可组合式模块化储能设备的制作方法

1.本实用新型涉及储能技术领域，特别是涉及一种可组合式模块化储能设备。


背景技术：

2.目前，随着光伏发电、风电等新能源装机规模越来越大，对电力储能的需求也越来越大，储能项目建设也越来越多。由于电化学储能具有不受地理条件限制、安装方便、响应速度快等特点，在发电侧、电网侧、用户侧的应用也越来越多。
3.电化学储能装置包括磷酸铁锂电池、三元锂电池、铅酸电池等，大多以预制舱式进行集成与安装。现有的电化学预制舱储能系统，一般以一个集装箱为设计和集成对象，其控制与管理的级别以集装箱为颗粒度。电化学预制舱储能系统内部主要包括储能电池、pcs(power conversion system，储能变流器)、消防系统、bms(battery management system，电池管理系统)等。但是由于受到具体项目容量的限制，同时集装箱尺寸规格有大有小，实际电化学预制舱储能系统集成过程中，型号规格种类繁多，内部尺寸、容量与配置差异很大，生产与管理难度大，造成管理和成本的增加。而且当电化学预制舱储能系统容量较大时，一个电池发生火灾事故，将带来整个系统的损失，事故影响面较大。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对生产与管理成本增加，并在一电池发生火灾时整体受影响，损失较大的问题，提供一种可组合式模块化储能设备。
5.本实用新型提供了一种可组合式模块化储能设备，包括沿第一方向排布的多个集装箱，其中：
6.相邻两个所述集装箱相对侧壁上形成有可拆卸连接二者的至少一组接口组件，每一组所述接口组件具有中空腔体且连通相邻两个所述集装箱；
7.所述多个集装箱中的至少一个为设有至少一个电池包的第一集装箱，至少一个为设有至少一个pcs的第二集装箱，一个为设有一个ems的第三集装箱，所述第一集装箱、所述第二集装箱及所述第三集装箱依次沿所述第一方向排布，所述电池包、所述pcs及所述ems通过贯穿所述中空腔体的线缆相连接。
8.在上述可组合式模块化储能设备中，通过将具有电池包、pcs、ems的装置进行模块化设计，分别构成第一集装箱、第二集装箱和第三集装箱，通过第一集装箱、第二集装箱和第三集装箱沿第一方向排布，以实现多个集装箱的组合，电池包、pcs及ems通过贯穿中空腔体的线缆相连接，以实现多个集装箱的电连接和通信连接，满足多种容量规格，适用于不同的应用场景，并且以集装箱为颗粒度进行控制和管理，降低了管理和生产成本。而且在一个电池包发生火灾事故时，可以通过集装箱箱体的防火设计，使火灾控制在火灾事故的这一个集装箱范围内，并且通过拆卸接口组件以使得具有该电池包的第一集装箱与相邻的集装箱分离，降低了火灾事故影响面和火灾事故所造成的资产损失。
9.在其中一个实施例中，所述接口组件包括两个接头，所述接头的内部中空，且插接
固定于所述集装箱侧壁的通孔，两个所述接头可拆卸地连接为一体，且二者内部形成所述中空腔体。
10.在其中一个实施例中，两个所述接头插接连接，且卡扣连接为一体。
11.在其中一个实施例中，所述第一集装箱的数目为多个，所述第二集装箱的数目为一个，多个所述第一集装箱沿所述第一方向依次设置在所述第二集装箱的一侧。
12.在其中一个实施例中，所述第一集装箱的数目为多个，所述第二集装箱的数目为两个，多个所述第一集装箱沿所述第一方向依次设置在所述第三集装箱的两侧。
13.在其中一个实施例中，所述电池包的数目为多个，且沿第二方向呈多排设置，所述第二方向分别与所述第一方向、竖直方向相垂直；所述集装箱侧壁上的所述接口组件与所述电池包的排数相同。
14.在其中一个实施例中，所述集装箱中与所述接口组件所在侧壁相邻的两个侧壁的至少一个开设有维修门。
15.在其中一个实施例中，所述电池包设置在电池架上，所述电池架沿所述第一方向延伸，且与相近的所述维修门之间设有间距为80mm-100mm的通风间隙。
16.在其中一个实施例中，所述第一集装箱内设置有空调通风模块，所述空调通风模块连通所述通风间隙和所述第一集装箱的外侧，用于排出所述第一集装箱内热量。
17.在其中一个实施例中，所述第一集装箱内设置有消防灭火模块。
附图说明
18.图1为本实用新型的一实施例的可组合式模块化储能设备的俯视图；
19.图2为图1所示可组合式模块化储能设备的连接示意图；
20.图3为本实用新型的另一实施例的可组合式模块化储能设备的俯视图；
21.图4为图3所示可组合式模块化储能设备的连接示意图；
22.图5为本实用新型的一实施例的第一集装箱、电池架及消防灭火模块所组成模块的俯视图；
23.图6为本实用新型的一实施例的第二集装箱的俯视图；
24.图7为本实用新型的一实施例的第三集装箱的俯视图；
25.图8为本实用新型的一实施例的可组合式模块化储能设备的剖视图。
26.附图标记：
27.10、可组合式模块化储能设备；x、第一方向；y、第二方向；z、竖直方向； a、通风间隙；
28.100、集装箱；110、接口组件；111、接头；120、第一集装箱；121、电池包；130、第二集装箱；131、pcs；140、第三集装箱；141、ems；142、服务器； 143、显示器；150、维修门；101、箱体；
29.200、线缆；210、直流线缆；220、通信线缆；
30.300、电池架；
31.400、空调通风模块；410、室内机；420、室外机；
32.500、消防灭火模块。
具体实施方式
33.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
34.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
35.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
36.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
37.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
38.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
39.下面结合附图介绍本实用新型实施例提供的技术方案。
40.如图1、图2、图3以及图4所示，本实用新型提供了一种可组合式模块化储能设备10，用于实现电化学储能。该可组合式模块化储能设备10包括多个集装箱100，集装箱100的数目可以为三个、四个、五个、六个或是六个以上，集装箱100的尺寸可以为规定尺寸，例如10呎标准尺寸，以便于产品标准化与规模化生产。这些集装箱100沿第一方向x排布。其中：
41.每一个集装箱100包括箱体101，相邻两个集装箱100的箱体101相对侧壁上形成有至少一组接口组件110，接口组件110的数目可以为一个、两个、三个或是三个以上，接口组件110用于连接相邻两个集装箱100，并且接口组件110 能够分开，以使得相邻两个集装箱
100具有连接和拆卸两种状态。每一组接口组件110具有中空腔体，并且在接口组件110连接相邻两个集装箱100时连通相邻两个集装箱100。在具体设置时，中空腔体能够方便在不同集装箱100之间进行线缆200布线。
42.多个集装箱100包括至少一个第一集装箱120、至少一个第二集装箱130和一个第三集装箱140。第一集装箱120的数目可以为一个、两个、三个、四个或是四个以上，每一个第一集装箱120内部设置有至少一个电池包121，电池包 121的数目可以为一个、两个、十个、二十个或是二十个以上，电池包121可以为磷酸铁锂电池、三元锂电池、铅酸电池中的任意一种。第二集装箱130的数目可以为一个或是两个，每一个第二集装箱130内部设置有至少一个pcs131， pcs131的数目可以为一个、两个、三个、四个或是四个以上。第三集装箱140 内部设置有一个ems141。第一集装箱120、第二集装箱130及第三集装箱140 依次沿第一方向x排布，电池包121、pcs131及ems141通过贯穿中空腔体的线缆200相连接。在具体设置时，pcs131可以根据需要采用不同的规格型号，以适应不同的功率需求；电池包121以以串联方式组成电池簇，电池簇通过线缆 200中的直流线缆210与第二集装箱130的pcs131直流侧直流母排连接，ems141 通过线缆200中的通信线缆220与电池包121的bms(battery managementsystem，电池管理系统)、第二集装箱130的pcs131通信连接，以组成一个完整的可实现充放电功能的可组合式模块化储能设备10，并且第三集装箱140内设置有服务器142和显示器143，以能够采集相关数据，对整个可组合式模块化储能设备10进行监控管理。
43.在上述可组合式模块化储能设备10中，通过将具有电池包121、pcs131、 ems141的装置进行模块化设计，分别构成第一集装箱120、第二集装箱130和第三集装箱140，通过第一集装箱120、第二集装箱130和第三集装箱140沿第一方向x排布，以实现多个集装箱100的组合，电池包121、pcs131及ems141 通过贯穿中空腔体的线缆200相连接，以实现多个集装箱100的电连接和通信连接，满足多种容量规格，适用于不同的应用场景，并且以集装箱100为颗粒度进行控制和管理，降低了管理和生产成本。而且在一个电池包121发生火灾事故时，通过集装箱100的箱体101的防火设计，使火灾控制在火灾事故的这一个集装箱100范围内，同时可以通过拆卸接口组件110以使得具有该电池包 121的第一集装箱120与相邻的集装箱100分离。降低了火灾事故影响面和火灾事故所造成的资产损失。
44.接口组件110的结构形式具有多种，一种优选实施方式中，继续参考图5、图6以及图7，接口组件110包括两个接头111，接头111的内部中空，并且接头111插接在集装箱100侧壁的通孔，并且接头111与集装箱100侧壁的通孔通过螺纹连接、凹凸配合、焊接、粘接等方式固定为一体，或者是，接头111 与集装箱100侧壁一体成型，接头111围绕集装箱100侧壁通孔的外侧设置。两个接头111连接为一体，并且两个接头111能够拆卸，在两个接头111连接为一体时二者内部形成中空腔体。
45.在上述可组合式模块化储能设备10中，通过两个接头111的可拆卸连接，以便于接口组件110的连接和拆卸，进而能够方便快捷地实现相邻两个集装箱 100的组装和拆分，并且能够在任一个第一集装箱120内的电池包121发生火灾事故时及时与其他集装箱100分离开，避免火灾的蔓延。在具体设置时，接口组件110的结构形式并不局限于上述两个可拆卸连接的接头111，还可以为其他能够满足要求的结构形式，例如，可以为一个接头111、一个设置在集装箱100 侧壁上的通孔。
46.为了便于接口组件110的连接，具体地，两个接头111插接连接，并且两个接头111
卡扣连接为一体。在具体设置时，一个接头111的外径略小于另一接头111的内径，以使得两个接头111能够插接连接。
47.在上述可组合式模块化储能设备10中，通过限定两个接头111插接且卡扣连接，以能够较为方便快速地实现接口组件110的连接和拆卸。在具体设置时，能够方便接口组件110连接的方式并不局限于上述插接且卡扣连接，还可以为其他能够满足要求的方式，例如，两个接头111可以凹凸配合。
48.集装箱100的组合方式具有多种，一种优选实施方式中，如图1以及图2 所示，第一集装箱120的数目为多个，例如，两个、三个、四个或是四个以上。第二集装箱130的数目为一个，多个第一集装箱120沿第一方向x依次设置在第二集装箱130的一侧。
49.在上述可组合式模块化储能设备10中，多个第一集装箱120、第二集装箱 130以及第三集装箱140沿着第一方向x依次排布，以使得所有的电池包121均位于第二集装箱130和第三集装箱140的一侧，一个第一集装箱120内的电池包121串联成电池簇后分别通过直流线缆210连接并引出，多条直流线缆210 汇集到第二集装箱130内并与第二集装箱130内的pcs131直流侧直流母排依次连接，便于实现电池包121和pcs131之间的电连接，从电池包121的bms、第二集装箱130的pcs131引出的通信线缆220汇集到第三集装箱140内并与第三集装箱140内的ems141依次连接，便于实现电池包121、pcs131与ems141之间的通信连接。
50.集装箱100的组合方式具有多种，一种优选实施方式中，如图3以及图4 所示，第一集装箱120的数目为多个，例如，两个、三个、四个或是四个以上。第二集装箱130的数目为两个，多个第一集装箱120沿第一方向x依次设置在第三集装箱140的两侧。在具体设置时，多个第一集装箱120中的一部分与第二集装箱130、第三集装箱140沿第一方向x依次排布，第三集装箱140、第二集装箱130以及多个第一集装箱120中的另一部分沿第一方向x依次排布。
51.在上述可组合式模块化储能设备10中，通过限定多个第一集装箱120沿第一方向x依次设置在第三集装箱140的两侧，以能够充分利用第三集装箱140 沿第一方向x的两个侧壁，以能够布置更多的集装箱100。在具体设置时，集装箱100的组合方式并不局限于上述两种，还可以根据工作场景、容量规格自由组合。
52.为了便于电池包121的设置，一种优选实施方式中，如图8所示，电池包 121的数目为多个，例如，一个、两个、十个、二十个或是二十个以上。这些电池包121沿第二方向y呈多排设置，第二方向y分别与第一方向x、竖直方向z 相垂直。电池包121的排数可以为两排、三排或是三排以上，集装箱100侧壁上的接口组件110与电池包121的排数相同。
53.在上述可组合式模块化储能设备10中，通过限定电池包121呈多排设置，并且同时限定集装箱100侧壁上的接口组件110与电池包121的排数相同，以使得每一排上的电池包121串联成电池簇后分别通过直流线缆210连接并引出，从电池包121的bms、第二集装箱130的pcs131引出的通信线缆220汇集到第三集装箱140内并与第三集装箱140内的ems141依次连接，便于实现电连接和通信连接。
54.为了便于维修，一种优选实施方式中，如图1、图3、图5、图6以及图7 所示，集装箱100中与接口组件110所在侧壁相邻的两个侧壁的至少一个开设有维修门150。在具体设置时，集装箱100沿第二方向y的两个侧壁中的一个上设置有维修门150，或是，集装箱100沿第二方向y的两个侧壁中的两个上均设置有维修门150，维修门150可以为单开门，维修门150
还可以为双开门。
55.在上述可组合式模块化储能设备10中，通过设置维修门150，操作人员无需进入到集装箱100内就可以对集装箱100内的装置进行操作与维护，并且操作与维护方便快捷。在具体设置时，能够方便维修的结构形式并不局限于上述维修门150，还可以为其他能够满足要求的结构形式，例如，维修窗口。
56.为了便于散热，具体地，电池包121设置在电池架300上，如图5以及图8 所示，电池架300沿第一方向x延伸，并且电池架300与相近的维修门150之间设有间距为80mm-100mm的通风间隙a。在具体设置时，电池架300可以为隔板式结构，电池包121设置在隔板上；电池架300与相近的维修门150之间的间距可以为80mm、85mm、90mm、95mm、100mm。
57.在上述可组合式模块化储能设备10中，通过限定电池包121的设置方式，以便于电池包121的集成组装、维修和取出，同时便于后续线缆200的布置。通过限定电池架300与相近的维修门150之间设有间距，以便于电池包121的通风散热，同时能够便于后续电池包121的操作与维护。
58.为了进一步提高通风散热效果，更具体地，如图8所示，第一集装箱120 内设置有空调通风模块400，空调通风模块400连通通风间隙a和第一集装箱 120的外侧，空调通风模块400用于排出第一集装箱120内热量。在具体设置时，空调通风模块400可以为空调，每一个第一集装箱120内设置有一台空调，并且空调的室内机410设置在第一集装箱120的顶部，通风间隙a为空调的送风空间，电池包121本身自带的风速由该通风间隙a吸入空调冷风，对电池包121 冷却散热后多排电池架300之间的中间空间，并且在中间空间处吸入回风，室内机410与室外机420通过冷媒管连接，热量由室外机420排出第一集装箱120 外部。
59.为了保护可组合式模块化储能设备10，一种优选实施方式中，如图1以及图5所示，第一集装箱120内设置有消防灭火模块500。在具体设置时，消防灭火模块500可以为悬挂式七氟丙烷灭火箱或探火管灭火装置，消防灭火模块500 可以仅设置在第一集装箱120内，以在电池包121发生火灾时，操作人员操作消防灭火模块500及时扑灭着火点，减少损伤，还可以在每一个集装箱100内均设置一个消防灭火模块500，以能够便于操作人员及时处理任一集装箱100内的火灾隐患。
60.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
61.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。