一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，安装在集装箱内部，其特征在于，包括电池组件、汇流柜、双向换流器和监控组件，所述的电池组件通过直流功率线与汇流柜连接，所述的汇流柜通过直流功率线和交流功率线与双向换流器连接，所述的双向换流器与监控组件连接。与现有技术相比，本实用新型具有优点。
【专利说明】一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力电子【技术领域】，尤其是涉及一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统。
【背景技术】
[0002]储能系统已逐渐成为未来新能源电网接入、智能电网建设中的关键装置，风力发电、光伏发电系统的储能应用在国外已有较多的示范工程应用。目前可用作储能元件的电池有磷酸铁锂电池、NaS电池、钒液流电池等，但其技术成熟性、经济性都还没有达到大规模应用的要求。
[0003]电动汽车产业、微网储能的发展，推动了以磷酸铁锂电池为代表的动力电池的产业化发展，为大规模储能系统的规模化应用创造了条件。随着储能元件-电池的技术突破，电池规模化生产后成本逐步降低，大规模电池储能系统将在新能源市场领域具有良好的市场前景。
[0004]目前，全世界范围内的大容量锂离子电池储能系统处于研究与初步应用阶段。2008年，美国A123Systems公司开发出H-APU柜式磷酸铁锂电池储能系统；2009年，该公司为AES Gener在智利的阿塔卡马沙漠的Los Andes变电站提供了 12丽的电池储能系统。2010 年美国 Altair Nano 研制出新的电池储能系统 ALT1-ESS Advantage 1.8MW/300kffh,该系统主要应用于频率调整和高功率快速响应，珠海银通集团在2010年10月整体引进了该公司的研发团队及专利技术。2010年6月，三菱重工已开发出日本第一个大容量、可移动储能系统，包括锂离子电池以及控制系统在内的整个储能系统安装在一个置于拖车上的20英尺长的集装箱内，该储能系统的额定功率和容量分别是1MW、0.408MWh。三菱希望通过利用系统的可移动性，在紧急备用、可再生能源并网等几个具有高价值的应用领域占有一定的市场份额。
[0005]在国内，2010年4月，上海世博园智能电网综合示范工程在全面建成投运。其中，100kW/800kWh钠硫储能电站作为大容量城市电网储能在徐汇区漕溪能源转换综合展示基地得到展示，是世博园智能电网综合示范工程的重要组成部分。深圳比亚迪公司2009年开发出基于磷酸铁锂电池储能技术的200kWX4h柜式储能电站和mWX4h储能示范站(实际投运330kWX4h)，其应用方向定位于削峰填谷和新能源灵活接入。2011年，国内第一个MW级电池储能站深圳宝清储能站的3MWX4h电池储能系统投入了试运行。目前，国内的研究方向和成果多为固定的电池储能站，虽然有温斯顿电池制造有限公司的100kWX6h、200kffX8h稀土钇铁鋰电池应急储能车，珠海银通集团的钛酸铁锂应急电源车，比亚迪集团的200kW移动式储能电站，但都局限于作为小容量的备用电源使用，可移动的大容量分布式模块化的电池储能系统尚未开展研究。
[0006]现有的移动式储能系统在外观基本一致，大都采用标准集装箱改制而成，实际上都是双向变流器和储能电池构成的，不具备微网管理功能和新能源接入。实用新型内容
[0007]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全可靠的磷酸铁锂电池的移动式储能系统及其控制方法。
[0008]本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0009]一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，安装在集装箱内部，包括电池组件、汇流柜、双向换流器和监控组件，所述的电池组件通过直流功率线与汇流柜连接，所述的汇流柜通过直流功率线和交流功率线与双向换流器连接，所述的双向换流器与监控组件连接。
[0010]所述的电池组件包括多个储能电池箱,所述的储能电池箱包括电池箱体、锁止机构、储能电池、一体化BMS以及相关电气和机械辅件，所述的锁止机构设置在电池箱体两端，所述的储能电池和机械辅件设置在电池箱体内部，所述的一体化BMS与储能电池连接。
[0011]所述的一体化BMS包括电池电子单元、电池控制单元和漏电检测单元。
[0012]所述的汇流柜包括多个交直流接口，所述的交直流接口包括交流0.4kV三相五线制电网接口、0.4kV三相四线制新能源交流接口和0.4kV三相四线制交流负荷接口。
[0013]所述的双向换流器为四象限双向换流器，所述的双向换流器包括交流EMC滤波器、直流EMC滤波器、LC滤波回路和AC/DC功率单元，所述的交流EMC滤波器、LC滤波回路、AC/DC功率单元和直流EMC滤波器依次连接。
[0014]所述的AC/DC功率单元采用“I”型三电平拓扑结构。
[0015]所述的监控组件包括微网储能集中控制器、后台监控器、交换机、本地监控器、通讯管理机和多个RS485通信接口，所述的微网储能集中控制器分别与双向换流器、交换机、监控器和RS485通信接口连接，所述交换机与本地监控器连接。
[0016]所述的集装箱包括第一散热风机、第二散热风机和第三散热风机，所述的第一散热风机设置在集装箱上部，所述的第二散热风机设置在储能电池箱的一侧，所述的第三散热风机设置在集装箱内部的隔断上。
[0017]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0018]一、本系统采用模块化、三电平的双向换流器电路拓扑设计，降低了换流器的成本和控制实现难度，提高了整套设备的可靠性；
[0019]二、本系统采用高功率密度的散热技术，与现有的散热方式相比，降低成本，更易实现和制造；
[0020]三、本系统具有的电池成组方式易于成组和维护，更易实现用户需求；
[0021]四、本系统的监控系统具有微电网能量管理功能，能够应用到更多的场所，也符合标准化设计满足多种用户需求；
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型的结构示意图。
[0023]图2为移动式储能系统设备布置图。
[0024]图3为移动式储能系统主电路拓扑。
[0025]图4为移动式储能系统网络拓扑图。
[0026]图5为双向换流器的结构示意图。
[0027]图6为AC/DC功率单元的结构示意图。
[0028]图7为储能电池箱的结构示意图。
[0029]图8为本实用新型的控制流程图。
[0030]其中:1、电池组件，2、汇流柜，3、双向换流器，4、监控组件，11、电池箱体，12、锁止机构，13、储能电池，14、一体化BMS，15、相关电气和机械辅件，141、电池电子单元，142、电池控制单元，143、漏电检测单元，31、交流EMC滤波器，32、直流EMC滤波器，33、LC滤波回路，34、AC/DC功率单元，41、微网储能集中控制器，42、后台监控器，43、交换机，44、本地监控器，45、通讯管理机，46、RS485通信接口。
【具体实施方式】
[0031]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0032]实施例:
[0033]如图1所示，一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，安装在集装箱内部，包括电池组件1、汇流柜2、双向换流器3和监控组件4，电池组件I通过直流功率线与汇流柜2连接，汇流柜2通过直流功率线和交流功率线与双向换流器3连接，双向换流器3与监控组件4连接。
[0034]如图3所示，图为移动式储能系统主电路拓扑。
[0035]如图4所示，图为移动式储能系统网络拓扑图。
[0036]如图7、8所示:电池组件I包括多个储能电池箱，储能电池箱包括电池箱体11、锁止机构12、储能电池13、一体化BMS14以及相关电气和机械辅件15，所述的锁止机构12设置在电池箱体11两端，所述的储能电池13和机械辅件15设置在电池箱体11内部，所述的一体化BMS14与储能电池13连接。
[0037]一体化BMS包括电池电子单元141、电池控制单元142和漏电检测单元143。
[0038]汇流柜2包括多个交直流接口，交直流接口包括交流0.4kV三相五线制电网接口、0.4kV三相四线制新能源交流接口和0.4kV三相四线制交流负荷接口。
[0039]如图5所示，双向换流器3为四象限双向换流器，双向换流器3包括交流EMC滤波器31、直流EMC滤波器32、LC滤波回路33和AC/DC功率单元34，交流EMC滤波器31、LC滤波回路33、AC/DC功率单元34和直流EMC滤波器32依次连接。
[0040]如图6所示，AC/DC功率单元采用“I”型三电平拓扑结构。
[0041]监控组件4包括微网储能集中控制器41、后台监控器42、交换机43、本地监控器44、通讯管理机45和多个RS485通信接口 46，微网储能集中控制器41分别与双向换流器3、交换机43和监控器42通过光纤连接，微网储能集中控制器41与通讯管理机45通过RS485通信接口 46连接，所述交换机43与本地监控器44连接。
[0042]如图2所示，集装箱包括第一散热风机、第二散热风机和第三散热风机，第一散热风机设置在集装箱上部，第二散热风机设置在储能电池箱的一侧，第三散热风机设置在集装箱内部的隔断上。
【权利要求】
1.一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，安装在集装箱内部，其特征在于，包括电池组件(I)、汇流柜(2)、双向换流器(3)和监控组件(4)，所述的电池组件(I)通过直流功率线与汇流柜(2)连接，所述的汇流柜(2)通过直流功率线和交流功率线与双向换流器(3)连接，所述的双向换流器⑶与监控组件⑷连接。
2.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，其特征在于，所述的电池组件(I)包括多个储能电池箱，所述的储能电池箱包括电池箱体(11)、锁止机构(12)、储能电池(13)、一体化BMS(14)以及相关电气和机械辅件(15)，所述的锁止机构(12)设置在电池箱体(11)两端，所述的储能电池(13)和机械辅件(15)设置在电池箱体(11)内部，所述的一体化BMS(14)与储能电池(13)连接。
3.根据权利要求2所述的一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，其特征在于，所述的一体化BMS包括电池电子单元(141)、电池控制单元(142)和漏电检测单元(143)。
4.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，其特征在于，所述的汇流柜(2)包括多个交直流接口，所述的交直流接口包括交流0.4kV三相五线制电网接口、0.4kV三相四线制新能源交流接口和0.4kV三相四线制交流负荷接口。
5.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，其特征在于，所述的双向换流器⑶为四象限双向换流器，所述的双向换流器⑶包括交流EMC滤波器(31)、直流EMC滤波器(32)、LC滤波回路(33)和AC/DC功率单元(34)，所述的交流EMC滤波器(31)、LC滤波回路(33)、AC/DC功率单元(34)和直流EMC滤波器(32)依次连接。
6.根据权利要求5所述的一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，其特征在于，所述的AC/DC功率单元采用“I”型三电平拓扑结构。
7.根据权利要求5所述的一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，其特征在于，所述的监控组件(4)包括微网储能集中控制器(41)、后台监控器(42)、交换机(43)、本地监控器(44)、通讯管理机(45)和多个RS485通信接口(46)，所述的微网储能集中控制器(41)分别与双向换流器(3)、交换机(43)和监控器(42)通过光纤连接，所述的微网储能集中控制器(41)与通讯管理机(45)通过RS485通信接口(46)连接，所述交换机(43)与本地监控器(44)连接。
8.根据权利要求1所述的一种磷酸铁锂电池的移动式储能系统，其特征在于，所述的集装箱包括第一散热风机、第二散热风机和第三散热风机，所述的第一散热风机设置在集装箱上部，所述的第二散热风机设置在储能电池箱的一侧，所述的第三散热风机设置在集装箱内部的隔断上。
【文档编号】H02J13/00GK204167912SQ201420610958
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】时珊珊, 李正力, 马瑞, 曹智慧, 陈世锋, 张宇, 柳劲松, 刘舒 申请人:国网上海市电力公司, 国家电网公司, 许继集团有限公司, 许继电源有限公司