一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，安裝在集裝箱內(nèi)部，其特征在于，包括電池組件、匯流柜、雙向換流器和監(jiān)控組件，所述的電池組件通過直流功率線與匯流柜連接，所述的匯流柜通過直流功率線和交流功率線與雙向換流器連接，所述的雙向換流器與監(jiān)控組件連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]儲(chǔ)能系統(tǒng)已逐漸成為未來新能源電網(wǎng)接入、智能電網(wǎng)建設(shè)中的關(guān)鍵裝置，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)的儲(chǔ)能應(yīng)用在國(guó)外已有較多的示范工程應(yīng)用。目前可用作儲(chǔ)能元件的電池有磷酸鐵鋰電池、NaS電池、釩液流電池等，但其技術(shù)成熟性、經(jīng)濟(jì)性都還沒有達(dá)到大規(guī)模應(yīng)用的要求。
[0003]電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)、微網(wǎng)儲(chǔ)能的發(fā)展，推動(dòng)了以磷酸鐵鋰電池為代表的動(dòng)力電池的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，為大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模化應(yīng)用創(chuàng)造了條件。隨著儲(chǔ)能元件-電池的技術(shù)突破，電池規(guī)?；a(chǎn)后成本逐步降低，大規(guī)模電池儲(chǔ)能系統(tǒng)將在新能源市場(chǎng)領(lǐng)域具有良好的市場(chǎng)前景。
[0004]目前，全世界范圍內(nèi)的大容量鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)處于研究與初步應(yīng)用階段。2008年，美國(guó)A123Systems公司開發(fā)出H-APU柜式磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)；2009年，該公司為AES Gener在智利的阿塔卡馬沙漠的Los Andes變電站提供了 12麗的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。2010 年美國(guó) Altair Nano 研制出新的電池儲(chǔ)能系統(tǒng) ALT1-ESS Advantage 1.8MW/300kffh,該系統(tǒng)主要應(yīng)用于頻率調(diào)整和高功率快速響應(yīng)，珠海銀通集團(tuán)在2010年10月整體引進(jìn)了該公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)及專利技術(shù)。2010年6月，三菱重工已開發(fā)出日本第一個(gè)大容量、可移動(dòng)儲(chǔ)能系統(tǒng)，包括鋰離子電池以及控制系統(tǒng)在內(nèi)的整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)安裝在一個(gè)置于拖車上的20英尺長(zhǎng)的集裝箱內(nèi)，該儲(chǔ)能系統(tǒng)的額定功率和容量分別是1MW、0.408MWh。三菱希望通過利用系統(tǒng)的可移動(dòng)性，在緊急備用、可再生能源并網(wǎng)等幾個(gè)具有高價(jià)值的應(yīng)用領(lǐng)域占有一定的市場(chǎng)份額。
[0005]在國(guó)內(nèi)，2010年4月，上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程在全面建成投運(yùn)。其中，100kW/800kWh鈉硫儲(chǔ)能電站作為大容量城市電網(wǎng)儲(chǔ)能在徐匯區(qū)漕溪能源轉(zhuǎn)換綜合展示基地得到展示，是世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程的重要組成部分。深圳比亞迪公司2009年開發(fā)出基于磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)的200kWX4h柜式儲(chǔ)能電站和mWX4h儲(chǔ)能示范站(實(shí)際投運(yùn)330kWX4h)，其應(yīng)用方向定位于削峰填谷和新能源靈活接入。2011年，國(guó)內(nèi)第一個(gè)MW級(jí)電池儲(chǔ)能站深圳寶清儲(chǔ)能站的3MWX4h電池儲(chǔ)能系統(tǒng)投入了試運(yùn)行。目前，國(guó)內(nèi)的研究方向和成果多為固定的電池儲(chǔ)能站，雖然有溫斯頓電池制造有限公司的100kWX6h、200kffX8h稀土釔鐵鋰電池應(yīng)急儲(chǔ)能車，珠海銀通集團(tuán)的鈦酸鐵鋰應(yīng)急電源車，比亞迪集團(tuán)的200kW移動(dòng)式儲(chǔ)能電站，但都局限于作為小容量的備用電源使用，可移動(dòng)的大容量分布式模塊化的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)尚未開展研究。
[0006]現(xiàn)有的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)在外觀基本一致，大都采用標(biāo)準(zhǔn)集裝箱改制而成，實(shí)際上都是雙向變流器和儲(chǔ)能電池構(gòu)成的，不具備微網(wǎng)管理功能和新能源接入。實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種安全可靠的磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)及其控制方法。
[0008]本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0009]一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，安裝在集裝箱內(nèi)部，包括電池組件、匯流柜、雙向換流器和監(jiān)控組件，所述的電池組件通過直流功率線與匯流柜連接，所述的匯流柜通過直流功率線和交流功率線與雙向換流器連接，所述的雙向換流器與監(jiān)控組件連接。
[0010]所述的電池組件包括多個(gè)儲(chǔ)能電池箱,所述的儲(chǔ)能電池箱包括電池箱體、鎖止機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)能電池、一體化BMS以及相關(guān)電氣和機(jī)械輔件，所述的鎖止機(jī)構(gòu)設(shè)置在電池箱體兩端，所述的儲(chǔ)能電池和機(jī)械輔件設(shè)置在電池箱體內(nèi)部，所述的一體化BMS與儲(chǔ)能電池連接。
[0011]所述的一體化BMS包括電池電子單元、電池控制單元和漏電檢測(cè)單元。
[0012]所述的匯流柜包括多個(gè)交直流接口，所述的交直流接口包括交流0.4kV三相五線制電網(wǎng)接口、0.4kV三相四線制新能源交流接口和0.4kV三相四線制交流負(fù)荷接口。
[0013]所述的雙向換流器為四象限雙向換流器，所述的雙向換流器包括交流EMC濾波器、直流EMC濾波器、LC濾波回路和AC/DC功率單元，所述的交流EMC濾波器、LC濾波回路、AC/DC功率單元和直流EMC濾波器依次連接。
[0014]所述的AC/DC功率單元采用“I”型三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0015]所述的監(jiān)控組件包括微網(wǎng)儲(chǔ)能集中控制器、后臺(tái)監(jiān)控器、交換機(jī)、本地監(jiān)控器、通訊管理機(jī)和多個(gè)RS485通信接口，所述的微網(wǎng)儲(chǔ)能集中控制器分別與雙向換流器、交換機(jī)、監(jiān)控器和RS485通信接口連接，所述交換機(jī)與本地監(jiān)控器連接。
[0016]所述的集裝箱包括第一散熱風(fēng)機(jī)、第二散熱風(fēng)機(jī)和第三散熱風(fēng)機(jī)，所述的第一散熱風(fēng)機(jī)設(shè)置在集裝箱上部，所述的第二散熱風(fēng)機(jī)設(shè)置在儲(chǔ)能電池箱的一側(cè)，所述的第三散熱風(fēng)機(jī)設(shè)置在集裝箱內(nèi)部的隔斷上。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0018]一、本系統(tǒng)采用模塊化、三電平的雙向換流器電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)，降低了換流器的成本和控制實(shí)現(xiàn)難度，提高了整套設(shè)備的可靠性；
[0019]二、本系統(tǒng)采用高功率密度的散熱技術(shù)，與現(xiàn)有的散熱方式相比，降低成本，更易實(shí)現(xiàn)和制造；
[0020]三、本系統(tǒng)具有的電池成組方式易于成組和維護(hù)，更易實(shí)現(xiàn)用戶需求；
[0021]四、本系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)具有微電網(wǎng)能量管理功能，能夠應(yīng)用到更多的場(chǎng)所，也符合標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)滿足多種用戶需求；

【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)設(shè)備布置圖。
[0024]圖3為移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)主電路拓?fù)洹?br> [0025]圖4為移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。
[0026]圖5為雙向換流器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6為AC/DC功率單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖7為儲(chǔ)能電池箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖8為本實(shí)用新型的控制流程圖。
[0030]其中:1、電池組件，2、匯流柜，3、雙向換流器，4、監(jiān)控組件，11、電池箱體，12、鎖止機(jī)構(gòu)，13、儲(chǔ)能電池，14、一體化BMS，15、相關(guān)電氣和機(jī)械輔件，141、電池電子單元，142、電池控制單元，143、漏電檢測(cè)單元，31、交流EMC濾波器，32、直流EMC濾波器，33、LC濾波回路，34、AC/DC功率單元，41、微網(wǎng)儲(chǔ)能集中控制器，42、后臺(tái)監(jiān)控器，43、交換機(jī)，44、本地監(jiān)控器，45、通訊管理機(jī)，46、RS485通信接口。

【具體實(shí)施方式】
[0031]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0032]實(shí)施例:
[0033]如圖1所示，一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，安裝在集裝箱內(nèi)部，包括電池組件1、匯流柜2、雙向換流器3和監(jiān)控組件4，電池組件I通過直流功率線與匯流柜2連接，匯流柜2通過直流功率線和交流功率線與雙向換流器3連接，雙向換流器3與監(jiān)控組件4連接。
[0034]如圖3所示，圖為移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)主電路拓?fù)洹?br> [0035]如圖4所示，圖為移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。
[0036]如圖7、8所示:電池組件I包括多個(gè)儲(chǔ)能電池箱，儲(chǔ)能電池箱包括電池箱體11、鎖止機(jī)構(gòu)12、儲(chǔ)能電池13、一體化BMS14以及相關(guān)電氣和機(jī)械輔件15，所述的鎖止機(jī)構(gòu)12設(shè)置在電池箱體11兩端，所述的儲(chǔ)能電池13和機(jī)械輔件15設(shè)置在電池箱體11內(nèi)部，所述的一體化BMS14與儲(chǔ)能電池13連接。
[0037]一體化BMS包括電池電子單元141、電池控制單元142和漏電檢測(cè)單元143。
[0038]匯流柜2包括多個(gè)交直流接口，交直流接口包括交流0.4kV三相五線制電網(wǎng)接口、0.4kV三相四線制新能源交流接口和0.4kV三相四線制交流負(fù)荷接口。
[0039]如圖5所示，雙向換流器3為四象限雙向換流器，雙向換流器3包括交流EMC濾波器31、直流EMC濾波器32、LC濾波回路33和AC/DC功率單元34，交流EMC濾波器31、LC濾波回路33、AC/DC功率單元34和直流EMC濾波器32依次連接。
[0040]如圖6所示，AC/DC功率單元采用“I”型三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
[0041]監(jiān)控組件4包括微網(wǎng)儲(chǔ)能集中控制器41、后臺(tái)監(jiān)控器42、交換機(jī)43、本地監(jiān)控器44、通訊管理機(jī)45和多個(gè)RS485通信接口 46，微網(wǎng)儲(chǔ)能集中控制器41分別與雙向換流器3、交換機(jī)43和監(jiān)控器42通過光纖連接，微網(wǎng)儲(chǔ)能集中控制器41與通訊管理機(jī)45通過RS485通信接口 46連接，所述交換機(jī)43與本地監(jiān)控器44連接。
[0042]如圖2所示，集裝箱包括第一散熱風(fēng)機(jī)、第二散熱風(fēng)機(jī)和第三散熱風(fēng)機(jī)，第一散熱風(fēng)機(jī)設(shè)置在集裝箱上部，第二散熱風(fēng)機(jī)設(shè)置在儲(chǔ)能電池箱的一側(cè)，第三散熱風(fēng)機(jī)設(shè)置在集裝箱內(nèi)部的隔斷上。
【權(quán)利要求】
1.一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，安裝在集裝箱內(nèi)部，其特征在于，包括電池組件(I)、匯流柜(2)、雙向換流器(3)和監(jiān)控組件(4)，所述的電池組件(I)通過直流功率線與匯流柜(2)連接，所述的匯流柜(2)通過直流功率線和交流功率線與雙向換流器(3)連接，所述的雙向換流器⑶與監(jiān)控組件⑷連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的電池組件(I)包括多個(gè)儲(chǔ)能電池箱，所述的儲(chǔ)能電池箱包括電池箱體(11)、鎖止機(jī)構(gòu)(12)、儲(chǔ)能電池(13)、一體化BMS(14)以及相關(guān)電氣和機(jī)械輔件(15)，所述的鎖止機(jī)構(gòu)(12)設(shè)置在電池箱體(11)兩端，所述的儲(chǔ)能電池(13)和機(jī)械輔件(15)設(shè)置在電池箱體(11)內(nèi)部，所述的一體化BMS(14)與儲(chǔ)能電池(13)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的一體化BMS包括電池電子單元(141)、電池控制單元(142)和漏電檢測(cè)單元(143)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的匯流柜(2)包括多個(gè)交直流接口，所述的交直流接口包括交流0.4kV三相五線制電網(wǎng)接口、0.4kV三相四線制新能源交流接口和0.4kV三相四線制交流負(fù)荷接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的雙向換流器⑶為四象限雙向換流器，所述的雙向換流器⑶包括交流EMC濾波器(31)、直流EMC濾波器(32)、LC濾波回路(33)和AC/DC功率單元(34)，所述的交流EMC濾波器(31)、LC濾波回路(33)、AC/DC功率單元(34)和直流EMC濾波器(32)依次連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的AC/DC功率單元采用“I”型三電平拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的監(jiān)控組件(4)包括微網(wǎng)儲(chǔ)能集中控制器(41)、后臺(tái)監(jiān)控器(42)、交換機(jī)(43)、本地監(jiān)控器(44)、通訊管理機(jī)(45)和多個(gè)RS485通信接口(46)，所述的微網(wǎng)儲(chǔ)能集中控制器(41)分別與雙向換流器(3)、交換機(jī)(43)和監(jiān)控器(42)通過光纖連接，所述的微網(wǎng)儲(chǔ)能集中控制器(41)與通訊管理機(jī)(45)通過RS485通信接口(46)連接，所述交換機(jī)(43)與本地監(jiān)控器(44)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種磷酸鐵鋰電池的移動(dòng)式儲(chǔ)能系統(tǒng)，其特征在于，所述的集裝箱包括第一散熱風(fēng)機(jī)、第二散熱風(fēng)機(jī)和第三散熱風(fēng)機(jī)，所述的第一散熱風(fēng)機(jī)設(shè)置在集裝箱上部，所述的第二散熱風(fēng)機(jī)設(shè)置在儲(chǔ)能電池箱的一側(cè)，所述的第三散熱風(fēng)機(jī)設(shè)置在集裝箱內(nèi)部的隔斷上。
【文檔編號(hào)】H02J13/00GK204167912SQ201420610958
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】時(shí)珊珊, 李正力, 馬瑞, 曹智慧, 陳世鋒, 張宇, 柳勁松, 劉舒 申請(qǐng)人:國(guó)網(wǎng)上海市電力公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司, 許繼集團(tuán)有限公司, 許繼電源有限公司