一种锂电池储能电源机柜的制作方法

本实用新型所属为储能电站应用的直流电源柜，具体涉及一种锂电池储能电源机柜。

背景技术：

随着电力能源应用的快速发展，利用蓄电池进行电能储存并在需要的时候为负载提供电源是一种有效手段，从而起到对电网的消峰填谷、调峰、调频、黑启动等作用。为此专门设计了一种锂电池型储能电源机柜，与风、光等新能源发电系统结合形成储能系统，为电网及负载提供电力。

现有储能电源柜以集装箱式为主，所用电池、电力设备通常安装在标准集装箱内，并且留有安装、维护人员的作业安全通道以满足安装和维修。但是其缺陷在于，(1)标准集装箱储能机柜存在空间利用率低和安装调试人员必须在箱内作业，进而具有作业安全性差的问题，尤其是在其发生异常导致冒烟、起火时，往往维修人员在现场因作业安全通道的局限而无法及时展开救助措施，从而导致了损失的进一步扩大，进而造成整体电源全部损毁的不利现象；(2)标准集装箱储能机柜的顶部没有坡度将不利于排水，也会影响到电器设备的安全；(3)标准集装箱储能机柜散热需要在箱体开孔也影响到了箱体的强度。

技术实现要素：

针对上述缺陷，本实用新型提供了一种锂电池储能电源机柜，包括以下部分：

该锂电池储能电源机柜包括机柜、线路和电力设备，所述机柜分为蓄电池区、电器设备区13两个区域，两区之间通过隔板8隔离成为独立区域，其内放置相应设备，因而提高了相应设备的安全性；所述机柜蓄电池区上部为线路敷设区，包括连接蓄电池区和电器设备区 13的母线、机柜顶部上封板15，在顶部上封板15开设有走线口11；所述机柜顶部设有两组倒V字形顶部板4，所述机柜由面板封闭，其中蓄电池区设有一组前后对称布置的活动门板，电器设备区13右侧设有一对活动门板，机柜采用上部线缆辐射和设置活动门板均方便了操作人员的安装和维护，并且机柜上部不存在积水，不会影响到电器设备的安全。

进一步的，所述机柜蓄电池区正面设有两组活动门板，每组活动门板由第一正面门板2、第二正面门板3分别与第一支撑柱111、第二支撑柱112通过轴连接可转动开启和关闭；在第二支撑柱112、第三支撑柱113设有同样的活动门板；位于机柜蓄电池区后面设有与前面同样的两组活动门板；所述机柜电器设备区13右面设有一对配电柜门板7，且以轴连接可转动开启和关闭；所述机柜其余部分面板通过螺栓与机柜支撑柱固定连接。在蓄电池区设置活动门板，操作人员不需要进入机柜内进行安装和维修作业，由于锂电池在发生起火爆炸时很危险，因而保证了操作人员的人生安全。

进一步的，所述位于蓄电池区的两扇倒V字形顶部板4与设有的顶部板支撑柱12为轴连接，可向上翻起并用支撑杆10支撑固定，所述位于电器设备区的两扇倒V字形顶部板4为与设有的空调通风口5 侧壁顶部固定连接。由于设置于蓄电池区的电池上的线缆为上走线敷设，因此与上部设置的母线连接，操作人员在安装及维护时可打开蓄电池区的倒V字形顶部板4，因而具有了良好的操作性。

进一步的，所述蓄电池区前面放置两组电池单元9，后面放置同样的两组电池单元9，四组电池9与机柜底部板17通过地脚螺栓连接固定，并且各电池单元9间设有绝缘防火的隔板8，由于隔板8的作用，解决了当某组电池单元9起火爆炸时因处于封闭的独立空间，避免对其他电池单元9产生进一步的损坏；所述电池单元9包括电池组91和设有若干格挡18的电池组支架92，电池组91可插拔的安装在格挡18内，限位固定后形成电池单元9，格挡18将电池组91隔离为单独的区域，解决了当某组电池组91起火爆炸时因处于封闭的独立空间，避免对其他临近的电池组91产生进一步的损坏；所述电池组91具有的电极及通讯连接柱面向机柜活动门板，操作人员在安装及维修时不需要进入机柜内，而是打开活动门板，面向各电池组 91进行操作，此外机柜内不需要留有维修通道，有效提高了面积利用率。

进一步的，所述线路连接蓄电池区和电器设备区13的设备，包括电池总正、负极和BMS通讯线缆，所述母线为铜排并与设备线缆对应连接。

优选的，所述机柜为框架结构，所述框架由八根支撑柱与八根横梁14连接成为一体，机柜的正面为四根支撑柱，后面为四根支撑柱对称构成，机柜的下面为四根横梁，上面为四根横梁对称设置，且所有框架结构通过螺栓连接形成可拆卸式框架。

优选的，所述机柜电器设备区13的顶部设有空调，并且在正面、右面和后面三处设置栅状空调通风口5，与蓄电池区的那一面设置走线口11，使得相应设备处于相对稳定的温度区间工作，并且机柜的刚性不受到损坏。

优选的，所述机柜底部设有可拆除的可固定式滚轮，方便了移动和固定，适应了不同的使用场合。

优选的，所述蓄电池区的设备是采用LFP-18650型圆柱电芯锂电池单体电芯，且以并联方式通过电芯固定支架封装于外壳内并形成电池组91；所述电池组91具有总正、负极和BMS通讯口，各电池组91 总正、负极通过线缆串/并联与母线连接，BMS通讯线缆分别连接各电池模块的一端，另一端连接电器设备区的PCS系统。

优选的，该锂电池储能电源机柜具有电源输入端总线、电源输出端总线和通讯总线，分别与光电/或风电/或市电、负载、通讯系统连接，从而构成储能系统。

本实用新型机柜有益之处为：(1)采用了活动式门板，操作维修人员在储能电源柜外部空间进行作业，解决了储能电源柜空间利用率低、作业操作局限和安全性差的问题；(2)采用了电池组支架的格挡18结构使得单个电池组处于相对独立的空间，避免了电池组故障时可以快速移除；(3)采用了倒V字形顶部板4避免了机柜顶部积水而带来的安全隐患；(4)电器设备区的顶部设有空调结构不影响机柜的强度。

如上述结构的机柜构成了可用于储能系统的锂电池储能电源机柜，安装、运输、维护方便，并且具有了良好的使用性能和安全性能。

附图说明

图1：机柜主视图

图2：机柜左视图

图3：机柜俯视图

图4：机柜轴测图

图5：机柜结构布局图

图6：机柜爆炸图

图7：电池单元主视图

图8：A处局部放大图

图9：电池模块轴测图

图中：1、框架；111、第一支撑柱；112、第二支撑柱；113、第三支撑柱；2、第一正面门板；3、第二正面门板；4、顶部板；5、空调通风口；6、配电柜侧面板；7、配电柜门板；8、隔板；9、电池单元；91、电池组；92、电池组支架；10、支撑杆；11、走线口；12、顶部板支撑柱；13、电器设备区；14、横梁；15、上封板；16、侧封板；17、底部板；18、格挡。

具体实施方式：

为了清楚、完整的反映本发明所述锂电池储能电源机柜的组成，下述为其具体形状及结构，使得所属领域技术人员能够实现本实用新型的技术方案，但应当声明的是，在本领域技术人员对于本实用新型的技术方案简单变形而得到新的技术方案属于本发明的保护范围。

图1至图4为该锂电池储能电源机柜的外形结构，图5、图6为其内部结构，该锂电池储能电源机柜具体实施方式如下：

该锂电池储能电源机柜包括机柜、线路和电力设备，所述机柜分为蓄电池区、电器设备区13两个区域，两区之间通过隔板8隔离成为独立区域，其内放置相应设备，因而提高了相应设备的安全性；图 1和图4中所示的低的区域为蓄电池区，高的区域为电器设备区13。

所述机柜蓄电池区的上部为线路敷设区，包括连接蓄电池区和电器设备区13的母线、机柜顶部上封板15，在顶部上封板15开设有走线口11；所述机柜顶部设有两组倒V字形顶部板4，所述机柜由面板封闭，其中蓄电池区设有一组前后对称布置的活动门板，电器设备区13右侧设有一对活动门板，机柜采用上部线缆辐射和设置活动门板均方便了操作人员的安装和维护，并且机柜上部不存在积水，不会影响到电器设备的安全。

所述机柜蓄电池区正面设有两组活动门板，每组活动门板由第一正面门板2、第二正面门板3分别与第一支撑柱111、第二支撑柱112 通过轴连接可转动开启和关闭；在第二支撑柱112、第三支撑柱113 设有同样的活动门板；位于机柜蓄电池区后面设有与前面同样的两组活动门板；所述机柜电器设备区13右面设有一对配电柜门板7，且以轴连接可转动开启和关闭；所述机柜其余部分面板通过螺栓与机柜支撑柱固定连接。在蓄电池区设置活动门板，操作人员不需要进入机柜内进行安装和维修作业，由于锂电池在发生起火爆炸时很危险，因而保证了操作人员的人生安全。

所述位于蓄电池区的两扇倒V字形顶部板4与设有的顶部板支撑柱12为轴连接，可向上翻起并用支撑杆10支撑固定，所述位于电器设备区的两扇倒V字形顶部板4为与设有的空调通风口5侧壁顶部固定连接。由于设置于蓄电池区的电池上的线缆为上走线辐射，因此与上部设置的母线连接，操作人员在安装及维护时可打开蓄电池区的倒 V字形顶部板4，因而具有了良好的操作性。

图8为该锂电池储能电源机柜可选用较佳的一种方案，在所述蓄电池区前面放置两组电池单元9，后面放置同样的两组电池单元9，四组电池9与机柜底部板17通过地脚螺栓连接固定，并且各电池单元9间设有绝缘防火的隔板8，由于隔板8的作用，解决了当某组电池单元9起火爆炸时因处于封闭的独立空间，避免对其他电池单元9 产生进一步的损坏；所述电池单元9包括电池组91和设有若干格挡 18的电池组支架92，电池组91可插拔的安装在格挡18内，限位固定后形成电池单元9，格挡18将电池组91隔离为单独的区域，解决了当某组电池组91起火爆炸时因处于封闭的独立空间，避免对其他临近的电池组91产生进一步的损坏；所述电池组91具有的电极及通讯连接柱面向机柜活动门板。操作人员在安装及维修时不需要进入机柜内，而是打开活动门板，面向各电池组91进行操作，此外机柜内不需要留有维修通道，有效提高了面积利用率。

所述线路连接蓄电池区和电器设备区13的设备，包括电池总正、负极和BMS通讯线缆，所述母线为铜排并与设备线缆对应连接。

图7作为该锂电池储能电源机柜较佳的机柜为框架结构，所述框架由八根支撑柱与八根横梁14连接成为一体，机柜的正面为四根支撑柱，后面为四根支撑柱对称构成，机柜的下面为四根横梁，上面为四根横梁对称设置，且所有框架结构连接为可拆卸式连接，例如通过螺栓能可拆卸的形成框架，也可以是插接固定的拼装方式形成框架，以适应不同的安装场景，而避免了需要拆卸时存在的困难。

优选的，在所述机柜电器设备区13的顶部设有空调，并且在正面、右面和后面三处设置栅状空调通风口5，与蓄电池区的那一面设置走线口11，使得相应设备处于相对稳定的温度区间工作，并且机柜的刚性不受到损坏。

优选的，所述机柜底部设有可拆除的可固定式滚轮，方便了移动和固定，适应了不同的使用场合。

图9为优选的电池组91结构，所述蓄电池区的设备是采用专利 ZL201820424170.6所述的一种锂离子电池储能电源模块，并且选用 LFP-18650型圆柱电芯锂电池作为单体电芯，该单体电芯以并联方式通过电芯固定支架封装于外壳内并形成电池组91；所述电池组91具有总正、负极和BMS通讯口，各电池组91总正、负极通过线缆串/ 并联与母线连接，BMS通讯线缆分别连接各电池模块的一端，另一端连接电器设备区的PCS系统。

优选的，该锂电池储能电源机柜具有电源输入端总线、电源输出端总线和通讯总线，分别与光电/或风电/或市电、负载、通讯系统连接，从而构成储能系统。