以及光伏阵列a3，以及类似的dc输入电源，而交直流变换单元则可以针对风力发电机a4等其他交流能源系统进行变换，电池组可以是由电池簇b9串联连接，一种可行的电池配置方案：工作电压范围：45v-65.7v 、最大放电电流：640a、输出连接器导流面积：s480、输出铜排导流面积：s200、数显电压表精度：0.01v、风机功率:40w、bms-bmu :主动均衡,均衡电流200-1000ma、灭火方式:气溶胶。
21.电池组通过功率控制器与直流母线连接，可以实现一次性并网，充电放电同步；其中，使用时首次并网时，在所有电池组都具有放电条件下，利用大功率二极管理单向放电条
件，同时放电；在每簇电流差值小于10a，闭合充电继电器；当充电电流超过限定阀值时，切断充电继电器(带载切断)，本发明中电池1次性并网后，所有接触器保持闭合工作状态。为增加本发明的防火性能，配合周边由防火板构成循环风道，使得电池箱内风机形成双独立循环风道，温度控制范围：35℃
±
15℃。
22.在本实施例中，所有电池防火隔仓配置在一个独立的电池仓b4内，所述变输出单元中的变压器配置在一个独立的第二高压仓b2内，所述若干储能变流器b8以及电池系统输出控制柜b7配置在另一个独立的第一高压仓b3内，所述储能电池集装箱系统内的空调机组配置在一个独立的控制仓内。进一步的，作为配套，还可以配置控制仓b5，空调机组、中控柜b11以及给各类控制器供电的控制电源仓b12都可以配置在控制仓内，作为连接，还可以配置对应的中压仓b1，中压仓中配置中压柜b6。所述所的逆变输出单元包括变压器、若干储能变流器、电池系统输出控制柜，所述电池系统输出控制柜内配置有若干个相同的独立控制单元，每组电池组均与对应的功率控制器连接，电池组连接电路的中间线、总负输出线和总正输出线与直流母线对应的中间线、总负输出线和总正输出线连接，直流母线与电池系统输出控制柜内的独立控制单元连接，每个独立控制单元均与一个独立的储能变流器连接，所有的储能变流器与变压器连接，由变压器进行输出。本发明中，每个独立控制单元均与一个独立的储能变流器连接实现独立控制，在防火需求中，可以进行合理切断。本实施例的无流量控制，有过流保护功能。
23.本实施例中，所述变压器为双分列变压器，双分列变压器对应连接有四个平均分布连接的储能变流器，所有的储能变流器型号均相同。每个储能变流器通过一个独立控制单元与一条直流母线连接，每条直流母线分别通过若干相同的功率控制器连接有对应数量的电池组，所有的电池组结构均相同的。所述功率控制器包括电池组连接电路、电池组管理控制盒bcms以及电池组电流传感器，所述电池组电流传感器检测电池组的连接线上的电流，所述电池组电流传感器的输出端与电池组管理控制盒bcms的输入端连接，所述电池组管理控制盒bcms的控制端对电池组连接电路中的开关元件进行控制，所述电池组通过电池组连接电路与对应的直流母线电连接。
24.本实施例中，所述电池组连接电路包括直流断路器cz-0、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、断路器cz-1、快速熔断器f、接触器cz-2、接触器cz-3、接触器cz-4以及接触器cz-5，电池组的负极通过一个快速熔断器f与接触器cz-5的静触点以及二极管d1的阳极连接，二极管d1的阴极与接触器cz-5的动触点、二极管d2的阴极以及接触器cz-4的静触点连接，二极管d2的阳极与接触器cz-4的动触点以及直流断路器cz-0的第一静触点连接，直流断路器cz-0的第一动触点连接直流母线的总负输出线；电池组的正极通过一个快速熔断器f与接触器cz-2的静触点以及二极管d4的阳极连接，二极管d4的阴极与接触器cz-2的动触点、二极管d3的阴极以及接触器cz-3的静触点连接，二极管d3的阳极与接触器cz-3的动触点以及直流断路器cz-0的第三静触点连接，直流断路器cz-0的第三动触点连接直流母线的总正输出线；电池组的中部通过一个快速熔断器f与接触器cz-1的静触点连接，接触器cz-1的动触点与直流断路器cz-0的第二静触点连接，直流断路器cz-0的第二静触点连接直流母线的中间线。所述直流断路器cz-0为整定电流630a的3线直流断路器、所述二极管d1、所述二极管d2、所述二极管d3、所述二极管d4均为最大工作电流800a的防互充大功充二极管，接触
器cz-2、接触器cz-3、接触器cz-4以及接触器cz-5为约定不发热电流800a的相同型号的接触器，所述的快速熔断器f均为15s限流650a的快速熔断器。空所断路器cz-1、快速熔断器f，可以实现一次性并网，充电放电同步；使用时首次并网时，在所有电池组都具有放电条件下，利用大功率二极管理单向放电条件，同时放电；在每簇电流差值小于10a，闭合充电继电器；当充电电流超过限定阀值时，切断充电继电器(带载切断)；电池系统1次性并网后，所有接触器保持闭合工作状态。
25.所述独立控制单元内均包括有对应的esmu、断路器和快速熔断器，所述断路器由对应的esmu进行控制，所述直流母线依次通过快速熔断器和断路器后与储能变流器连接，所述esmu的输入端接收断路器的分励信号以及断路器的反馈信号，所述esmu的输入端还接收有储能电池集装箱系统内的急停输入信号、消防输入信号以及储能变流器急停信号，所述esmu通过can总线与储能电池集装箱系统输出控制柜内的其他控制单元的esmu通信连接，所述esmu还通过can总线与对应电池组的电池组管理系统控制盒bcms连接，所述esmu通过rs485总线分别与空调机组以及储能变流器连接，所述esmu通过lan口与电网管理的能源管理系统ems连接。进一步的，急停输入信号可以是人工输入信号，也可以是电流传感器超过阈值之后的触发信号，本发明中的消防输入信号可以是集装箱内配置的消防装置，此处的消防装置根据国家规范要求存在有消防信号，此信号即为消防输入信号，储能变流器急停信号为储能变流器pcs中自带的控制信号。
26.本实施例中，所述高压仓内配置的储能变流器分别通过一组直流母线与电池系统输出柜进行连接，所述的电池系统输出柜通过另外四组直流母线与电池仓内的电池组进行连接，每相邻的两组电池组通过一组直流母线与电池系统输出柜连接,每组直流母线之间相互独立。
27.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。