一种储能系统的制作方法

1.本技术涉及储能系统技术领域，特别涉及一种储能系统。


背景技术：

2.并网型储能电站，多数与光伏、风电等新能源配套使用；其连接于同一pcs(power conversion system，储能逆变器)的各电池系统，通常设置于相应的单柜体内，并通过各自柜体内部或外部的dc/dc变换器进行各电池系统电参数之间的解耦；但是，由于电池状态的估算误差，会导致场站内各电池系统难以同步，实际并不能同时满充、或放空，达不到电网恒功率满额调度需求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术提供一种储能系统和储能电站，以避免电池状态估算误差而导致各电池系统间无法同步的问题。
4.为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
5.本技术提供了一种储能系统，包括：至少一个功率变换器和至少两个电池系统；其中，
6.所述功率变换器的第一侧，及，各所述电池系统，均连接至可分断母线；
7.所述可分断母线中包括：至少一个可控连接支路；所述可控连接支路用于实现自身两侧所接设备之间的正负极对应相连；
8.所述功率变换器的第二侧，连接所述储能系统的功率接口。
9.可选的，所述功率变换器的个数大于1；
10.各所述功率变换器的第一侧分别连接有相应的所述可控连接支路。
11.可选的，在各所述电池系统处于均衡状态时，各所述可控连接支路允许导通；
12.在各所述电池系统处于不均衡状态时，各所述可控连接支路不允许导通，且各所述电池系统通过相应所述功率变换器的第二侧进行能量均衡，或者，通过各自正极或负极传输支路中的均衡器进行能量均衡。
13.可选的，各所述电池系统中均包括：一个或至少两个并联连接的电池簇；
14.各所述电池簇连接相应所述电池系统正极或负极的传输支路中，分别设置有相应的均衡器。
15.可选的，在各所述电池簇处于均衡状态时，各所述均衡器均处于旁路状态；
16.在任意所述电池系统中各所述电池簇处于不均衡状态时，相应所述电池簇的均衡器处于工作状态。
17.可选的，在任意所述电池系统中各所述电池簇处于不均衡状态时，相应所述可控连接支路处于断开状态，相应所述电池系统通过自身所接的所述功率变换器独立运行。
18.可选的，所述功率变换器与其所接的一个所述电池系统，集成设置于储能单元柜内；
19.并且，所述储能单元柜内，还集成有一个所述可控连接支路。
20.可选的，所述功率变换器设置于变换柜内，所述电池系统设置于电池系统柜内；
21.并且，所述电池系统柜内，和/或，所述变换柜内，集成有相应的所述可控连接支路。
22.可选的，所述功率变换器与其所接的一个所述电池系统，集成设置于储能单元柜内；
23.存在至少一个所述电池系统，设置于电池系统柜内；
24.所述储能单元柜内，和/或，所述电池系统柜内，集成有相应的所述可控连接支路。
25.可选的，所述功率变换器的个数大于1时，存在至少一个所述功率变换器，设置于变换柜内；
26.所述变换柜内，集成有一个所述可控连接支路。
27.可选的，所述功率变换器的个数大于1时，存在至少一个所述功率变换器，与其所接的一个所述电池系统，集成设置于储能单元柜内；
28.存在至少一个所述功率变换器，设置于变换柜内；
29.并且，所述储能单元柜内，和/或，所述变换柜内，集成有相应的所述可控连接支路。
30.可选的，设置有所述电池系统的柜内，还设置有：热管理单元。
31.可选的，所述热管理单元为液冷设备。
32.可选的，设置有所述电池系统和/或所述功率变换器的各柜体之间，通过连接器实现连接。
33.可选的，还包括：包裹所述连接器的防护结构。
34.可选的，所述功率变换器的第一侧还设置有串联连接的第一开关和第一熔断装置；
35.所述功率变换器的第二侧还设置有：串联连接的第二开关和第二熔断装置；
36.所述功率变换器的第二侧，通过串联连接的断路器和第三熔断装置，连接所述储能系统的功率接口。
37.可选的，所述可控连接支路中，包括：串联连接的第三开关和第四熔断装置。
38.可选的，所述功率变换器为：dc/ac变换器，其直流侧作为所述功率变换器的第一侧，其交流侧作为所述功率变换器的第二侧；所述储能系统的功率接口，通过变压器连接电网；
39.或者，所述功率变换器为：dc/dc变换器，其两侧分别作为所述功率变换器的第一侧和第二侧；所述储能系统的功率接口，用于连接光伏发电系统的直流母线或者风力发电系统的直流母线。
40.可选的，所述功率变换器为dc/ac变换器时，设置于所述功率变换器与所述储能系统的功率接口之间的所述断路器和所述第三熔断装置，独立设置于一个单独柜体内，或者，与所述变压器设置于同一柜体内。
41.本技术提供的储能系统，其功率变换器的第一侧及各电池系统均连接至可分断母线，各电池系统均无需配备dc/dc变换器进行解耦，仅通过相应的可控连接支路即可直接实现相互之间的并联连接，进而可以避免现有技术中因电池状态估算误差而导致场站内设备
间无法同步的问题。而且，通过控制各可控连接支路的通断，即可实现不同数量电池系统的切入或切出，实现对于系统容量的灵活调节；另外，无需各电池系统均配备相应的功率变换器，还可以节约成本。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
43.图1和图2分别为本技术实施例提供的储能系统的两种结构示意图；
44.图3为本技术实施例提供的储能系统的具体电路图；
45.图4a为现有技术提供的储能系统等效结构图；
46.图4b为本技术实施例提供的储能系统的等效结构图；
47.图5a为本技术实施例提供的电池系统级的均衡控制流程图；
48.图5b为本技术实施例提供的电池簇级的均衡控制流程图；
49.图6为本技术实施例提供的储能系统下各电池系统的具体电路图；
50.图7a、图7b、图7c、图7d及图7e分别为本技术实施例提供的储能系统的五种柜体设置结构示意图；
51.图8a、图8b、图8c及图8d分别为本技术实施例提供的均衡器的四种结构示意图；
52.图9a为图7a所示结构下的站内柜体排布示意图；
53.图9b为图7b所示结构下的站内柜体排布示意图；
54.图9c和图9d分别为图7c所示结构下的两种站内柜体排布示意图。
具体实施方式
55.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，都属于本发明保护的范围。
56.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
57.本技术提供一种储能系统，以实现容量调节，并避免电池状态估算误差而导致场站内设备间无法同步的问题。
58.如图1所示，该储能系统，包括：至少一个功率变换器101和至少两个电池系统102；其中：
59.功率变换器101的第一侧，及，各电池系统102，均连接至可分断母线100。
60.该可分断母线100中包括至少一个可控连接支路103；该可控连接支路103用于实
现自身两侧所接设备之间的正负极对应相连。实际应用中，可以选择相邻的设备，通过相应的可控连接支路103，就近实现并联连接，但并不仅限于此。
61.功率变换器101的第二侧，连接储能系统的功率接口。
62.本实施例提供的该储能系统，其各电池系统102均无需配备相应的dc/dc变换器进行解耦，而是仅通过相应的可控连接支路103即可直接实现相互之间的并联连接，进而可以避免现有技术中因电池状态估算误差而导致场站内设备间无法同步的问题。
63.而且，该可分断母线100可以通过各可控连接支路103实现其两侧设备之间的分断和连接，使得连接至该可分断母线100的两种设备数量可调；所以，可以根据实际应用中的系统容量需求，实时选择相应数量的电池系统102并联接入至少一个功率变换器101的第一侧，进而实现这些电池系统102的切入，使其可以通过相应功率变换器101与外界进行电能交互；当系统容量需求有变化时，还可以通过控制各可控连接支路103的通断，控制更多个电池系统102切入，或者，控制部分已切入的电池系统102切出，进而满足当前的系统容量需求，实现对于系统容量的调节。也即，该储能系统通过控制各可控连接支路103的通断，即可实现不同数量电池系统102的切入或切出，实现对于系统容量的灵活调节；而且，无需各电池系统102均配备相应的功率变换器101，所以可以节约成本。
64.值得说明的是，在现有技术中，单柜体数mwh级的储能电池系统，不仅在容量调节上不灵活，不利于工程化应用，同时，其系统冗余性低，不满足储能作为电网支撑性设备的在线率要求。所以，优选的，如图2所示，本实施例所提供的该储能系统中，其功率变换器101的个数大于1；而且，当功率变换器101的个数大于1时，可以进一步为各功率变换器101分别配备一个相应的可控连接支路103。
65.此时，通过控制相应可控连接支路103的动作，可以控制相应数量功率变换器101或者相应数量电池系统102的切入切出，从而达到系统倍率与容量的灵活调整，满足不同工程需求。实际应用中，可以根据系统的调度功率来选择投入功率变换器101与电池系统102的数量，使场站级的并网损耗达到最低。当总调度功率较小时，可选择较少功率变换器101投入并网、较多的电池系统102投入并联回路，从而抬高单台功率变换器101实际工作电流，规避小电流阶段谐波成分占比较大的问题。而且，通过控制相应可控连接支路103的动作，当任意功率变换器101故障时，不影响对应支路电池系统102参与系统运行；当任意电池系统102故障时，也不影响对应支路功率变换器101参与系统运行，能够提高站级设备在线率。
66.实际应用中，该功率变换器101可以为：dc/ac变换器，即pcs(如图3中所示的pcs 1、
…
、pcs n)，其直流侧作为功率变换器101的第一侧，其交流侧作为功率变换器101的第二侧；此时，该储能系统的功率接口，通过变压器(设置于图3中所示的箱变柜内)连接电网。或者，该功率变换器101也可以为：dc/dc变换器，其两侧分别作为功率变换器101的第一侧和第二侧；此时，该储能系统的功率接口，用于连接光伏发电系统的直流母线或者风力发电系统的直流母线，进而实现对于相应新能源发电的功率支撑功能。
67.并且，以dc/ac变换器为例，参见图3，在功率变换器101的第一侧还设置有串联连接的第一开关(如图3中所示的k15、k25、
…
、kn5)和第一熔断装置(如图3中所示的fuse115、fuse225、
…
、fusenn5)，功率变换器101的第二侧还设置有：串联连接的第二开关(如图3中所示的k11、k21、
…
、kn1)和第二熔断装置(如图3中所示的fuse11、fuse21、
…
、fusen1)；功率变换器101的第二侧，通过串联连接的断路器qf和第三熔断装置fuse01，连接该储能系统
的功率接口。实际应用中，各第一开关可以设置于该可分断母线与相应电池系统102之间(如图3中所示)，也可以设置于该可分断母线与相应功率变换器101之间，视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
68.还值得说明的是，如图4a所示的传统储能系统中，由于大容量电池组的并联，构成y型汇流母线结构，导致直流汇流处的电气保护器件(fuse1和fuse2)难以选型，尤其对短路保护的灭弧能力要求非常高。所以，本实施例提供的该储能系统中，其可控连接支路103中，可以包括：串联连接的第三开关(如图3中所示的k01、
…
、k0n)和第四熔断装置(如图3中所示的fuse01、fuse02、
…
、fuse0n，等效于图4b中的fuse1和fuse2)。
69.假设系统内包括多个功率变换器101，各功率变换器101分别连接有多个电池系统102，此时，电路结构等效于图4b，构成了h型跨母线汇流结构，多电池系统102的汇流侧，设置有并联的短路保护熔断器(如图4b中的fuse1和fuse2)，正常承受的子系统间环流较小，在局部短路时，可设计fuse1、fuse2优先熔断，对跨母线系统进行解裂，降低系统短路风险，规避了传统储能系统中多电池组/电池系统直接并联汇流对短路分断能力高要求。
70.实际应用中，该第一开关可以为直流接触器，该第二开关可以为交流接触器，该第三开关具体可以是由接触器或断路器来实现，或者，也可以是由igbt(insulated gate bipolar transistor，绝缘栅双极型晶体管)或mosret(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)等电力电子限流开关来实现；视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。上述各熔断装置均可以包括设置于各传输支路上的熔丝，但并不仅限于此，任何能够实现相应保护功能的器件均可。
71.实际应用中，一个储能电站内，可以设置有多个上一实施例提供的储能系统；以功率变换器101是pcs为例，一个变压器及其下挂的全部设备共同构成了该储能电站内的一个子阵；上一实施例通过直接并联，促使相应电池系统102保持同步；但实际应用中，并不排除存在电池系统102通过相应功率变换器101独立运行的情况，所以，为了使同一子阵内全部电池系统能够实时进行均衡，可以设置：在各电池系统102处于均衡状态时，各可控连接支路103允许导通；但在各电池系统102处于不均衡状态时，各可控连接支路103不允许导通，且各电池系统102通过相应pcs的交流侧，也即相应功率变换器101的第二侧，构成能量回路以进行能量均衡，或者，各电池系统102通过各自正极或负极传输支路中的均衡器104进行能量均衡。
72.考虑设置成本，实际应用中，可以省略图3中所示的各均衡器104及其投切开关(如图3中所示的k115、
…
、knn5)，而仅通过pcs交流侧进行主动均衡控制即可，具体的：
73.在并网阶段，即断路器qf、第二开关k11～kn1均合闸的情况下，通过各pcs分配不同电流实现各电池系统102的电压、soc均衡。
74.在非并网阶段，即断路器qf断开，而第二开关k11～kn1合闸的情况下，通过各自pcs交流侧形成的能量回路完成各电池系统102的电压、soc均衡。
75.参见图5a，假设各电池系统102均具备高能效热管理，则常态下电池系统102的一致性较高，可以默认首次充放电前的soc一致，只判断各电池系统102的电压(如图3中所示的udc1、udc2、
…
、udcn)极差是否小于相应设定值即可；若该电压极差小于该相应设定值，则允许各第三开关k01、k02、
…
、k0n闭合；若该电压极差不小于该相应设定值，则不允许各第三开关k01、k02、
…
、k0n闭合，电池系统102通过各自配套的pcs进行并网、或相互之间进
行充放电；具体的，在并网期间，通过调节充放电电流，使各电池系统102的电压、soc达到均衡；在相互充放电期间，同样通过调节充放电电流，使各电池系统102的电压、soc达到均衡。
76.在长期运行后，为进一步避免soc因累积误差导致的状态估算不准确，当首次出现各电池系统102的soc(比如soc1、soc2、
…
、socn)极差大于相应设定值时，需要等到系统运行到充电或放电末端时，进一步判断电池电压极差，根据ocv曲线，判断soc极差是否属实；若属实，则断开各第三开关k01、k02、
…
、k0n，电池系统102通过各自配套的pcs进行并网或相互之间进行充放电；具体的，在并网期间，通过调节充放电电流，使各电池系统102的电压、soc达到均衡；在相互充放电期间，同样通过调节充放电电流，使各电池系统102的电压、soc达到均衡。
77.上述设置可以实现同一子阵内的电池系统级均衡，实际应用中，各电池系统102中均可以包括：一个或至少两个并联连接的电池簇(如图6中所示的电池簇11、
…
、电池簇1m，或者，电池簇n1、
…
、电池簇nm)；且各电池簇连接相应电池系统102正极或负极的传输支路中，分别设置有相应的均衡器(如图6中所示的均衡器11、
…
、均衡器nm)及其投切开关(如图6中所示的k114、
…
、knm4)，各电池簇的传输支路中还可以分别设置有相应的正极开关(如图6中所示的k112、
…
、knm2)、负极开关(如图6中所示的k113、
…
、knm3)和熔断装置。这时，为了进一步确保电池簇级的均衡，可以对该储能系统进行如下设置：
78.在各电池簇处于均衡状态时，各均衡器均处于旁路状态；而在任意电池系统102中各电池簇处于不均衡状态时，相应电池簇的均衡器处于工作状态。
79.更进一步的，在任意电池系统102中各电池簇处于不均衡状态时，还可以设置：相应可控连接支路103处于断开状态，相应电池系统102通过自身所接的功率变换器101独立运行。
80.图5b为簇级出现电压、soc不一致时的均衡控制流程，与图5a所不同的是，其对于电压、soc的判断，都是对于各电池系统102内各电池簇而言的；而且，各电池簇需要通过相应的均衡器来实现均衡。
81.参见图6所示的结构，首次充放电时，直接判断所有电池簇11～1m、21～2m、
…
、n1～nm的电压极差(即udc11、udc12、
…
、ud1m极差，
…
，udcn1、udcn2、
…
、udcnm极差)，是否均小于相应设定值；若是，则控制所有均衡器11～均衡nm旁路；若不是，则控制各第三开关k01、k02、
…
、k0n保持闭合，并针对不一致电池簇xy(1《x《n，1《y《m)，切入其对应的均衡器xy，即kxy3断开，kxy4闭合，均衡器xy处于工作状态，而非旁路状态，对相应电池簇xy进行主动均衡控制。
82.在长期运行后，先判断所有电池簇11～1m、21～2m、
…
、n1～nm的soc极差(即soc11、soc12、
…
、soc1m极差，
…
，socn1、socn2、
…
、socnm极差)，是否均大于相应设定值；若不是，则执行对于电池簇的电压极差判断步骤；若是，则待充电、或放电末端时，判断电池电压极差，根据ocv曲线，判断soc极差是否属实；若属实，则控制不一致电池簇xy所在的第三开关k0x断开，通过自身所接的pcs独立运行，避免成为相应子阵的短板，直到充电或放电末端，虽然各自pcs停止运行的时间不同，但可以使得各电池簇回归到充电、或放电的初始起点，重新达到一致效果；若不属实，则控制开关k113、k123、
…
、knm3保持闭合，开关k114、k124、
…
、knm4保持断开，根据ocv曲线对soc进行末端校准。
83.本实施例在上一实施例的基础之上，通过上述原理，进一步确保了同一子阵内的
系统级和簇级均衡。
84.在上述实施例的基础之上，实际应用中，可以通过多种柜体设置来实现该储能系统，比如：
85.(1)参见图7a，功率变换器101与其所接的一个电池系统102，集成设置于储能单元柜(如图7a中所示的储能单元柜1、储能单元柜2、
…
、储能单元柜n)10内；并且，储能单元柜10内，还集成有一个可控连接支路103，以实现不同设备间的跨柜连接。
86.图7a仍以功率变换器101是dc/ac变换器为例进行展示，该储能系统由n个储能单元柜10并联组成，各储能单元柜10内均包括对应连接的电池系统102与功率变换器101，其中：
87.各dc/ac变换器1～n的直流侧分别通过第一开关k15～kn5及直流熔断装置fuse115～fusenn5连接各电池系统1～n；各dc/ac变换器1～n的交流侧，分别通过第二开关k11～kn1及交流熔断装置fuse11～fusen1汇流到总并网框架断路器qf，再经过交流熔断装置fuse01与电网连接。
88.保持电网侧框架断路器qf合闸状态下，通过dc/ac变换器i两侧开关的合闸/分闸，实现支路上dc/ac变换器i的切入/切出(i＝1，2，
…
，n)，通过第三开关k0i合闸/分闸，能够实现储能单元柜i与其他储能单元柜的连接或断开。
89.各储能单元柜10可以在多柜体无缝拼接并联后，接入箱变柜，进而实现并网连接。
90.(2)参见图7b，功率变换器101设置于变换柜(如图7b中所示的变换柜1、变换柜2、
…
、变换柜n)30内，电池系统102设置于电池系统柜(如图7b中所示的电池系统柜11、
…
、电池系统柜1m、
…
、电池系统柜n1、
…
、电池系统柜nm)20内。并且，电池系统柜20内，和/或，变换柜30内，集成有一个可控连接支路103，以实现不同设备之间的跨柜连接(如图7b中所示)；也即，即便只有一种柜体内设置有相应的可控连接支路103，也可以结合另一种柜体内的开关或接触器，实现两种设备的切入或切出。
91.图7b仍以功率变换器101是dc/ac变换器为例进行展示，该储能系统由n个变换柜30及n
×
m个电池系统柜20共同组成，各变换柜30可以分别连接m个电池系统柜20；不同变换柜30所接的全部电池系统柜20，其倍率可以不同，如1小时、2小时、4小时、8小时等，此处不作限定。其中：
92.各dc/ac变换器i(i＝1，2，
…
，n)的直流侧，分别通过第一开关kij5(j＝1，2，
…
，m)、及直流熔断装置fuseij5连接相应电池系统ij；各dc/ac变换器i的交流侧，分别通过第二开关ki1及交流熔断装置fusei1汇流到总并网框架断路器qf，再经过交流熔断装置fuse01与电网连接。
93.保持电网侧框架断路器qf合闸状态下，通过dc/ac变换器i两侧开关的合闸/分闸，实现支路上dc/ac变换器i的切入/切出(i＝1，2，
…
，n)，通过第三开关k0i合闸/分闸，能够实现变换柜i与其他变换柜的连接或断开，或者，实现电池系统i1～im与其他电池系统的连接或断开。
94.各电池系统柜20可以在多柜体无缝拼接并联后，通过交直同并的变换柜30接入箱变柜，进而实现并网连接。
95.图7b所示两种柜体的组合形式，可以灵活满足储能电站的布局要求、容量要求，比如：增加变换柜30的并联台数即可实现倍率上调，增加电池系统柜20的并联台数即可实现
容量上调。
96.(3)参见图7c，功率变换器101与其所接的一个电池系统102，集成设置于储能单元柜(如图7c中所示的储能单元柜1、储能单元柜2、
…
、储能单元柜n)10内；并且，存在至少一个电池系统102，设置于电池系统柜(如图7c中所示的电池系统柜1m、
…
、电池系统柜nm)20内；在储能单元柜10和/或电池系统柜20内，集成有相应的可控连接支路103，以实现不同设备间的跨柜连接；图7c以在电池系统柜20内集成有相应的可控连接支路103为例进行展示。为简便展示，图7c中省略了各电池系统102传输支路中的均衡器，但实际应用中可以设置该均衡器。
97.图7c仍以功率变换器101是dc/ac变换器为例进行展示，该储能系统由至少一个储能单元柜10及至少一个电池系统柜20共同组成，各电池系统柜20分别通过连接一个相应的储能单元柜10实现并网连接。其中：
98.各dc/ac变换器i(i＝1，2，
…
，n)的直流侧，分别通过第一开关kii5、及直流熔断装置fuseij2(j＝1，2，
…
，m)连接相应电池系统ij；各dc/ac变换器i的交流侧，分别通过第二开关ki1及交流熔断装置fusei1汇流到总并网框架断路器qf，再经过交流熔断装置fuse01与电网连接。
99.保持电网侧框架断路器qf合闸状态下，通过开关ki1、kii5合闸/分闸，实现支路上dc/ac变换器i的切入/切出(i＝1，2，
…
，n)，通过第三开关k0i合闸/分闸，能够实现电池系统柜i与其他电池系统柜20或储能单元柜10的连接或断开。
100.多个电池系统柜20在多柜体无缝拼接并联后，可以通过一个相应的储能单元柜10接入箱变柜，进而实现并网连接。实际应用中，只要有一个储能单元柜10中的功率变换器101被切入，即可保证与其相接的各电池系统102均能够参与系统运行；当然，也可以存在至少两个储能单元柜10中的功率变换器101分别接入箱变柜，或者，以交直同并的连接状态接入箱变柜；视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
101.另外，实际应用中，在功率变换器101的个数大于1时，在图7c的基础之上，参见图7d，还可以将至少一个功率变换器101，设置于变换柜30内；且该变换柜30内，集成有一个可控连接支路103，以实现其与其他设备之间的跨柜连接；进而实现了三种柜体的组合形式，各种柜体的数量均可以根据实际情况而定。
102.(4)参见图7e，存在至少一个功率变换器101，与其所接的一个电池系统102，集成设置于储能单元柜(如图7e中所示的储能单元柜1、储能单元柜2、
…
、储能单元柜n)10内；存在至少一个功率变换器101，设置于变换柜30内；并且，储能单元柜10内，和/或，变换柜30内，集成有一个可控连接支路103，以实现不同设备之间的跨柜连接。
103.其具体的工作原理与上述内容类似，此处不再一一赘述。而且，在图7e的基础之上，还可以存在至少一个电池系统102，设置于电池系统柜20内，其结构即如图7d所示。
104.在上述几种柜体设置的实现形式中，功率变换器101两侧的开关和熔断装置，与相应功率变换器101设置于同一柜体内；而且，均可以选择将并网断路器qf与熔断装置fuse01单独设置于一个独立柜体内，或者，也可以选择将并网断路器qf、熔断装置fuse01融入变压器所在的箱变柜内；视其具体应用环境而定即可，均在本技术的保护范围内。
105.值得说明的是，不论采用哪种柜体设置的实现形式，该储能系统均还可以包括：设置于各电池系统102的至少一极功率传输支路中的均衡器104(图3、图7a、图7b及图7e中均
以其设置于负极功率传输支路中为例进行展示)；该均衡器104的输入端连接相应电源，该均衡器104的输出端串联接入相应的功率传输支路中。
106.各电池系统102并联形成子阵级电池堆时，跨柜体带来的电池系统一致性差异，可通过相应的均衡器104进行实时调节；进而，各电池系统102可通过相应的均衡器104实现带载切入或切出。
107.实际应用中，各均衡器104可以分别设置于相应电池系统102的负极功率传输支路中，且如图7a至图7e中所示，各均衡器104的输出端与相应的投切开关(如图3中所示的k115～k1n5)串联连接后，再与第一开关在负极功率传输支路中相应的开关并联连接。
108.在某一电池系统102第一开关在负极功率传输支路中的开关断开、而投切开关闭合的状态下，可以实现相应均衡器104的投入，以实现对于相应电池系统102的一致性调节。而通过控制第一开关在负极功率传输支路中的开关闭合，可以实现对于均衡器104的旁路，进而在电池系统102一致性较好的条件下，避免不必要的多级变流损耗，提升系统效率。
109.实际应用中，该均衡器104可以为dc/dc变换器，此时，其输入端所接电源为：另一电池系统102(简化如图8a所示)、额外的储能设备(简化如图8b所示)或者共用的另外一级变换器(简化如图8c中所示的dc/dc变换器201或图8d中所示的dc/ac变换器202)；或者，该均衡器104也可以为dc/ac变换器，此时其所接的电源即为能够实现交流电能交互的电源。该均衡器104的具体结构可以根据实际应用环境而定，只要能够以其输出端串联在相应电池系统102的功率传输支路中，即可实现相应的一致性调节，均在本技术的保护范围内。
110.在各电池系统102中的各电池簇，也可以分别设置有各自的正负极开关和均衡器，参见图6所示，原理与上述内容相似，此处不再赘述。
111.另外，在上述几种柜体设置的实现形式下，储能电站内相应的柜体排布将会有所不同，如图9a至图9c所示，其中，图9a为图7a所示柜体设置形式下的站内柜体排布示例，图9b为图7b所示柜体设置形式下的站内柜体排布示例，图9c和图9d均为图7c所示柜体设置形式下的站内柜体排布示例，对于图7d至图7e所示柜体设置形式下的站内柜体排布并未一一进行展示，可以以此类推。
112.对于各种柜体设置形式下的站内柜体排布，其设置有电池系统102的柜体内，还会设置有相应的簇级管理单元2，并通过plc(power line carrier，电力线载波)或者无线通讯技术实现柜间通信，如图9a至图9d中两端带箭头的虚线所示。另外，在设置有电池系统102的柜内，还可以设置有相应的热管理单元1；为保障跨柜体间的电池均温性，优选液冷作为电池系统102的热管理方式。
113.对于图9a所示的站内柜体排布示例，其各储能单元柜10内分别设置有热管理单元1、簇级管理单元2、电池系统102及pcs 4(即功率变换器101)，并设置有连接器5实现柜体间的电气连接。各储能单元柜10之间优选通过plc或者无线通讯技术实现柜间通信。该排布下，基于单个电池系统102配套相应dc/ac变流单元(即功率变换器101)，组成储能单元柜10，在储能单元柜10的直流侧设置跨柜体并联开关(即第三开关)，允许动态投切，实现灵活的电池系统间并联。储能单元柜10的直流侧跨柜体直接并联，可以减少因参数估算不准导致各支路独立充放电带来的电池系统102状态不一致，提升block级恒功率输出时长。储能单元柜10之间实现直流手拉手连接，形成block级可变容量的电池系统，跨箱带来的电池系统102一致性差异，可通过均衡器104填平；而且，在电池系统102一致性较好时，均衡器104
被旁路，减少损耗。单一功率变换器101或单一电池系统102故障时，均可通过并联开关(即第三开关)进行旁路，系统自动切入降额运行。
114.对于图9b所示的站内柜体排布示例，其各电池系统柜20内分别设置有热管理单元1、簇级管理单元2及电池系统102，并设置有连接器5实现柜体间的电气连接；各电池系统柜20间优选无线通讯。其各变换柜30的直流侧设置有连接器5实现柜体间的电气连接，而各变换柜(如图中所示的pcs 4)30的交流侧设置有连接器6实现柜体间的电气连接，并接入交流汇流柜；各变换柜30间优选plc或无线通讯。该排布下，基于多个电池系统102配套dcac变流单元(即功率变换器101)，带簇级均衡器的多电池系统并联组成电池系统柜20，同时在电池系统柜20的汇流侧设置有跨柜体并联开关(即第三开关)，允许动态投切，实现灵活的电池系统间并联。电池系统柜20跨柜体直接并联，可以减少因参数估算不准导致各支路独立充放电带来的电池系统102状态不一致，提升block级恒功率输出时长。电池系统柜20之间、变换柜30之间、电池系统柜20与变换柜30之间，均实现直流手拉手连接，形成block级可变容量的电池堆；跨箱带来的电池系统102一致性差异，可通过均衡器104填平；且当电池系统102一致性较好时，均衡器104被旁路。单一功率变换器101或单一电池系统102故障时，均可通过并联开关(即第三开关)进行旁路，系统自动切入降额运行。
115.对于图9c和图9d所示的站内柜体排布示例，其各储能单元柜10内分别设置有热管理单元1、簇级管理单元2、电池系统102及pcs 4(即功率变换器101)，并设置有连接器5实现柜体间的电气连接；各储能单元柜10间优选plc或无线通讯。其各电池系统柜20内设置有热管理单元1、簇级管理单元2及电池系统102组成，并设置有连接器5实现柜体间的电气连接；各电池系统柜20间优选无线通讯。该排布下，两种柜体的组合，可灵活满足储能电站的布局要求、容量要求，比如：储能单元柜10按1c设计，当需要0.5c系统时，将第一个电池系统柜20与储能单元柜10并联；当需要0.33c系统时，再将第二个电池系统柜20与第一个电池系统柜20并联；当需要0.25c系统时，再将第四个电池系统柜20与第三个电池系统柜20并联，以此类推。
116.本实施例提供的该储能系统，通过直流侧跨柜体开关进行手拉手连接，实现功率变换器101或电池系统102的切入切出，从而达到系统倍率与容量灵活调整，满足不同工程需求；根据调度功率选择投入功率变换器101与电池系统102的数量，使场站级的并网损耗达到最低；当总调度功率较小时，可选择较少功率变换器101投入并网、较多的电池系统102投入并联回路，从而抬高单台功率变换器101实际工作电流，规避小电流阶段谐波成分占比较大的问题；而且，通过柜体内开关组合，实现任意功率变换器101故障时，不影响对应支路电池系统102参与系统运行，任意电池系统102故障时，不影响对应支路功率变换器101参与系统运行，提高站级设备在线率。
117.而且，在设置有电池系统102的柜体汇流侧设置有跨柜体并联的短路保护熔断器，正常承受的子系统间环流较小，规避了传统储能系统中多电池组/电池系统直接并联汇流对短路分断能力高要求。
118.再者，设置有功率变换器101的柜体之间在交流侧共用并网断路器，各并联连接的并网支路上分别配套有相应的开关，充分利用开关针对电力电子部件实现高冗余性设计。在运行过程中，并网端框架断路器的动作次数大大降低，功率变换器101的切入切出依靠开关即可实现，保障了框架断路器相对有限的电气寿命。
119.另外，各种站内柜体排布示例下，跨柜体之间实现连接的连接器外侧，还可以包裹有相应的防护结构，提升系统的整体性和防护安全性。
120.本说明书中的各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
121.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
122.对所公开的实施例的上述说明，本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。