一种电池储能系统架构的制作方法

本发明属于电池管理领域，涉及一种电池储能系统架构。

背景技术：

随着大量可再生能源的接入，其出力的随机性和波动性在发电侧加剧了电力供求关系的不确定性，供求两端“合力”导致了供求关系的不平衡、峰谷差越拉越大，因此发电和供电系统面临大量的储能服务缺口，储能系统在可再生能源和传统火力发电侧的应用需求越发强烈。

储能技术路线较多，但成套系统解决方案尚未成熟，储能商业模式仍处于探索阶段，铅炭电池和锂离子电池是有望最先实现商业化应用的电池储能。国内外相关学者已经对储能电池本体进行了深入研究，在其运行寿命、效率和平准化电力成本方面取得了较大进展。若想将目前电池储能技术应用在可再生能源和火力发电系统中解决调峰和调频问题，尚存在较大安全问题、稳定问题和成本问题。这主要是由于目前电池储能技术普遍采用电池组串联成组再并联的方式，即通过电池模组串联提高电池串电压等级，为了满足系统容量，再将电池串并联，最终构建成高压电池系统或低压大电流电池系统。由于电池模组串联，电池模组之间没有隔离和处置措施，当一个电池模组故障时(如短路、断路等)，会对电路上其他电池的电气安全造成严重影响；由于电池模组本身没有隔热和防火装置，当一个电池模组热失控发生起火时，会直接导致相邻模组燃烧，无法避免，存在严重的安全隐患。除此以外，现有技术方案是电池模组串联结构，对电池单体一致性要求很高，造成电池本体成本较高，而实际应用过程中，电池一致性又很难严格保障。当一个电池模组出现问题时，会对相邻的电池模组造成影响，导致整串电池无法运行，造成电池储能系统的运行效率低下。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种电池储能系统架构，该储能系统架构的安全性、稳定性及系统效率较高，且成本较低。

为达到上述目的，本发明所述的电池储能系统架构，其特征在于，包括电池管理系统、若干并联的电池模组以及若干用于控制电池模组的dc-dc模块，其中，一个dc-dc模块对应一个电池模组，各电池模组与对应的dc-dc模块相连接，电池管理系统与各dc-dc模块相连接。

电池管理系统通过对dc-dc模块进行控制的方式控制电池模组的开启或关闭；

各个dc-dc模块之间为并联的方式连接；

电池模组位于壳体内，且壳体与电池模组之间填充有防火材料。

各电池模组包括若干电池单体。

各电池模组中电池单体的数目大于等于2。

各电池单体的容量均大于0且小于等于100kwh。

同一电池模组中的各电池单体之间并联连接或者串联连接。

各电池单体为锂离子电池、铅酸电池或者铅炭电池。

所述防火材料为弹性防火胶、防火复合材料或金属。

dc-dc模块集成有bms电池系统。

同一电池模组中各电池单体的类型相同或者不同，不同电池模组中电池单体的类型相同或者不同。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的电池储能系统架构包括电池管理系统、若干并联的电池模组以及若干用于控制电池模组的dc-dc模块，其中一个dc-dc模块对应一个电池模组，各电池模组与对应的dc-dc模块相连接，电池管理系统与各dc-dc模块相连接，从而使得各电池模组直接并联连接，当一个电池模组故障时，不会对电路上其他电池模组的电气安全造成影响，系统架构的安全性及稳定性较高。同时各电池模组通过单独的dc-dc模块控制，因此可以在同一系统中对不同类型、不同规格、不同数量、不同电压及不同品级电池组进行管控，以提升各电池模组协同运行的稳定性，增加电池系统的有效运行时间，降低电池本体成本。

进一步，电池模组位于壳体内，壳体与电池模组之间填充有防火材料，以实现对单个电池模组进行防火隔离，从而提高现有储能技术的安全性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为电池管理系统、2为dc-dc模块、3为壳体、4为电池模组。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

参考图1，本发明所述的电池储能系统架构包括电池管理系统1、若干电池模组4以及若干用于控制电池模组4的dc-dc模块2，其中，一个dc-dc模块2对应一个电池模组4，各电池模组4与对应的dc-dc模块2相连接，电池管理系统1与各dc-dc模块2相连接。

电池管理系统通过对dc-dc模块进行控制的方式控制电池模组4的开启或关闭；

各个dc-dc模块之间为并联的方式连接；

电池模组位于壳体内，且壳体与电池模组之间填充有防火材料。

各电池模组4包括若干电池单体，其中，各电池模组4中电池单体的数目大于等于2，各电池单体的容量均大于0且小于等于100kwh；同一电池模组4中的各电池单体之间并联连接或者串联连接；各电池单体为锂离子电池、铅酸电池或者铅炭电池；同一电池模组4中各电池单体的类型相同或者不同，不同电池模组4中电池单体的类型相同或者不同。

本发明所述的电池储能系统架构为扁平树形，由多个小容量电池模组4并联组成，各电池模组4通过不同的dc-dc模块2单独控制，层级逻辑结构性强，各电池模组4中的各电池单体并联连接或者串联连接。

dc-dc模块2模块集成有bms电池系统，对电池模组4中电池单体的充放电性能进行监控及管理，可获得的信息包括电池单体的电压值、电流值以及温度值等，并依此确定需要进行电量均衡的电池单体，并控制电量高的电池单体对电量低的电池单体进行组内电量均衡。

例如，本发明包括200个5kwh电池模组4，采用200个dc-dc模块2并联实现电池模组4并联，以组成1mwh的储能系统集装箱。

电池管理系统1直接检测及管理电池运行的全过程，包括电池运行基本信息的测量、电量估计、电池单体均衡、系统运行状态分析、系统故障诊断和保护、系统上下电策略控制及数据通信，可根据负载的工况，自动调整工作的dc-dc模块2的数量，确保系统工作在最佳的效率区间。

在本申请所提供的实施例中，所揭露的技术内容，主要是电池储能系统的电池模组架构，未包含电池储能系统中其他总成及管理控制单元，烟雾探测等，应该理解到，所有基于此架构的电池储能系统，都包括在本发明的专利保护范围内。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。