一种储能簇级高压箱制造技术

本发明专利技术涉及一种储能簇级高压箱，包括高压箱体，所述高压箱体内设置有通过数据传输线路相连的储能变流器模块和簇管理单元模块，储能变流器模块分别与协调控制器接口和母线接口相连，簇管理单元模块分别与电池管理主控单元接口、电池模组管理模块接口和电池簇接口相连；储能变流器模块用于监测母线数据，簇管理单元模块用于监测电池簇数据，储能变流器模块和簇管理单元模块之间通过数据传输线路共享监测到的数据；储能变流器模块在正常情况下，基于控制指令与簇管理单元模块监测到的电池簇数据对电池簇与母线的功率进行双向转换，在异常情况下，实现对电池簇与母线之间交互的微秒级关断。本发明专利技术能够提升高压箱的各项性能。本发明专利技术能够提升高压箱的各项性能。本发明专利技术能够提升高压箱的各项性能。

【技术实现步骤摘要】
一种储能簇级高压箱


[0001]本专利技术涉及储能
，特别是涉及一种储能簇级高压箱。

技术介绍

[0002]储能电站采用储能单体，经逐级设计构成储能集装箱。一般以电池单体串联或并联构成电池模组，电池模组串联构成电池簇，多个电池簇并联构成电池堆，再由一个或多个电池堆构成一台储能集装箱。其中电池簇经一台高压箱作为对外电气和数据通信的接口部件。
[0003]常规高压箱由控制电源模块、主控模块、接触器/断路器模块、分流器模块及保护模块构成，作用是提供电池簇对储能变流器(PCS)功率接口，并提供对储能系统主控单元(MBCU)数据通信接口。
[0004]PCS是储能系统中的功率变换装置，PCS一般具备功率变换、监测控制、后备保护等功能。储能电站用PCS一般采用单级式或二级式拓扑。单级式PCS由DC/AC单元构成，二级式PCS由一个或多个DC/DC单元级联一个或多个DC/AC单元构成。工程上一般采用独立安装，通过直流或交流母线与储能集装箱连接。
[0005]电池管理系统(BMS)对电池电压、电流、绝缘状态、荷电状态、健康度等参数进行采集和计算，对电池充放电进行控制管理，具备故障报警及后备保护控制功能。可与协调控制器(EMS)进行数据交换，完成指令接收与状态信息上传。BMS一般为三级架构，第一级为储能系统主控单元(MBCU)，负责汇集全部数据并进行数据计算，根据计算结果确定控制操作指令；第二级为簇级管理单元(BCU)，负责对电池簇参数进行采集，如电池簇级总电压、电流、温度、烟雾等参数，同时汇集下一级上传的电池参数；最后一级为电池模组管理单元(BMU)，负责对电池模组参数进行采集，如电池单体电压、温度、烟雾等参数。
[0006]常规高压箱包括电池管理系统的第二级即簇级管理单元，不包括储能变流器。常规高压箱提供的短路保护由断路器实现。但储能场景在高压环境下断路器开断短路电流，有产生电弧危险，有引发火灾隐患；且断路器关断时间一般为毫秒级，短路电流会引起电池劣化，轻则造成电池模组寿命衰减，严重则会造成燃爆等安全事故。目前高压箱内集成的BCU需对电池簇参数进行测量，但外接的PCS也需对电池簇数据进行采集，两者数据不共享，造成数据采集冗余。
[0007]总之现有技术方案中缺少对直流母线短路等安全事故发生时的高效保护能力，并存在高压箱测控能力薄弱、输出接口适应范围较窄等问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种储能簇级高压箱，能够提升高压箱的各项性能。
[0009]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种储能簇级高压箱，包括高压箱体，所述高压箱体内设置有通过数据传输线路相连的储能变流器模块和簇管理单元模
块，所述高压箱体上设置有协调控制器接口、母线接口、电池管理主控单元接口、电池模组管理模块接口和电池簇接口，所述储能变流器模块分别与协调控制器接口和母线接口相连，所述簇管理单元模块分别与所述电池管理主控单元接口、电池模组管理模块接口和电池簇接口相连；所述储能变流器模块用于监测与所述母线接口相连的母线的母线数据，所述簇管理单元模块用于监测与所述电池簇接口相连的电池簇的电池簇数据，所述储能变流器模块和簇管理单元模块之间通过所述数据传输线路共享监测到的数据；所述储能变流器模块在正常情况下，基于控制指令与所述簇管理单元模块监测到的电池簇数据对所述电池簇与所述母线的功率进行双向转换，在异常情况下，实现对所述电池簇与所述母线之间交互的微秒级关断。
[0010]所述储能变流器模块通过所述协调控制器接口实现与协调控制器的连接，用于接收所述协调控制器下发的调控指令。
[0011]所述簇管理单元模块通过所述所述电池模组管理模块接口实现与电池模组管理模块的连接，用于收集电池单体及电池模组状态数据。
[0012]所述簇管理单元模块通过所述电池管理主控单元接口与电池管理主控单元的连接，用于接收所述电池管理主控单元下发的计算结果，并将所述电池簇的相关数据上传给所述电池管理主控单元；所述簇管理单元模块还通过所述数据传输线路将所述计算结果传输给所述储能变流器模块。
[0013]所述储能变流器模块基于控制指令和监测到的母线数据判断是否出现异常情况。
[0014]所述储能变流器模块首先基于控制指令和监测到的母线数据判断是否出现异常情况，当所述控制指令或监测到的母线数据出现错误时，基于所述计算结果判断是否出现异常情况。
[0015]与所述母线接口相连的母线为直流母线时，所述储能变流器模块通过内置的DC/DC单元与所述母线接口相连；与所述母线接口相连的母线为交流母线时，所述储能变流器模块通过内置的DC/AC单元或DC/DC级联DC/AC单元与所述母线接口相连。
[0016]所述高压箱体与所述电池簇共用一个冷却系统。
[0017]所述储能变流器模块和簇管理单元模块相互独立，所述数据传输线路通过板间通讯的方式实现。
[0018]所述储能变流器模块和簇管理单元模块集成在一块电路板或芯片内，所述数据传输线路通过板内通讯或芯片内通讯的方式实现。
[0019]有益效果
[0020]由于采用了上述的技术方案，本专利技术与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本专利技术除了具备常规的PCS和BCU模块功能外，内置PCS可避免直流母线短路问题，并使电池模组丰富了簇级调控能力。本专利技术减少数据测控冗余，实现PCS与BMS间的数据共享与双重后备保护。本专利技术应用范围拓宽，变流器对外接口适应性增强，包括但不限于对DC/DC、DC/AC单元独立集成或DC/DC级联DC/AC组合集成的设计使可用范围拓宽，输出侧可接入直流、交流母线，输入侧可适应电池簇宽电压范围场景。本专利技术的PCS集成于高压箱中自身对外部环境防护等级要求降低，降低设计、部署环节难度，提高经济效益。本专利技术不仅适用于多种电池储能系统(例如铅酸电池储能系统、锂电池储能系统等)，也同样适用于超级电容器储能系统和混合型超级电容器储能系统。
附图说明
[0021]图1是本专利技术实施方式的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施方式中第一种实现方式的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施方式中第二种实现方式的结构示意图；
[0024]图4是本专利技术实施方式中第三种实现方式的结构示意图；
[0025]图5是本专利技术实施方式中第四种实现方式的结构示意图；
[0026]图6是本专利技术实施方式中第五种实现方式的结构示意图。
具体实施方式
[0027]下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0028]本专利技术的实施方式涉及一种储能簇级高压箱，如图1所示，包括高压箱体，所述高压箱体内设置有通过数据传输线路相连的储能变流器模块(PCS)和簇管理单元模块(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能簇级高压箱，其特征在于，包括高压箱体，所述高压箱体内设置有通过数据传输线路相连的储能变流器模块和簇管理单元模块，所述高压箱体上设置有协调控制器接口、母线接口、电池管理主控单元接口、电池模组管理模块接口和电池簇接口，所述储能变流器模块分别与协调控制器接口和母线接口相连，所述簇管理单元模块分别与所述电池管理主控单元接口、电池模组管理模块接口和电池簇接口相连；所述储能变流器模块用于监测与所述母线接口相连的母线的母线数据，所述簇管理单元模块用于监测与所述电池簇接口相连的电池簇的电池簇数据，所述储能变流器模块和簇管理单元模块之间通过所述数据传输线路共享监测到的数据；所述储能变流器模块在正常情况下，基于控制指令与所述簇管理单元模块监测到的电池簇数据对所述电池簇与所述母线的功率进行双向转换，在异常情况下，实现对所述电池簇与所述母线之间交互的微秒级关断。2.根据权利要求1所述的储能簇级高压箱，其特征在于，所述储能变流器模块通过所述协调控制器接口实现与协调控制器的连接，用于接收所述协调控制器下发的调控指令。3.根据权利要求1所述的储能簇级高压箱，其特征在于，所述簇管理单元模块通过所述所述电池模组管理模块接口实现与电池模组管理模块的连接，用于收集电池单体及电池模组状态数据。4.根据权利要求1所述的储能簇级高压箱，其特征在于，所述簇管理单元模块通过所述电池管理主控单元接口与电池管理主控单元的连...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛耕，郑楠，朱越，孙丽敬，吴鸣，寇凌峰，于辉，高波，蔺圣杰，魏琛，刘国宇，熊雄，张海，张颖，王文博，徐旖旎，
申请(专利权)人：国网上海能源互联网研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：