储能装置及储能系统的制作方法

本技术涉及储能，具体而言，涉及一种储能装置及储能系统。

背景技术：

1、储能装置为电能储存与转移设备，储能装置可以用于电力系统中，可以通过储能装置将用电谷期富余电能储存起来，以补充用电峰期用电。故储能装置既能够储存发电系统过多的发电量，又能够在发电系统发电量少时向电网输送电能。

2、储能装置通常包括箱体和设置在箱体内部的多个电池单体，多个电池单体串联、并联或混联，以储存电能。储能装置一般需要与储能变流器连接，以实现对储能装置的充放电。目前，储能装置与储能变流器的功率匹配性较差。

技术实现思路

1、本技术实施例提供一种储能装置及储能系统，能够有效提高储能装置与储能变流器的功率匹配性。

2、第一方面，本技术实施例提供一种储能装置，用于电连接储能变流器，储能变流器能够用于与m个储能装置配合，m为正整数，储能变流器的额定输出功率为p，单位为w，储能装置的能量为q，单位为wh，储能装置从满充状态放电至满放状态的时长为a，单位为h，满足：0.7≤p/(m*q/a)≤0.99。

3、在上述技术方案中，p/(m*q/a)≤0.99，使得与储能变流器配合的所有储能装置的功率与储能变流器的功率相比具有足够的余量，在较长的时间内无需对储能装置进行容量补增，实现储能装置的长期可靠性；p/(m*q/a)≥0.7，使得储能装置的功率与储能变流器的功率相比的余量不至于过多，减少功率浪费，提高储能装置的经济性。这样，从储能装置长期可靠性和经济性的角度考虑，提高了储能装置与储能变流器的功率匹配性。

4、在一些实施例中，0.75≤p/(m*q/a)≤0.95。兼顾了储能装置的长期可靠性和经济性，既可以将储能装置的成本控制在较低水平，又可以将储能装置的容量增补周期增长。

5、在一些实施例中，0.85≤p/(m*q/a)≤0.93。

6、在一些实施例中，储能装置包括箱体和至少一个电池，箱体包括电池仓，至少一个电池容纳于电池仓，电池包括至少一个电池单体；电池单体的容量为c，单位为ah，电池单体的平台电压为u0，单位为v，电池仓内的电池单体的个数为n，q＝n*c*u0。这样，使得电池仓中的所有电池单体的容量相等，可以选用同一规格的电池单体。一方面，有利于提高储能装置的组装效率；另一方面，能够降低因电池仓内的电池单体的规格不同而造成空间浪费的概率。

7、在一些实施例中，电池仓容纳有n1个电池，n1个电池由x1个并联连接的第一电池组形成，每个第一电池组由y1个电池串联连接形成；或，n1个电池由y1个串联连接的第二电池组形成，每个第二电池组由x1个电池并联连接形成，满足：n1≥1，x1≥1，y1≥1，n1＝x1*y1；电池包括n2个电池单体，n2个电池单体由x2个并联连接的第一电池单体组形成，每个第一电池单体组由y2个电池单体串联连接形成；或，n2个电池单体由y2个串联连接的第二电池单体组形成，每个第二电池单体组由x2个电池单体并联连接形成，满足：n2≥1，x2≥1，y2≥1，n2＝x2*y2，n＝n1*n2。对于电池仓内的n1个电池而言，可以先由y1个电池串联连接形成第一电池组，再由x1个第一电池组并联连接；也可以先由x1个电池并联连接形成第二电池组，再由y1个第二电池组串联连接。对于电池中的n2个电池单体而言，可以先由y2个电池单体串联连接形成第一电池单体组，再由x2个第一电池单体组并联连接；也可以由x2个电池单体并联形成第二电池单体组，再由y2个第二电池单体组串联连接。可以根据需求设置电池仓内的电池的串联数y1和电池的电池单体的串联数y2，以调整将储能装置的电压调节至合理范围内。

8、在一些实施例中，在储能装置充电的情况下，储能变流器的直流侧的最大工作电压为u1，储能变流器的直流侧的最小工作电压为u2，满足：u2＜u0*y1*y2＜u1。使得储能变流器的电压与储能变流器的电压相适配，既可以实现外部设备通过储能变流器向储能装置充电，也可以实现储能装置通过储能变流器向外部设备供电。

9、在一些实施例中，电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，2.8v≤u0≤3.6v，250≤y1*y2≤468。这样，在电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐时，可以将储能变流器的电压控制在合理范围内，既使得储能装置的电压不至于过低，储能装置能够与具有较高的工作电压的储能变流器相适配，又使得储能装置的电压不至于过高，降低对储能变流器的工作电压的要求，降低生产成本。

10、在一些实施例中，电池单体的正极材料包括磷酸铁锂，3.1v≤u0≤3.3v，400≤y1*y2≤424。这样，在电池单体的正极材料包括磷酸铁锂时，可以将储能变流器的电压控制在合理范围内。

11、在一些实施例中，3.5*106w≤p≤7.5*106w，m＝a，1≤x1*x2≤18。在电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，3.5*106w≤p≤7.5*106w，且m＝a的情况下，可以将x1*x2设置在1～18范围内，以将电池单体的容量控制在合理范围内。

12、在一些实施例中，x1＝1。

13、在一些实施例中，x2＝1，2000ah≤c≤11000ah。在电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，电池仓内的电池的并联数x1和电池的电池单体的并联x2均为1的情况下，将电池单体的容量设置在2000ah～11000ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

14、在一些实施例中，2500ah≤c≤6000ah。

15、在一些实施例中，x2＝2，1000ah≤c≤5500ah。在电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，电池仓内的电池的并联数x1为1，且电池的电池单体的并联数x2为2的情况下，将电池单体的容量设置在1000ah～5500ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

16、在一些实施例中，2000ah≤c≤4000ah。

17、在一些实施例中，2≤x1≤6。这样，将电池仓内的电池的并联数x1控制在合理范围内，既使得电池单体的容量不至于过大，降低电池单体的制造难度和制造成本，又使得电池仓内的电池的并联数x1不至于过多，有利于提高对电池仓的空间利用率。

18、在一些实施例中，x1＝4，x2＝1，500ah≤c≤2600ah。在电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，且x1＝4，x2＝1的情况下，将电池单体的容量设置在500ah～2600ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

19、在一些实施例中，800ah≤c≤1500ah。

20、在一些实施例中，x1＝4，x2＝2，250ah≤c≤1300ah。在电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，且x1＝4，x2＝2的情况下，将电池单体的容量设置在800ah～1500ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

21、在一些实施例中，350ah≤c≤1000ah。

22、在一些实施例中，500ah≤c≤700ah。

23、在一些实施例中，x1个第一电池组沿箱体的长度方向排布。在电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，且2≤x1≤6的情况下，将电池仓内并联连接的x1个第一电池组沿箱体的长度方向排布，可以充分利用电池仓沿箱体的长度方向的空间，布局合理，有利于提高对电池仓的空间利用率。

24、在一些实施例中，电池仓包括多个子仓，多个子仓沿箱体的长度方向排布，沿箱体的长度方向，每个子仓容纳一个第一电池组。将电池仓分为多个子仓，每个子仓内均可以容纳第一电池组，使得第一电池组能够更为规则地容纳在电池仓内，更容易实现对第一电池组中的电池的安装。

25、在一些实施例中，电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，2.8v≤u0≤4.35v，210≤y1*y2≤530。这样，在电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物时，可以将储能变流器的电压控制在合理范围内，既使得储能装置的电压不至于过低，储能装置能够与具有较高的工作电压的储能变流器相适配，又使得储能装置的电压不至于过高，降低对储能变流器的工作电压的要求，降低生产成本。

26、在一些实施例中，3.5*106w≤p≤7.5*106w，m＝a，1≤x1*x2≤18。在电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，3.5*106w≤p≤7.5*106w，且m＝a的情况下，可以将x1*x2设置在1～18范围内，以将电池单体的容量控制在合理范围内。

27、在一些实施例中，x1＝1。

28、在一些实施例中，x2＝1，1500ah≤c≤13400ah。在电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，电池仓内的电池的并联数x1和电池的电池单体的并联x2均为1的情况下，将电池单体的容量设置在1500ah～13400ah ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

29、在一些实施例中，3000ah≤c≤7000ah。

30、在一些实施例中，x2＝2，750ah≤c≤6670ah。在电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，电池仓内的电池的并联数x1为1，且电池的电池单体的并联数x2为2的情况下，将电池单体的容量设置在750ah～6670ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

31、在一些实施例中，1800ah≤c≤4000ah。

32、在一些实施例中，2≤x1≤6。这样，将电池仓内的电池的并联数x1控制在合理范围内，既使得电池单体的容量不至于过大，降低电池单体的制造难度和制造成本，又使得电池仓内的电池的并联数x1不至于过多，有利于提高对电池仓的空间利用率。

33、在一些实施例中，x1＝4，x2＝1，375ah≤c≤3300ah。在电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，且x1＝4，x2＝1的情况下，将电池单体的容量设置在375ah～3300ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

34、在一些实施例中，700ah≤c≤1600ah。

35、在一些实施例中，x1＝4，x2＝2，200ah≤c≤1600ah。在电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，且x1＝4，x2＝2的情况下，将电池单体的容量设置在200ah～1600ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

36、在一些实施例中，340ah≤c≤1050ah。

37、在一些实施例中，490ah≤c≤720ah。

38、在一些实施例中，x1个第一电池组沿箱体的长度方向排布。在电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，且2≤x1≤6的情况下，将电池仓内并联连接的x1个第一电池组沿箱体的长度方向排布，可以充分利用电池仓沿箱体的长度方向的空间，布局合理，有利于提高对电池仓的空间利用率。

39、在一些实施例中，电池仓包括多个子仓，多个子仓沿箱体的长度方向排布，沿箱体的长度方向，每个子仓容纳一个第一电池组。将电池仓分为多个子仓，每个子仓内均可以容纳第一电池组，使得第一电池组能够更为规则地容纳在电池仓内，更容易实现对第一电池组中的电池的安装。

40、在一些实施例中，电池单体为钠离子电池单体，1.5v≤u0≤4v，230≤y1*y2≤1000。这样，在电池单体为钠离子电池单体时，可以将储能变流器的电压控制在合理范围内，既使得储能装置的电压不至于过低，储能装置能够与具有较高的工作电压的储能变流器相适配，又使得储能装置的电压不至于过高，降低对储能变流器的工作电压的要求，降低生产成本。

41、在一些实施例中，3.5*106w≤p≤7.5*106w，m＝a，1≤x1*x2≤18。在电池单体为钠离子电池单体，3.5*106w≤p≤7.5*106w，且m＝a的情况下，可以将x1*x2设置在1～18范围内，以将电池单体的容量控制在合理范围内。

42、在一些实施例中，x1＝1。

43、在一些实施例中，x2＝1，1200ah≤c≤18000ah。在电池单体为钠离子电池单体，电池仓内的电池的并联数x1和电池的电池单体的并联x2均为1的情况下，将电池单体的容量设置在1200ah～18000ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

44、在一些实施例中，2000ah≤c≤10000ah。

45、在一些实施例中，x2＝2，600ah≤c≤9000ah。在电池单体为钠离子电池单体，电池仓内的电池的并联数x1为1，且电池的电池单体的并联数x2为2的情况下，将电池单体的容量设置在600ah～9000ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

46、在一些实施例中，1600ah≤c≤4000ah。

47、在一些实施例中，2≤x1≤6。这样，将电池仓内的电池的并联数x1控制在合理范围内，既使得电池单体的容量不至于过大，降低电池单体的制造难度和制造成本，又使得电池仓内的电池的并联数x1不至于过多，有利于提高对电池仓的空间利用率。

48、在一些实施例中，x1＝4，x2＝1，300ah≤c≤4000ah。在电池单体为钠离子电池单体，且x1＝4，x2＝1的情况下，将电池单体的容量设置在300ah～4000ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

49、在一些实施例中，700ah≤c≤1500ah。

50、在一些实施例中，x1＝4，x2＝2，150ah≤c≤1500ah。在电池单体为钠离子电池单体，且x1＝4，x2＝2的情况下，将电池单体的容量设置在150ah～1500ah范围内，既可以满足储能装置的功率匹配性要求，又能够满足储能装置的电压要求。

51、在一些实施例中，350ah≤c≤1200ah。

52、在一些实施例中，400ah≤c≤650ah。

53、在一些实施例中，x1个第一电池组沿箱体的长度方向排布。在电池单体为钠离子电池单体，且2≤x1≤6的情况下，将电池仓内并联连接的x1个第一电池组沿箱体的长度方向排布，可以充分利用电池仓沿箱体的长度方向的空间，布局合理，有利于提高对电池仓的空间利用率。

54、在一些实施例中，电池仓包括多个子仓，多个子仓沿箱体的长度方向排布，沿箱体的长度方向，每个子仓容纳一个第一电池组。将电池仓分为多个子仓，每个子仓内均可以容纳第一电池组，使得第一电池组能够更为规则地容纳在电池仓内，更容易实现对第一电池组中的电池的安装。

55、在一些实施例中，沿箱体的高度方向，电池仓仅容纳一个第一电池组，每个第一电池组中的y1个电池沿箱体的高度方向排布，2≤y1≤10。第一电池组中的所有电池沿箱体的高度方向排布，有利于实现第一电池组中的所有电池的串联。将y1设置在2～10之间，使得y1不至于过大。电池仓内沿箱体的高度方向排布的电池的个数不至于太多，有利于提高对电池仓的空间利用率。

56、在一些实施例中，电池单体包括外壳和至少一个电极组件，电极组件容纳于外壳内；外壳呈直平行六面体状，外壳在第一方向上的尺寸为w1，外壳在第二方向上的尺寸为t1，外壳在第三方向上的尺寸为k1，第一方向、第二方向和第三方向三者中的一者平行于箱体的长度方向，另一者平行于箱体的宽度方向，再一者平行于箱体的高度方向；外壳包括沿第一方向相对设置的第一壁和第二壁、沿第二方向相对设置的第三壁和第四壁、沿第三方向相对设置的第五壁和第六壁，第一壁和第二壁的厚度之和为a，第三壁和第四壁的厚度之和为b，第五壁和第六壁的厚度之和为c，满足：(w1-a)*(t1-b)*(k1-c)/(w1*t1*k1)≥90％。在这样的电池单体中，电池单体的外壳的内部空间的体积与外壳的体积的比值在90％以上，使得外壳的内部空间占比较大，外壳可以用来容纳电极组件的空间增大，在相同的化学体系下，电池单体的体积能量密度可以得到提高。

57、在一些实施例中，(w1-a)/w1≥97.0％，(t1-b)/t1≥96.5％，且(k1-c)/k1≥96.5％。这样，可以提高外壳的内部空间在三个方向上尺寸占比，进一步提高电池单体的体积能量密度。

58、在一些实施例中，外壳包括壳体和端盖，壳体具有开口，端盖盖合于开口；壳体包括一体成型的第一壁、第二壁、第三壁、第四壁和第五壁，端盖为第六壁。在组装电池时，可以先将电极端子安装于端盖，再将电极组件容纳于壳体内，再将端盖盖合于壳体的开口，可以降低将电极组件安装于外壳内的难度以及降低将电极端子安装于外壳的难度。

59、在一些实施例中，电池单体还包括第一绝缘件和第二绝缘件，第一绝缘件设置于第五壁和电极组件之间，并与第五壁抵接；第二绝缘件设置于第六壁和电极组件之间，并与第六壁抵接；第一绝缘件在第三方向上的最大尺寸为e1，第二绝缘件在第三方向上的最大尺寸为e2，满足：(w1-a-1.6mm)*(t1-b-1.6mm)*(k1-c-e1-e2)/(w1*t1*k1)≥88％，0.3mm≤e1≤1.2mm，且2mm≤e2≤10mm。这样，使得外壳的内部留给电极组件的空间增大，允许容纳体积更大的电极组件，以使电池单体的体积能量密度进一步得到提高。

60、在一些实施例中，电池单体还包括第一绝缘件和第二绝缘件，第一绝缘件设置于第五壁和电极组件之间，并与第五壁抵接；第二绝缘件设置于第六壁和电极组件之间，并与第六壁抵接；第一绝缘件在第三方向上的最大尺寸为e1，第二绝缘件在第三方向上的最大尺寸为e2，满足：(w1-a-4mm)*(t1-b-4mm)*(k1-c-e1-e2)/(w1*t1*k1)≥85％，0.3mm≤e1≤1.2mm，且2mm≤e2≤10mm。这样，使得外壳的内部留给电极组件的空间增大，允许容纳体积更大的电极组件，以使电池单体的体积能量密度进一步得到提高。

61、在一些实施例中，w1≥t1，第一方向平行于箱体的长度方向，第二方向平行于箱体的宽度方向，第三方向平行于箱体的高度方向。在壳体只有一端设置端盖且w1≥t1的情况下，将外壳的端盖和第五壁沿箱体的高度方向相对设置，将外壳的第一壁和第二壁沿箱体的长度方向相对设置，并将外壳的第三壁和第四壁沿箱体的宽度方向相对设置，有利于提高所有电池单体在电池仓内的体积占比。

62、在一些实施例中，外壳包括壳体和两个端盖，壳体具有沿第三方向相对设置的两个开口，两个端盖分别盖合于两个开口；壳体包括一体成型的第一壁、第二壁、第三壁和第四壁，两个端盖分别为第五壁和第六壁。

63、在一些实施例中，电池单体还包括第三绝缘件和第四绝缘件，第三绝缘件设置于第五壁和电极组件之间，并与第五壁抵接；第四绝缘件设置于第六壁和电极组件之间，并与第六壁抵接；第三绝缘件在第三方向上的最大尺寸为e3，第四绝缘件在第三方向上的最大尺寸为e4，满足：(w1-a-1.6mm)*(t1-b-1.6mm)*(k1-c-e3-e4)/(w1*t1*k1)≥88％，2mm≤e3≤10mm，且2mm≤e4≤10mm。这样，使得外壳的内部留给电极组件的空间增大，允许容纳体积更大的电极组件，以使电池单体的体积能量密度进一步得到提高。

64、在一些实施例中，电池单体还包括第三绝缘件和第四绝缘件，第三绝缘件设置于第五壁和电极组件之间，并与第五壁抵接；第四绝缘件设置于第六壁和电极组件之间，并与第六壁抵接；第三绝缘件在第三方向上的最大尺寸为e3，第四绝缘件在第三方向上的最大尺寸为e4，满足：(w1-a-4mm)*(t1-b-4mm)*(k1-c-e3-e4)/(w1*t1*k1)≥85％，2mm≤e3≤10mm，且2mm≤e4≤10mm。这样，使得外壳的内部留给电极组件的空间增大，允许容纳体积更大的电极组件，以使电池单体的体积能量密度进一步得到提高。

65、在一些实施例中，w1≥t1，第一方向平行于箱体的高度方向，第二方向平行于箱体的宽度方向，第三方向平行于箱体的长度方向。在壳体两端均设置端盖且w1≥t1的情况下，将外壳的两个端盖沿箱体的长度方向布置，将外壳的第一壁和第二壁沿箱体的高度方向布置，并将外壳的第三壁和第四壁沿箱体的宽度方向相对设置，有利于提高所有电池单体在电池仓内的体积占比。

66、在一些实施例中，3000cm3≤w1*t1*k1≤40000cm3。w1*t1*k1≥3000cm3，使得在满足外壳的内部空间的体积与外壳的体积的比值在90％以上的情况下，外壳的壁厚不至于太小，从而能够满足对外壳的结构强度要求；w1*t1*k1≤40000cm3，可以将电池单体的容量和电流控制在合适的范围内，降低电路中的过流元件损伤的风险。

67、在一些实施例中，3200cm3≤w1*t1*k1≤32000cm3。兼顾了外壳的结构强度和电池单体的发热量要求，进一步提高外壳的结构强度，以及降低电路中的过流元件损伤的风险。

68、在一些实施例中，3720cm3≤w1*t1*k1≤12500cm3。

69、在一些实施例中，4000cm3≤w1*t1*k1≤6000cm3。

70、在一些实施例中，电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，满足：c≥350ah，c/((w1-a)*(t1-b)*(k1-c))≥118ah/l。在电池单体的正极材料包括含锂磷酸盐，且c≥350ah的情况下，将c/((w1-a)*(t1-b)*(k1-c))设置在118ah/l以上，可以提高电池单体的外壳的内部空间的体积占比，有利于实现电池单体的外壳的内部空间的体积与外壳的体积的比值在90％以上。

71、在一些实施例中，电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，满足：c≥650ah，c/((w1-a)*(t1-b)*(k1-c))≥190ah/l。在电池单体的正极材料包括锂过渡金属氧化物，且c≥650ah的情况下，将c/((w1-a)*(t1-b)*(k1-c))设置在190ah/l以上，可以提高电池单体的外壳的内部空间的体积占比，有利于实现电池单体的外壳的内部空间的体积与外壳的体积的比值在90％以上。

72、在一些实施例中，电池单体为钠离子电池单体，满足：c≥260ah，c/((w1-a)*(t1-b)*(k 1-c))≥87ah/l。在电池单体为钠离子电池单体，且c≥260ah的情况下，将c/((w1-a)*(t1-b)*(k 1-c))设置在87ah/l以上，可以提高电池单体的外壳的内部空间的体积占比，有利于实现电池单体的外壳的内部空间的体积与外壳的体积的比值在90％以上。

73、第二方面，本技术实施例提供一种储能系统，包括储能变流器和m个第一方面任意一个实施例提供的储能装置，储能装置与储能变流器电连接。

74、在一些实施例中，m＝2，a＝2；或，m＝4，a＝4；或，m＝8，a＝8。