一种储能系统技术方案

本申请提供一种储能系统，用于提升储能系统中组件出现故障时的运行效率及系统可靠性，以及避免资源浪费。储能系统包括多个储能支路、至少一个开关单元和控制电路；每个储能支路包括依次串联连接的第一母线、簇级变换电路和电池簇，以及多个均衡变换电路和均衡母线；电池簇包括多个串联连接的电池单元，每个电池单元包括一个电池包；电池包与对应的一个均衡变换电路的输入侧连接，多个均衡变换电路的输出侧分别与均衡母线连接；电池簇的正极端与簇级变换电路连接，电池簇的负极端与地线连接；相邻的两个储能支路之间设置有开关单元，若开关单元处于第一状态，则两个储能支路中的均衡母线之间连通。

【技术实现步骤摘要】
一种储能系统
本申请涉及储能
，尤其涉及一种储能系统。
技术介绍
通常，储能系统中包括多个电池簇，如图1所示，储能系统可以包括电池簇A1和电池簇A2。每个电池簇可以包括多个串联连接的电池包，每个电池簇可以连接一个簇级直流/直流变换电路，簇级直流/直流变换电路的第一端与一个电池簇的第一端连接，第二端接低电平，第三端与直流母线连接。各电池簇的第二端接低电平。例如，直流母线C1、簇级直流/直流变换电路B1、电池簇A1形成充放电回路，簇级直流/直流变换电路B1可以从直流母线C1上取电，或者可以向直流母线C1进行电能传输，实现储能系统进行储能或供能。一般为实现各电池簇最大功率均流，每个电池簇中的各电池包均连接一个均衡变换电路，即一个电池包与一个均衡变换电路相连。各均衡变换电路的第一端与电池包连接，各均衡变换电路的第二端与均衡母线连接。例如电池包A11与均衡变换电路D11的第一端连接，均衡变换电路D11的第二端与均衡母线F11连接。若电池簇A1中的一个电池包发生故障或者失效，如电池包A11发生故障，则电池簇A1停止运行，导致电池簇A1中未故障的电池包也停止工作。若与电池簇A1连接的簇级直流/直流变换电路B1发生故障，则电池簇A1也无法继续运行。这两种情形下，未发生故障的电池簇或者电池包因所在的充放电回路中的其它组件故障而无法运行，不仅造成资源浪费，还使储能系统的运行效率降低。
技术实现思路
本申请提供一种储能系统，用于提升储能系统中组件出现故障时的运行效率及系统可靠性，以及避免资源浪费。第一方面，本申请实施例提供一种储能系统，包括多个储能支路、至少一个开关单元和控制电路；每个储能支路包括依次串联连接的第一母线、簇级变换电路和电池簇，以及多个均衡变换电路和均衡母线；所述电池簇包括多个串联连接的电池单元，每个所述电池单元包括一个电池包；所述电池包分别与对应的一个所述均衡变换电路的输入侧连接，多个所述均衡变换电路的输出侧分别与所述均衡母线连接；所述电池簇的正极端与所述簇级变换电路连接，所述电池簇的负极端与地线连接；所述簇级变换电路，用于将所述第一母线处的电压调制为充电电压，以为所述电池簇充电；或者将所述电池簇的电压调制为放电电压，以为所述第一母线所耦合的负载充电；每个所述均衡变换电路运行在第一工作模式下时，用于均衡连接的电池包的电流；以及运行在第二工作模式下时，用于将所述均衡母线的电压调制为充电电压，以为连接的电池包充电；或者将连接的电池包的电压调制为放电电压，并将所述放电电压输出到连接的均衡母线上；相邻的两个储能支路之间设置有所述开关单元，若所述开关单元处于第一状态，则所述两个储能支路中的均衡母线之间连通，若所述开关单元处于第二状态，则所述两个储能支路中的均衡母线之间不连通；所述控制电路分别与所述至少一个开关单元和每个所述储能支路耦合，用于：在确定相邻的两个储能支路中的第一储能支路中的任一组件发生故障时，控制所述第一储能支路和相邻的第二储能支路之间的开关单元处于所述第一状态，并控制所述第一储能电路中的各所述均衡变换电路运行模式由运行在所述第一工作模式下切换为运行在所述第二工作模式下；所述任一组件包括电池包和/或簇级变换电路。本申请实施例中，发生簇级变换电路故障或者电池包故障的储能支路中的电池簇可以通过相邻的储能支路进行充电或者放电。控制电路通过相邻两个储能支路的均衡母线之间的开关单元处于第一状态，使发生故障的储能支路中的电池簇通过未发生故障的储能支路进行充电或者放电，可以提升出现簇级变换电路故障的储能支路中的电池簇的可用度。也可以提升储能系统中组件出现故障时的运行效率及系统可靠性，提升储能系统中组件出现故障时的运行效率及系统可靠性，以及避免发生故障的储能支路中非故障的电池包资源浪费。一种可能的设计中，每个开关单元包括多个开关；每个均衡母线包括正极母线和负极母线；所述多个开关中第一开关连接在所述相邻的两个储能支路中的正极母线之间，所述多个开关中的第二开关连接在所述相邻的两个储能支路中的负极母线之间；在所述第一开关和所述第二开关均处于导通状态时，所述开关单元处于所述第一状态；在所述第一开关和所述第二开关均处于断路状态时，所述开关单元处于所述第二状态。一种可能的设计中，所述任一组件为所述第一储能支路中的第一电池包，所述第一电池包为所述第一储能支路中的电池簇中的任意一个电池包；所述控制电路，还用于：控制所述第一储能支路中的簇级变换电路停止工作，以使所述第一储能支路中的电池簇与第一母线之间断路；控制所述第一储能支路和所述第二储能支路中之间的开关单元处于所述第一状态，以使所述第一储能支路与所述第二储能支路中的均衡母线之间连通；控制所述第一电池包连接的均衡变换电路停止工作，以使所述第一电池包与所述第一储能支路中的均衡母线之间不连通；并控制所述第一储能支路中除所述第一电池包之外的电池包分别连接的均衡变换电路由运行在所述第一工作模式下切换为运行在所述第二工作模式下。本申请实施例中，由于发生故障的电池包相应的均衡变换电路停止工作，使发生故障的电池包与所属储能支路中的均衡母线之间不连通。控制电路通过相邻两个储能支路的均衡母线之间的开关单元处于第一状态，使发生故障的储能支路中的非故障的电池包通过未发生故障的储能支路进行充电或者放电，可以提升支路中的电池包的可用度，也可以提升储能系统中组件出现故障时的运行效率及系统可靠性，以及避免发生故障的储能支路中非故障的电池包资源浪费。一种可能的设计中，所述电池单元还包括第三开关和第四开关；所述第三开关与所述电池单元中的电池包串联形成第一支路，所述第四开关与所述第一支路并联，若所述第四开关处于导通状态，则所述电池单元中的电池包被短路，若第四开关处于断路状态，则所述电池单元中的电池包未被短路；相邻两个电池单元中，若前一电池单元中的第三开关处于导通状态，则所述两个电池单元连通，若所述前一电池单元中的第三开关处于断路状态，则所述两个电池单元不连通；所述控制电路，还用于：若第一储能支路中的第一电池包发生故障后，控制所述第一电池包所属的电池单元中的第三开关处于断路状态，以及第四开关处于导通状态；控制所述第一储能支路中的簇级变换电路停止工作，以使所述第一储能支路中的电池簇与第一母线之间断路；控制所述第一储能支路和所述第二储能支路中之间的开关单元处于所述第一状态，以使所述第一储能支路与所述第二储能支路中的均衡母线之间连通；控制所述第一储能支路中除所述第一电池包之外的电池包连接的均衡变换电路由运行在所述第一工作模式下切换为运行在所述第二工作模式下。本申请实施例中，控制电路通过控制发生故障的第一电池包所属电池单元中的第三开关处于断路状态，以及第四开关处于导通状态，可使所述第一电池包从所属的电池簇中隔离，也可使所述第一电池包与连接的均衡变换电路中间无电流传输，从而使所述第一电池包与所属储能支路中的均衡母线之间不连通。一种可能的设计中，每个所述储能支路还包括电路保护组件，所述电路保护组件的一端与所述电池簇连接，另一端与所述簇级变换电路连接，用于对所述储能支路进行过载保护。本申请本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种储能系统，其特征在于，包括多个储能支路、至少一个开关单元和控制电路；/n每个储能支路包括依次串联连接的第一母线、簇级变换电路和电池簇，以及多个均衡变换电路和均衡母线；所述电池簇包括多个串联连接的电池单元，每个所述电池单元包括一个电池包；所述电池包分别与对应的一个所述均衡变换电路的输入侧连接，多个所述均衡变换电路的输出侧分别与所述均衡母线连接；所述电池簇的正极端与所述簇级变换电路连接，所述电池簇的负极端与地线连接；/n所述簇级变换电路，用于将所述第一母线处的电压调制为充电电压，以为所述电池簇充电；或者将所述电池簇的电压调制为放电电压，以为所述第一母线所耦合的负载充电；/n每个所述均衡变换电路运行在第一工作模式下时，用于均衡连接的电池包的电流；/n以及运行在第二工作模式下时，用于将所述均衡母线的电压调制为充电电压，以为连接的电池包充电；或者将连接的电池包的电压调制为放电电压，并将所述放电电压输出到连接的均衡母线上；/n相邻的两个储能支路之间设置有所述开关单元，若所述开关单元处于第一状态，则所述两个储能支路中的均衡母线之间连通，若所述开关单元处于第二状态，则所述两个储能支路中的均衡母线之间不连通；/n所述控制电路分别与所述至少一个开关单元和每个所述储能支路耦合，用于：/n在确定相邻的两个储能支路中的第一储能支路中的任一组件发生故障时，控制所述第一储能支路和相邻的第二储能支路之间的开关单元处于所述第一状态，并控制所述第一储能电路中的各所述均衡变换电路运行模式由运行在所述第一工作模式下切换为运行在所述第二工作模式下；所述任一组件包括电池包和/或簇级变换电路。/n...

【技术特征摘要】
1.一种储能系统，其特征在于，包括多个储能支路、至少一个开关单元和控制电路；
每个储能支路包括依次串联连接的第一母线、簇级变换电路和电池簇，以及多个均衡变换电路和均衡母线；所述电池簇包括多个串联连接的电池单元，每个所述电池单元包括一个电池包；所述电池包分别与对应的一个所述均衡变换电路的输入侧连接，多个所述均衡变换电路的输出侧分别与所述均衡母线连接；所述电池簇的正极端与所述簇级变换电路连接，所述电池簇的负极端与地线连接；
所述簇级变换电路，用于将所述第一母线处的电压调制为充电电压，以为所述电池簇充电；或者将所述电池簇的电压调制为放电电压，以为所述第一母线所耦合的负载充电；
每个所述均衡变换电路运行在第一工作模式下时，用于均衡连接的电池包的电流；
以及运行在第二工作模式下时，用于将所述均衡母线的电压调制为充电电压，以为连接的电池包充电；或者将连接的电池包的电压调制为放电电压，并将所述放电电压输出到连接的均衡母线上；
相邻的两个储能支路之间设置有所述开关单元，若所述开关单元处于第一状态，则所述两个储能支路中的均衡母线之间连通，若所述开关单元处于第二状态，则所述两个储能支路中的均衡母线之间不连通；
所述控制电路分别与所述至少一个开关单元和每个所述储能支路耦合，用于：
在确定相邻的两个储能支路中的第一储能支路中的任一组件发生故障时，控制所述第一储能支路和相邻的第二储能支路之间的开关单元处于所述第一状态，并控制所述第一储能电路中的各所述均衡变换电路运行模式由运行在所述第一工作模式下切换为运行在所述第二工作模式下；所述任一组件包括电池包和/或簇级变换电路。


2.如权利要求1所述的储能系统，其特征在于，每个开关单元包括多个开关；每个均衡母线包括正极母线和负极母线；
所述多个开关中第一开关连接在所述相邻的两个储能支路中的正极母线之间，所述多个开关中的第二开关连接在所述相邻的两个储能支路中的负极母线之间；
在所述第一开关和所述第二开关均处于导通状态时，所述开关单元处于所述第一状态；在所述第一开关和所述第二开关均处于断路状态时，所述开关单元处于所述第二状态。


3.如权利要求1或2所述的储能系统，其特征在于，所述任一组件为所述第一储能支路中的第一电池包，所述第一电池包为所述第一储能支路中的电池簇中的任意一个电池包；
所述控制电路，还用于：
控制所述第一储能支路中的簇级变换电路停止工作，以使所述第一储能支路中的电池簇与第一母线之间断路；
控制所述第一储能支路和所述第二储能支路中之间的开关单元处于所述第一状态，以使所述第一储能支路与所述第二储能支路中的均衡母线之间连通；
控制所述第一电池包连接的均衡变换电路停止工作，以使所述第一电池包与所述第一储能支路中的均衡母线之间不连通；
并控制所述第一储能支路中除所述第一电池包之外的电池包分别连接的均衡变换电路由运行在所述第一工作模式下切换为运行在所述第二工作模式下。


4.如权利要求1或2所述的储能系统，其特征在于，所述电池单元还包括第三开关和第四开关；所述第三开关与所述电池单元中的电池包串联形成第一支路，所述第四开关与所述第一支路并联，若所述第四开关处于导通状态，则所述电池单元中的电池包被短路，若第四开关处于断路状态，则所述电池单元中的电池包未被短路；
相邻两个电池单元中，若前一电池单元中的第三开关处于导通状态，则所述两个电池单元连通，若所述前一电池单元中的第三开关处于断路状态，则所述两个电池单元不连通；
所述控制电路，还用于：
若第一储能支路中的第一电池包发生故障后，控制所述第一电池包所属的电池单元中的第三开关处于断路状态，以及第四开关处于导通状态；
控制所述第一储能支路中的簇级变换电路停止工作，以使所述第一储能支路中的电池簇与第一母线之间断路；
控制所述第一储能支路和所述第二储能支路中之间的开关单元处于所述第一状态，以使所述第一储能支路与所述第二储能支路中的均衡母线之间连通；
控制所述第一储能支路中除所述第一电池包之外的电池包连接的均衡变换电路由运行在所述第一工作模式下切换为运行在所述第二工作模式下。


5.如权利要求1-4中任一所述的储能系统，其特征在于，每个所述储能支路还包括电路保护组件，所述电路保护组件的一端与所述电池簇连接，另一端与所述簇级变换电路连接，用于对所述储能支路进行过载保护。


6.如权利要求1-5中任一所述的储能系统，其特征在于，所述簇级变换电路包括直流/直流变换电路；或者，所述簇级变换电路包括直流/交流变换电路。


7.一种储能系统，其特征在于，所述系统包括至少一个储能支路、至少一个开关单元、至少一个备用变换电路和控制电路；
每个储能支路包括依次串联连接的第一母线、簇级变换电路和电池簇，以及多个均衡变换电路和均衡母线；所述电池簇包括多个串联连接的电池单元，每个所述电池单元包括一个电池包；所述电池包与对应的一个所述均衡变换电路的输入侧连接，多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建山，张彦忠，周贺，吴志鹏，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44