柔性重构电池簇、柔性重构电池阵列和柔性重构电池储能系统的制作方法

本申请涉及储能，特别是涉及一种柔性重构电池簇、柔性重构电池阵列和柔性重构电池储能系统。

背景技术：

1、随着能源绿色低碳转型的推进，储能作为建设新型电力系统的重要技术及基础装备愈发关键。在电池储能系统集成拓扑技术方面，锂电储能系统存在如集中式、分布式、组串式等典型电气拓扑结构且已现规模化应用趋势。

2、但现有储能集成方案多采用固定串并联的电池系统拓扑结构与簇级粗颗粒度能量管理方式，随电池包循环次数增加会出现如串联容量失配等诸多问题，面临能量利用率低等风险；电池直流侧精细化控制储能方案、基于模块化多电平变流技术的中高压及低压并网级联储能方案等也分别存在系统能量转换效率损失、成本高、容量配置不灵活等不同问题，且现有技术多基于多级电力电子开关变换实现，存在导致储能系统能量转换效率降低、成本增加以及面向电网主动支撑的短时过载能力实现经济性较差等情况，亟待新的技术方案来改善这些不足。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种柔性重构电池簇、柔性重构电池阵列和柔性重构电池储能系统。

2、第一方面，本申请提供了一种柔性重构电池簇，柔性重构电池簇包括若干个串联的柔性重构电池模组，每个柔性重构电池模组包括相互并联的功率模块和电池包，每个柔性重构电池模组的输入端和输出端之间并联有一开关。

3、在其中一个实施例中，功率模块为全桥功率模块或半桥功率模块。

4、在其中一个实施例中，全桥功率模块和半桥功率模块中的每个功率开关均包括多个并联的晶体管，晶体管包括电力场效应晶体管和绝缘栅极晶体管中的至少一种。

5、在其中一个实施例中，电池包包括若干个串联的电池单体。

6、第二方面，本申请还提供了一种柔性重构电池阵列，柔性重构电池阵列包括：

7、多个并联的电池支路，每个电池支路的输入端和输出端之间依次串联有簇滤波电感、以及如上述实施例中的柔性重构电池簇。

8、第三方面，本申请还提供了一种柔性重构电池储能系统，柔性重构电池储能系统包括：

9、三相储能支路，每一相储能支路的输入端和输出端之间依次串联有阵列滤波电感、以及如上述实施中的柔性重构电池阵列；

10、三相储能支路采用星型连接方式，或，三相储能支路采用三角型连接方式。

11、在其中一个实施例中，柔性重构电池储能系统，还包括：

12、控制器，控制器与功率模块连接，控制器用于控制功率模块的工作状态以控制柔性重构电池输出的电平信号，且在柔性重构电池模组的功率模块出现故障的情况下，闭合与出现故障的柔性重构电池模组并联的开关。

13、在其中一个实施例中，控制器用于控制无法支撑输出期望交流信号的柔性重构电池簇中的柔性重构电池模组均处于开路状态。

14、在其中一个实施例中，控制器用于在柔性重构电池簇能够支撑输出期望交流信号的情况下，根据通信正常的柔性重构电池模组数量调整输出至通信正常的柔性重构电池模组的各功率模块的调制信号，以使柔性重构电池簇输出期望交流信号。

15、在其中一个实施例中，控制器用于在柔性重构电池簇内的各柔性重构电池模组之间存在荷电状态偏差且大于预设阈值的情况下，改变输出至各柔性重构电池模组的功率模块的调制信号，以使柔性重构电池簇内的各柔性重构电池模组之间的荷电状态偏差小于预设阈值。

16、上述柔性重构电池簇、柔性重构电池阵列和柔性重构电池储能系统，至少具有以下有益效果：

17、由若干串联的柔性重构电池模组构成的柔性重构电池簇，每个模组含并联的功率模块与电池包且模组输入端和输出端间并联开关，基于此结构可实现灵活重构，既能依据电池包实际状态动态调整连接方式，避免因电池包的荷电状态不一致性导致的串联容量失配等问题，提高能量利用率并降低过充过放风险，又能通过模块化可灵活重构的设计减少多级电力电子开关变换带来的能量损失，提升能量转换效率，还可依靠模组间灵活组合与开关控制，按照电网侧、电源侧对储能的不同需求灵活调整容量配置，实现精细化管理，克服现有方案在容量配置及精细管理方面的不足，以更好满足储能规模化调控需求。

技术特征：

1.一种柔性重构电池簇，其特征在于，所述柔性重构电池簇包括若干个串联的柔性重构电池模组，每个所述柔性重构电池模组包括相互并联的功率模块和电池包，每个所述柔性重构电池模组的输入端和输出端之间并联有一开关。

2.根据权利要求1所述的柔性重构电池簇，其特征在于，所述功率模块为全桥功率模块或半桥功率模块。

3.根据权利要求2所述的柔性重构电池簇，其特征在于，所述全桥功率模块和半桥功率模块中的每个功率开关均包括多个并联的晶体管，所述晶体管包括电力场效应晶体管和绝缘栅极晶体管中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一项所述的柔性重构电池簇，其特征在于，所述电池包包括若干个串联的电池单体。

5.一种柔性重构电池阵列，其特征在于，所述柔性重构电池阵列包括：

6.一种柔性重构电池储能系统，其特征在于，所述柔性重构电池储能系统包括：

7.根据权利要求6所述的柔性重构电池储能系统，其特征在于，所述柔性重构电池储能系统，还包括：

8.根据权利要求7所述的柔性重构电池储能系统，其特征在于，所述控制器用于控制无法支撑输出期望交流信号的柔性重构电池簇中的柔性重构电池模组均处于开路状态。

9.根据权利要求7所述的柔性重构电池储能系统，其特征在于，所述控制器用于在柔性重构电池簇能够支撑输出期望交流信号的情况下，根据通信正常的柔性重构电池模组数量调整输出至通信正常的柔性重构电池模组的各功率模块的调制信号，以使所述柔性重构电池簇输出期望交流信号。

10.根据权利要求7所述的柔性重构电池储能系统，其特征在于，所述控制器用于在所述柔性重构电池簇内的各柔性重构电池模组之间存在荷电状态偏差且大于预设阈值的情况下，改变输出至各柔性重构电池模组的功率模块的调制信号，以使所述柔性重构电池簇内的各柔性重构电池模组之间的荷电状态偏差小于所述预设阈值。

技术总结
本申请涉及一种柔性重构电池簇、柔性重构电池阵列和柔性重构电池储能系统。该柔性重构电池簇包括若干个串联的柔性重构电池模组，每个柔性重构电池模组包括相互并联的功率模块和电池包，每个柔性重构电池模组的输入端和输出端之间并联有一开关。采用该柔性重构电池簇能够可实现灵活重构，能避免电池包的荷电状态不一致性问题、提高能量利用率、降低风险、减少能量损失、提升转换效率。

技术研发人员：万民惠,陈满,彭鹏,李乐卿,龚轩,谭启鹏,黎金泽,何书禅
受保护的技术使用者：南方电网调峰调频发电有限公司储能科研院
技术研发日：
技术公布日：2025/4/10