技术领域
[0001] 本
发明涉及电
力存储技术领域，尤其是涉及一种扩容型储能架构及系统。
背景技术
[0002] 随着社会经济的发展，对电力的依赖程度越来越大，
电网负荷迅速增长，峰谷差不断加大，而电网的
发电厂调峰能力受到限制且调峰成本较高，同时电厂的建设规模必须满足负荷高峰时的用电需求，这使得投资效率较低。另一方面，由于电厂的建设受到限制，本地容量不足，越来越倚重外来电力，导致供电安全稳定问题日益突出。为满足日益增长的用电需求，减少发电厂的建设规模，提高
能源利用效率，储能系统应运而生，并受到人们的广泛关注。
[0003] 目前，现有的储能系统由储能
电池组、
电池管理系统(Battery Management System，简称BMS)、储能变流器(Power Control System，简称PCS)组成，其中多个
蓄电池组直接串并联组合，形成具有一定容量的储能单元，然后通过BMS对各个储能电池组进行集中式的管理，控制PCS对各个蓄电池组进行充
放电管理。这种集中式的蓄电池储能系统需要考虑电池组或者各个电池之间的均压问题，储能容量受限，系统扩展性能差。
发明内容
[0004] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种扩容型储能架构及系统，以解决现有的储能系统存在的需要考虑电池组或者各个电池之间的均压问题，储能容量受限，系统扩展性能差的问题。
[0005] 第一方面，本发明
实施例提供了一种扩容型储能架构，包括单方向逆变器、多个储能管理模
块、与每个所述储能管理模块一一对应的电池组；
[0006] 其中，每个所述电池组包括多个单电池组件；每个所述单电池组件均连接有电池切换
电路，每个储能管理模块通过各个所述电池切换电路与相应的所述电池组中的各个单电池组件连接，所述电池切换电路用于断开或者导通所述储能管理模块与单电池组件的连接；
[0007] 每个所述储能管理模块的输入端用于连接外部交流电源，每个所述储能管理模块的输出端用于连接所述单方向逆变器的输入端；所述储能管理模块用于将外部交流电源提供的输入交流电变换为低压直流电存储至各个所述单电池组件，还用于将各个所述单电池组件输出的低压直流电进行升压变换得到高压直流电，将所述高压直流电输出至所述单方向逆变器的输入端；
[0008] 所述单方向逆变器的输出端用于连接外部电网，所述单方向逆变器用于将所述高压直流电转变为输出交流电，将所述输出交流电输出至外部电网。
[0009] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述储能管理模块包括控制单元、与所述控制单元连接的AC/DC电路、充电DC/DC电路及输出DC/DC电路；
[0010] 所述控制单元用于接收远程监控器的控制指令，以控制所述AC/DC电路、所述充电DC/DC电路及所述输出DC/DC电路的导通和截止；
[0011] 所述AC/DC电路的输入端用于连接所述外部交流电源，所述AC/DC电路的输出端连接所述充电DC/DC电路的输入端；所述AC/DC电路用于将外部交流电源提供的所述输入交流电变换为第一直流电，将所述第一直流电传输至所述充电DC/DC电路的输入端；
[0012] 所述充电DC/DC电路的输出端通过各个所述电池切换电路连接各个所述单电池组件，用于将所述第一直流电降压变换为低压直流电，将所述低压直流电传输至各个所述单电池组件；
[0013] 各个所述单电池组件通过所述电池切换电路与所述输出DC/DC电路的输入端连接，用于存储所述低压直流电，将所述低压直流电传输至所述输出DC/DC电路的输入端；
[0014] 所述输出DC/DC电路的输出端与所述单方向逆变器的输入端连接，用于将所述低压直流电变换为所述高压直流电，将所述高压直流电发送至所述单方向逆变器的输入端。
[0015] 结合第一方面的第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，每个所述电池切换电路均包括直流继电器，每个所述直流继电器的控制端与相应的控制单元连接。
[0016] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述单电池组件包括储能蓄电池、电池槽，所述储能蓄电池设置于所述电池槽内。
[0017] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，还包括与所述储能管理模块一一对应的多个熔断器，所述熔断器的第一端连接相应的储能管理模块，所述熔断器的第二端连接相应的各个所述电池切换电路。
[0018] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，任意一个所述储能管理模块及其相应的电池组、电池切换电路封装于一个盒体中。
[0019] 结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述盒体上设置有第一插拔式接头，所述第一插拔式接头包括第一输入
接口和第一输出接口，所述储能管理模块的输入端通过所述第一输入接口与外部交流电源连接，所述储能管理模块的输出端通过所述第一输出接口与所述单方向逆变器的输入端连接。
[0020] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述扩容型储能架构封装于一个壳体中；所述盒体上设置有第二插拔式接头，所述第二插拔式接头包括第二输入接口和第二输出接口，各个所述储能管理模块的输入端通过所述第二输入接口与外部交流电源连接，所述单方向逆变器的输出端通过所述第二输出接口与外部电网连接。
[0021] 第二方面，本发明实施例还提供一种扩容型储能系统，包括多个如上述第一方面所述的扩容型储能架构，各个所述扩容型储能架构并联连接。
[0022] 本发明实施例带来了以下有益效果：
[0023] 本发明提供的实施例中，扩容型储能架构包括单方向逆变器、多个储能管理模块、与每个所述储能管理模块一一对应的电池组；其中，每个电池组包括多个单电池组件；每个单电池组件均连接有电池切换电路，每个储能管理模块通过各个电池切换电路与相应的电池组中的各个单电池组件连接，该电池切换电路用于断开或者导通储能管理模块与单电池组件的连接；每个储能管理模块的输入端用于连接外部交流电源，每个储能管理模块的输出端用于连接单方向逆变器的输入端；该储能管理模块用于将外部交流电源提供的输入交流电变换为低压直流电存储至各个单电池组件，还用于将各个单电池组件输出的低压直流电进行升压变换得到高压直流电，将高压直流电输出至单向逆变器的输入端；单方向逆变器的输出端用于连接外部电网，该单方向逆变器用于将高压直流电转变为输出交流电，将输出交流电输出至外部电网。在本实施例中，单电池组件与其连接的电池切换电路组成一个储能支路；通过该电池切换电路，每个储能管理模块可以实现对其相应的电池组中的各个单电池组件进行分别控制，使得各个单电池组件相互独立，因此，在本实施例中可通过任意扩展储能支路来实现储能容量的扩充，增强了扩容型储能架构的扩展性。
[0024] 本发明的其他特征和优点将在随后的
说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、
权利要求书以及
附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0025] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
[0026] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或
现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027] 图1为本发明实施例提供的扩容型储能架构的结构示意图；
[0028] 图2为本发明实施例提供的储能管理模块的结构示意图；
[0029] 图3为本发明实施例提供的扩容型储能架构封装后的结构示意图；
[0030] 图4为本发明实施例提供的扩容型储能系统的结构示意图。
[0031] 图标：
[0032] 10-单方向逆变器；20-储能管理模块；30-单电池组件；40-电池切换电路；50-盒体；60-壳体；100-扩容型储能架构；210-控制单元；220-AC/DC电路；230-充电DC/DC电路；240-输出DC/DC电路。
具体实施方式
[0033] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
[0034] 目前现有的集中式的蓄电池储能系统需要考虑电池组或者各个电池之间的均压问题，储能容量受限，系统扩展性能差。基于此，本发明实施例提供的一种扩容型储能架构及系统，可以通过任意扩展储能支路来实现储能容量的扩充，增强了扩容型储能架构的扩展性。
[0035] 为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种扩容型储能架构进行详细介绍。
[0036] 实施例一：
[0037] 图1示出了本发明实施例提供的扩容型储能架构的结构示意图。如图1所示，该扩容型储能架构包括：包括单方向逆变器10、多个储能管理模块20、与每个储能管理模块20一一对应的电池组；其中，每个电池组包括多个单电池组件30；每个单电池组件30均连接有电池切换电路40，每个储能管理模块20通过各个电池切换电路40与相应的电池组中的各个单电池组件30连接，该电池切换电路40用于断开或者导通储能管理模块20与单电池组件30的连接。
[0038] 在一个实施例中，上述单电池组件30包括储能蓄电池、电池槽，该储能蓄电池设置于电池槽内。该储能蓄电池通过电池
连接线与其他部件连接。通过设置电池槽，方便储能蓄电池的拆卸与安装，并防止出现电池连接线混乱的问题。
[0039] 具体地，上述电池切换电路40可以但不限于继电器或者
电子开关，在一个实施例中，每个电池切换电路40均包括直流继电器，每个直流继电器的控制端与相应的储能管理模块20连接。
[0040] 进一步地，每个储能管理模块20的输入端用于连接外部交流电源，每个储能管理模块20的输出端用于连接单方向逆变器10的输入端；储能管理模块20用于将外部交流电源提供的输入交流电变换为低压直流电存储至各个单电池组件30，还用于将各个单电池组件30输出的低压直流电进行升压变换得到高压直流电，将该高压直流电输出至单方向逆变器
10的输入端。单方向逆变器10的输出端用于连接外部电网，该单方向逆变器10用于将高压直流电转变为输出交流电，将该输出交流电输出至外部电网。其中，在一个实施例中，外部交流电源为AC(Alternating Current，交流)220V交流电，外部电网需要AC380V交流电。
[0041] 在本实施例中，单电池组件与其连接的电池切换电路组成一个储能支路；通过该电池切换电路，每个储能管理模块可以实现对其相应的电池组中的各个单电池组件进行分别控制，使得各个单电池组件相互独立，克服了现有技术中储能过程需要考虑均压的问题。因此，在本实施例中可通过任意扩展储能支路来实现储能容量的扩充，增强了扩容型储能架构的扩展性。
[0042] 进一步地，由于每个储能管理模块可以分别控制电池组中的各个点电池组件，因此电池组之间相互独立，因此为了扩充储能容量，也可以通过增加电池组，即扩展储能模块及相应的多个储能支路的方式，以进一步增强扩容型储能架构的扩展性。
[0043] 另外，由于每个单电池组件总体独立，因此可以通过电池切断电路，实现储能管理模块对每个单电池组件的单独管理，进而使得单电池组件在线更换或者单电池组件出现故障均不会影响系统的正常运行。进一步地，由每个储能管理单元对每个电池组进行控制，因此，本实施例还可以实现电池组间的充电储能和放电输出独立，可以部分电池组进行充电，部分电池组进行放电，充放电过程同时进行。
[0044] 在一个实施例中，参见图2，该储能管理模块包括控制单元210、与控制单元210连接的AC/DC(Alternating Current/Direct Current，交流/直流)电路220、充电DC/DC(Direct Current/Direct Current，直流/直流)电路230及输出DC/DC电路240。
[0045] 其中，控制单元210用于接收远程监控器的控制指令，以控制AC/DC电路220、充电DC/DC电路230及输出DC/DC电路240的导通和截止。具体地，当需要对电池组中的任一单电池组件进行充电时，控制AC/DC电路220、充电DC/DC电路230导通，输出DC/DC电路240截止；当需要对电池组中的任一单电池组件进行放电时，控制AC/DC电路220、充电DC/DC电路230截止，输出DC/DC电路240导通。另外，该控制单元210还与直流继电器的控制端连接，可以用于控制某个单电池组件的是否进行充放电。
[0046] 进一步地，AC/DC电路220的输入端用于连接外部交流电源，AC/DC电路220的输出端连接充电DC/DC电路230的输入端；AC/DC电路220用于将外部交流电源提供的输入交流电变换为第一直流电，将第一直流电传输至充电DC/DC电路230的输入端。该充电DC/DC电路230的输出端通过各个电池切换电路40连接各个单电池组件30，用于将第一直流电降压变换为低压直流电，将该低压直流电传输至各个单电池组件30。
[0047] 各个单电池组件30通过电池切换电路40与输出DC/DC电路240的输入端连接，用于存储上述低压直流电，将该低压直流电传输至输出DC/DC电路240的输入端。
[0048] 进一步地，输出DC/DC电路240的输出端与单方向逆变器10的输入端连接，用于将上述低压直流电变换为高压直流电，将该高压直流电发送至上述单方向逆变器的输入端。
[0049] 在一个实施例中，储能蓄电池的额定
电压为12V。储能充电过程中：外部交流电源即AC220V电源经过AC/DC电路、充电DC/DC电路，对单电池组件中的12V储能蓄电池进行充电至上限电压14.1V。储能放电过程中：12V储能蓄电池输出的低压直流电通过输出DC/DC电路进行升压，再通过单方向逆变器放电至该12V储能蓄电池的下限电压10.8V。
[0050] 进一步地，为了保障扩容型储能架构的安全运行，防止
电流过载或者
短路，在一个实施例中，该扩容型储能架构还包括与储能管理模块20一一对应的多个熔断器，该熔断器的第一端连接相应的储能管理模块20，该熔断器的第二端连接相应的各个电池切换电路40。
[0051] 进一步地，为了便于扩充储能容量，方便电池组的拆卸与安装，在一个实施例中，参见图3，任意一个储能管理模块20及其相应的电池组、电池切换电路封装于一个盒体50中。盒体50上设置有第一插拔式接头，该第一插拔式接头包括第一输入接口和第一输出接口，储能管理模块20的输入端通过该第一输入接口与外部交流电源连接，储能管理模块20的输出端通过第一输出接口与单方向逆变器10的输入端连接。
[0052] 进一步地，为了便于扩容型储能架构的在应用过程中的安装、拆卸，参见图3，该扩容型储能架构封装于一个壳体60中；壳体60上设置有第二插拔式接头，该第二插拔式接头包括第二输入接口和第二输出接口，各个储能管理模块20的输入端通过第二输入接口与外部交流电源连接，单方向逆变器10的输出端通过第二输出接口与外部电网连接。
[0053] 因此，通过盒体与壳体的封装，将扩容型储能架构、电池组及其相应的储能管理模块进行封装模块化处理，可以通过增加盒体来扩展储能容量，通过第一插拔式接头或者第二插拔式接头，实现即插即用，方便安全快捷。
[0054] 实施例二：
[0055] 图4示出了本发明实施例提供的扩容型储能系统的结构示意图。如图4所示，该扩容型储能系统，包括多个如实施例一中的扩容型储能架构100，各个扩容型储能架构100并联连接。在一个实施例中，将各个扩容型储能架构100封装于壳体60中。因此本实施例可以通过增加扩容型储能架构100的方式进行储能容量的扩充。
[0056] 在本实施例中，扩容型储能架构100中的单电池组件与其连接的电池切换电路组成一个储能支路；通过该电池切换电路，每个储能管理模块可以实现对其相应的电池组中的各个单电池组件进行分别控制，使得各个单电池组件相互独立，克服了现有技术中储能过程需要考虑均压的问题。另外，还可以通过增加盒体50、壳体60的方式，增加电池组、扩容型储能架构，因此，在本实施例中可通过任意扩展储能支路、增加电池组、扩容型储能架构来实现储能容量的扩充，增强了扩容型储能架构的扩展性。
[0057] 本发明实施例提供的扩容型储能系统，与上述实施例提供的扩容型储能架构具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。
[0058] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0059] 另外，在本发明实施例的描述中，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0060] 所述功能如果以
软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，
服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动
硬盘、只读
存储器(ROM，Read-Only Memory)、
随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0061] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“
水平”、“内”、“外”等指示的方位或
位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，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。
[0062] 最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行
修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
