一种微电网应用的电化学储能一体机制造技术

本发明专利技术公开了一种微电网应用的电化学储能一体机，包括：第一储能电池柜，第二储能电池柜，第m储能电池柜，集装箱体，汇流柜，控制柜，工业空调机，专用风道，消防系统，传感器系统，监视设备，通信组网，接口系统及通道，配电及工作电源单元，安全及保护系统；本发明专利技术的优点在于：模块化一体机结构，配置优化、功能齐全，整体可靠度高，安装运维简单高效；接口系统完整规范，灵活通用，应用场景适应性强；风道结构简单，温度调控效果好；独立的就地监控与远程监控可靠结合，分级协调控制，便于微电网和能量管理系统的设计优化、灵活组网和功能扩展；多种安全保护设计互相配合，最大程度保护设备。最大程度保护设备。最大程度保护设备。

【技术实现步骤摘要】
一种微电网应用的电化学储能一体机


[0001]本专利技术涉及电化学储能系统技术，具体地说是针对微电网应用场景的电化学储能一体机设计，属于微电网储能


技术介绍

[0002]微电网及储能系统应用是新型电力系统的重要特征，电化学电池储能技术也因为在技术性能和寿命等因素上的综合相对优越性而获得普遍应用，成为主流趋势，在风能、光伏发电等新能源消纳、电网辅助服务调峰调频、供电可靠性运行等方面，储能系统都发挥着不可替代的作用。电化学储能在技术安全性能方面的主要特点包括，直流电力输入输出、热安全性和温度调节控制要求高、充放电控制以及均衡管理要求高，因此为了保证新型电力系统安全可靠运行，储能系统首先要解决自身的安全技术问题和提高控制水平，必须专门配套相应的电池管理系统（BMS）及控制系统、电能双向转换系统（PCS）、能量管理系统（EMS），以及电网接口配电系统等，辅助系统必备工业空调机及风道系统、安全检测及消防报警系统和安全泄压设备，整体电池储能设备通过摄像头进行实时远程监控。
[0003]集装箱式储能系统是常见技术型式，将上述设备集成安装在集装箱中形成高度模块化的能源装备，大大提高工程施工安装效率和微电网系统运维水平。但这种把所有工艺环节都集成在一个集装箱内的方法，在有的应用场景下也带来一些问题，例如，工艺环节过度的集中集成使得该单元模块在微网系统中的配套灵活性大大下降，对不同微电网结构难以普遍适应配套，例如有些情况下并不一定需要将储能系统与能量转换模块一一对应匹配容量；能量管理系统设计部件过于零散、难于管理；占地空间大和对安装条件要求更高；此外，常见的储能单元模块的集成方式由于将不同性质和不同故障率的设备密集集中在一起，导致维护检修难度加大和单元模块整体可靠度下降。电化学储能单元集成方式的模块化结构优化，主要就是基于上述这些问题进行改进创新，从而实现能够满足各种结构微电网需要的、具备较高通用性的电化学储能一体机。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术设计了一种微电网应用的电化学储能一体机，根据各个工艺环节的技术特性及其与储能系统之间的物理可分离特性，结合微电网系统需要，将部分环节移位、功能扩展并纳入微电网规划，将高度紧密的集成环节进行优化重构，并构造出相应的外部接口系统，在精简储能单元的同时，扩大储能单元模块的通用性和应用场景适应范围。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种微电网应用的电化学储能一体机，包括若干储能电池柜、集装箱体、汇流柜、控制柜，所述储能电池柜包括第一储能电池柜、第二储能电池柜、第m储能电池柜；m指3、4、5、
……
24；所述集装箱体设计有接地系统，包括内部接地点、外部接地点和接地连通导体；
所述的第一储能电池柜、第二储能电池柜、第m储能电池柜的结构组成相同，每个所述储能电池柜包括n个电池箱、n个电池箱管理单元、一个主控箱；每个所述主控箱包括电池分管理单元SBMU以及各自的主熔断器、分流器、主继电器及预充电回路、簇电压检测、隔离开关；n大于2、小于32；所述汇流柜包括第一断路器、第二断路器、第m断路器、第一母线、第二母线、总输出开关、防雷保护器；所述控制柜包括电池主管理单元MBMU、上位机及显示器和键盘、光纤CAN集线器、多网口光纤收发器、UPS电源及外接蓄电池、开关电源、微断路器组、控制电器组；所述微断路器组用于构造市电和UPS电源的配电回路；所述控制电器组包括输出继电器组、启停按钮、急停按钮、指示灯等，用于输出操作控制信号、运行指示和故障公共报警提示信号。
[0006]所述的第一储能电池柜、第二储能电池柜、第m储能电池柜直线排列互相邻接，形成电池柜组，所述电池柜组布置在所述集装箱内一侧，散热排风面面向集装箱的空间，每个所述储能电池柜均由两个对称子柜对接集成，每个所述储能电池柜均设有两个边侧垂直通风道和一个中部垂直通风道；工业空调机布置在所述电池柜组的一端直线并排布置，所述工业空调机的排风口与专用风道的垂直段入口连接，将空调机出风口与电池柜进风口连接起来，所述专用风道的水平段安装在所述电池柜组的上方和所述集装箱的顶部之间，所述专用风道的水平段下方设有风道送风口，与电池柜进风口对接，并与所述电池柜组的各垂直通风口一一对应对接，每个风道送风口与电池柜进风口对接处设有开度调节板，所述专用风道的垂直段和水平段的角部对接由圆弧形导流板连接；所述电池柜组的另一端邻接布置汇流柜；控制柜、消防柜、消防主机、配电箱依次间隔排列布置在所述集装箱内所述电池柜组的对面一侧；所述控制柜与所述汇流柜之间的地面开设有内部电缆夹层通道及活动盖板，附近配有人孔；所述集装箱地面下方设有外部接口电缆通道，用以连通地下电缆隧道；所述消防柜、第一烟感探测器、第二烟感探测器、第一温感探测器、第二温感探测器、可燃气体探测器以及报警提示装置等通过火警布线槽连接到所述消防主机，消防主机、消防柜、各个烟感温感燃气探测器、报警提示装置构成的消防系统的工作电源通过配电布线槽提供；所述工业空调机的电源、摄像头的电源模块、第一防爆照明、第二防爆照明以及照明开关和插座、安全门的门禁系统等通过所述配电布线槽与所述配电箱连接；所述摄像头通过控制布线槽与所述控制柜通信连接；安全泄压口安装在所述集装箱的一侧壁面；双开门设置在所述集装箱的一个端面。
[0007]所述电化学储能一体机的电气总连接：所述的第一储能电池柜、第二储能电池柜、第m储能电池柜分别经电池柜输出电缆连接所述汇流柜；所述汇流柜经总输出电缆通过所述外部接口电缆通道连接微电网直流母线系统，所述汇流柜的保护报警信号通过所述外部接口电缆通道连接微电网能量管理系统EMS；所述控制柜为所述电池柜组提供辅助电源和风机电源，所述控制柜通过控制器局域网络CAN通信与所述电池柜组连接组成电池管理系统；所述控制柜通过所述外部接口电缆通道与所述微电网能量管理系统和功率转换系统连接，并获取市电辅助电源，同时为附近其他设备提供入网接口；所述控制柜为内部所述摄像头提供入网接口，并为所述配电箱提供进线电源。
[0008]所述储能电池柜的内部连接：每个所述储能电池柜的n个所述电池箱串联输出连接到所述主控箱，并由所述主控箱输出电池柜电缆；每个所述储能电池柜的每个所述电池
箱对应一个所述电池箱管理单元，每个所述电池箱管理单元CMU采样检测对应所述电池箱的温度、电压，并提供均衡管理；每个所述主控箱的主熔断器、分流器、主继电器和隔离开关串接构成主回路，通过电池柜输出电缆外接所述汇流柜；每个所述电池分管理单元采集对应所述主控箱的主回路电压电流，并控制所述主继电器和预充电回路；每个所述储能电池柜的每个所述电池箱管理单元CMU与相对应所述电池分管理单元SBMU依次通过第二现场总线网络CANBUS
‑
2x总线通信连接；每个所述储能电池柜的所述电池分管理单元SBMU依次通过第一现场总线网络CANBUS
‑
1总线通信连接，并与所述控制柜的主电池管理单元MBMU通信连接；每个所述储能电池柜的工作辅助电源和风机电源来自所述控制柜的UPS电源；所述汇流箱的电气连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微电网应用的电化学储能一体机，包括若干储能电池柜、集装箱体、汇流柜、控制柜，所述储能电池柜包括第一储能电池柜、第二储能电池柜、第m储能电池柜；m为≥3、≤24的正整数；所述集装箱体设计有接地系统，包括内部接地点、外部接地点和接地连通导体；所述的第一储能电池柜、第二储能电池柜、第m储能电池柜的结构组成相同，每个所述储能电池柜包括n个电池箱、n个电池箱管理单元、一个主控箱；每个所述主控箱包括电池分管理单元SBMU以及各自的主熔断器、分流器、主继电器及预充电回路、簇电压检测、隔离开关；n为大于2、小于32的正整数；所述汇流柜包括第一断路器、第二断路器、第m断路器、第一母线、第二母线、总输出开关、防雷保护器；所述控制柜包括电池主管理单元MBMU、上位机及显示器和键盘、光纤CAN集线器、多网口光纤收发器、UPS电源及外接蓄电池、开关电源、微断路器组、控制电器组；所述微断路器组用于构造市电和UPS电源的配电回路；所述控制电器组包括输出继电器组、启停按钮、急停按钮、指示灯，用于输出操作控制信号、运行指示和故障公共报警提示信号。2.根据权利要求1所述的一种微电网应用的电化学储能一体机，其特征在于：所述的第一储能电池柜、第二储能电池柜、第m储能电池柜直线排列互相邻接，形成电池柜组，所述电池柜组布置在所述集装箱内一侧，散热排风面面向集装箱的空间，每个所述储能电池柜均由两个对称子柜对接集成，每个所述储能电池柜均设有两个边侧垂直通风道和一个中部垂直通风道；工业空调机布置在所述电池柜组的一端直线并排布置，所述工业空调机的排风口与专用风道的垂直段入口连接，将空调机出风口与电池柜进风口连接起来，所述专用风道的水平段安装在所述电池柜组的上方和所述集装箱的顶部之间，所述专用风道的水平段下方设有风道送风口，与电池柜进风口对接，并与所述电池柜组的各垂直通风口一一对应对接，每个风道送风口与电池柜进风口对接处设有开度调节板，所述专用风道的垂直段和水平段的角部对接由圆弧形导流板连接；所述电池柜组的另一端邻接布置汇流柜；控制柜、消防柜、消防主机、配电箱依次间隔排列布置在所述集装箱内所述电池柜组的对面一侧；所述控制柜与所述汇流柜之间的地面开设有内部电缆夹层通道及活动盖板，附近配有人孔；所述集装箱地面下方设有外部接口电缆通道，用以连通地下电缆隧道；所述消防柜、第一烟感探测器、第二烟感探测器、第一温感探测器、第二温感探测器、可燃气体探测器以及报警提示装置等通过火警布线槽连接到所述消防主机，消防主机、消防柜、各个烟感温感燃气探测器、报警提示装置构成的消防系统的工作电源通过配电布线槽提供；所述工业空调机的电源、摄像头的电源模块、第一防爆照明、第二防爆照明以及照明开关和插座、安全门的门禁系统通过所述配电布线槽与所述配电箱连接；所述摄像头通过控制布线槽与所述控制柜通信连接；安全泄压口安装在所述集装箱的一侧壁面；双开门设置在所述集装箱的一个端面。3.根据权利要求2所述的一种微电网应用的电化学储能一体机，其特征在于：所述电化学储能一体机的电气总连接：所述的第一储能电池柜、第二储能电池柜、第m储能电池柜分别经电池柜输出电缆连接所述汇流柜；所述汇流柜经总输出电缆通过所述外部接口电缆通道连接微电网直流母线系统，所述汇流柜的保护报警信号通过所述外部接口电缆通道连接微电网能量管理系统EMS；所述控制柜为所述电池柜组提供辅助电源和风机电源，所述控制
柜通过CAN通信与所述电池柜组连接组成电池管理系统；所述控制柜...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐关军，周金木，卢志勇，张守和，涂凌锋，陈奎龙，赵国军，梁瑜洋，李向阳，平原，胡联雄，谢超前，胡斌，刘飞，胡瑞林，
申请(专利权)人：葛洲坝能源重工有限公司，
类型：发明
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