本发明属于储能电站领域，具体提供一种基于梯次电池的模块化储能电站。
背景技术：
目前，电动汽车行业及产业发展十分迅速，随着电动汽车的推广应用，存在巨量的退役电池，退役电池的剩余容量通常在80％以上，有较大的利用空间，如何解决如此巨量的退役电池，找到合适的梯次利用场景，成为电动汽车行业面临的严峻问题。而储能行业中储能电站的建设需要大量的低成本储能电池，目前，电动汽车退役的低成本电池如果能够在储能领域得到有效利用，将会极大地促进储能行业的发展。
基于电池应用情况的差异，各梯次利用的电池之间也存在较大的性能差异，在储能应用时存在较多的技术问题，如何规避电池性能差异，采用合适的方案，实现梯次电池在储能领域中大规模有效地利用，已成为电动汽车与储能行业急需解决的技术难题。
相应地，本领域需要一种新的基于梯次电池的模块化储能电站来解决上述问题。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决现有梯次利用的电池之间因存在较大的性能差异而导致的在储能电站应用时较难集成设计的难题，本发明提供了一种基于梯次电池的模块化储能电站，该储能电站包括输出母线和并联到所述输出母线的多个模块，每个所述模块包括电池模块和连接到所述电池模块的储能变流器，其中，所述电池模块的电池为梯次电池，所述储能变流器并联到所述输出母线。
在上述基于梯次电池的模块化储能电站的优选技术方案中，所述储能电站还包括监控系统，所述监控系统通过CAN总线与所述电池模块和/或所述储能变流器通信。
在上述基于梯次电池的模块化储能电站的优选技术方案中，所述监控系统设置有系统级保护装置，所述系统级保护装置能够在外部系统发生故障时使所述储能电站及时退出运行。
在上述基于梯次电池的模块化储能电站的优选技术方案中，每个所述模块都设置有支路保护装置，所述支路保护装置能够使所述模块在发生故障时及时退出运行。
在上述基于梯次电池的模块化储能电站的优选技术方案中，所述支路保护装置包括第一支路保护装置和第二支路保护装置，所述第一支路保护装置能够使所述电池模块在发生故障时及时退出运行，所述第二支路保护装置能够使所述储能变流器在发生故障时及时退出运行。
在上述基于梯次电池的模块化储能电站的优选技术方案中，每个所述模块内的所述电池模块与所述储能变流器之间也通过CAN总线彼此通信。
在上述基于梯次电池的模块化储能电站的优选技术方案中，每个所述模块中的所述电池模块具有相同的规格；并且/或者每个所述模块中的所述储能变流器也具有相同的规格。
在上述基于梯次电池的模块化储能电站的优选技术方案中，所述储能电站还包括变压器，所述变压器的一端与所述输出母线电连接，所述变压器的另一端用于连接外部系统。
在上述基于梯次电池的模块化储能电站的优选技术方案中，所述外部系统包括给所述储能电站充电的充电系统和所述储能电站为其充电的受电载体。
在上述基于梯次电池的模块化储能电站的优选技术方案中，所述梯次电池是未拆解的退役电动汽车动力电池。
本领域技术人员能够理解的是，在本发明的优选技术方案中，储能电站的输出母线并联有多个由电池模块和与其相连接的储能变流器组成的模块，并且各模块之间相互独立、互不影响，通过监控系统对各模块中的电池模块和储能变流器分别进行监测、控制，能够有效降低因梯次电池自身的性能差异，而导致的在储能电站应用时较难集成设计的难题。并且该储能电站的监控系统设置有系统级保护装置，电池模块和储能变流器均设置有支路保护装置，进而能够实现对储能电站的多重保护。
附图说明
图1是本发明的基于梯次电池的模块化储能电站的系统拓扑框图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。例如，说明书附图中各模块的相对位置关系并非一成不变，本领域技术人员可以根据需要对其作出调整，以便适应具体的应用场合。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本发明的基于梯次电池的模块化储能电站主要包括：监控系统、输出母线、变压器和多个并联的模块，各模块之间相互独立、互不影响，每个模块又分别包括相互电连接的电池模块和储能变流器。进一步，电池模块的电池采用的是未拆解的电动汽车的退役动力电池。
继续参阅图1，优选地，各模块中的电池模块和储能变流器都具有相同的规格。进一步，将储能变流器模块化设计，使得其功能更集成化、结构更简单。电池模块的右端(图1中电池模块的右端)与储能变流器的左端(图1中储能变流器的左端)电连接，使得电池模块能够通过储能变流器进行充电和放电。并且，两者之间还设置有CAN-C总线(CAN-C1-Cn)，使得电池模块和储能变流器之间能够通过其进行通信。本领域技术人员可以理解的是，各模块中的电池模块也可以不具有相同规格，充电时，只需通过与其相对应的储能变流器将输入电压转换成与其相匹配的充电电压、电流即可；放电时，只需通过与其相对应的储能变流器将其输出电压、电流转换一致即可。
进一步参阅图1，各模块的储能变流器的右端(图1中储能变流器的右端)分别与输出母线(即，图1中的交流母线)电连接，输出母线又与变压器的左端(图1中变压器的左端)电连接，变压器的右端(图1中变压器的右端)用于连接外部系统，该外部系统包括但不限于给储能电站充电的充电系统和储能电站为其充电的受电载体，例如电动汽车。储能变流器用于将充电系统的交流电转变成直流电输送给电池模块，或者将电池模块输出的直流电转变成交流电输出，并且储能变流器还具有调整输出电压、电流大小的功能。进一步，本领域技术人员也可以根据需要通过储能变流器将电池模块的电压进行调整直接输出直流电。换句话说，尽管图1中示出的是DC/AC储能变流器，但是，也可以根据需要设置DC/DC储能变流器。
从图1中可知，监控系统的左右两端分别连接有CAN-A总线和CAN-B总线。CAN-A总线又分别与各模块中的电池模块的左端连接，用以获取各个模块中的电池模块的信息(例如，电池模块容量、电池模块温度等)，并根据获得的信息对各电池模块进行能量管理；CAN-B总线又分别与各模块中的储能变流器的右端连接，用以获取各个模块中的储能变流器的信息(例如，工作状态、输出电压、输出电流)，并对储能变流器进行充放电控制。
进一步，为了保证储能电站工作时的安全，监控系统设置有系统级保护装置(图中未示出)，该系统级保护装置可以是软件保护程序也可以是硬件保护装置，或者是两者的总成，用以在外部系统发生故障时，监控系统能够对储能电站进行保护，使储能电站能够及时退出运行，确保不发生意外。具体地，可设置一个功率阈值，监控系统通过CAN-B总线检测各模块的储能变流器的输入功率总和或输出功率总和是否超过该阈值，如果超过该阈值，则储能电站退出运行；或者设置一个电流阈值，监控系统通过CAN-B总线检测各支路的储能变流器的输入电流总和或输出电流总和是否超过该阈值，如果超过该阈值，则储能电站退出运行；或者本领域技术人员也可以根据实际情况通过其他且能够实施的控制方式对储能电站进行保护。
更进一步，各模块都设置有支路保护装置(图中未示出)，具体地，每个支路保护装置又包括第一支路保护装置和第二支路保护装置，其中，第一支路保护装置用来保护电池模块，使电池模块发生故障时能够及时退出运行；第二支路保护装置用来保护储能变流器，使储能变流器发生故障时能够及时退出运行。第一支路保护装置和第二支路保护装置都可以是软件保护程序或硬件保护装置，或者软硬件结合的形式，或者本领域技术人员能够想到的其他形式。进一步，本领域技术人员也可以根据实际情况只设置第一支路保护装置或只设置第二支路保护装置。当某个模块内部发生轻微故障时，首先由监控系统发出预警并降额运行；当某个模块发生严重故障时，该模块内的电池模块或储能变流器会通过第一支路保护装置或第二支路保护装置实现自身保护动作，使该模块能够及时退出运行，并且各模块还设置有自动检测功能，用于对发生故障的模块进行检测，并将检测结果上传至监控系统。在某一模块退出运行时，其它模块依旧保持正常运行，不会对系统造成大的冲击和影响。并且，为了保障储能电站输出功率恒定，监控系统可以调用其他未运行的正常模块替代退出运行的故障模块。
本领域技术人员可以理解的是，储能电站中的模块的数量可根据储能电站预设的额定储能量与电池模块的可用容量设定。具体地，模块的数量≥(储能电站的额定储能)/(电池模块的可用容量)。
综上所述，储能电站充电时，各模块通过储能变流器将充电系统的交流电转换成直流电对各自的电池模块进行充电；储能电站放电时，各模块通过储能变流器将电池模块的直流电转变成交流电或直接输出直流电对受电载体(例如，电动汽车)进行充电。储能电站的充电与放电，均是由监控系统通过CAN-A总线获取并处理各模块的电池模块的电容量信息，通过CAN-B总线控制各自模块的储能变流器的运行来实现的。因此，本发明的储能电站解决了现有梯次电池之间因存在较大性能差异而导致的在储能电站应用时较难集成设计的难题。并且当某个模块出现轻微故障时，可通过控制系统控制该模块的储能变流器减小功率输出；当某个模块出现严重故障时，该模块的电池模块或储能变流器会通过相应的第一支路保护装置或第二支路保护装置使其退出运行。
本领域技术人员可以理解的是，电池模块的信息(例如电容量、温度)也可以直接通过CAN-C总线发送至储能变流器，储能变流器自行处理电池模块信息，并进行下一步的操作。因此，本领域技术人员可以根据需要，省略CAN-C总线，通过监控系统对各模块的电池模块和储能变流器进行监测和控制。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。