直流侧的级联储能装置的制作方法

本公开涉及储能，具体地，涉及一种直流侧的级联储能装置。

背景技术：

1、储能技术是支撑可再生能源普及的战略性技术，也是电力系统的重要的组成部分，对于电网调频、电压和惯量支撑具有重要作用。在储能技术路线中，基于锂离子电池的高压级联型储能系统，由于无需升压变压器可以直接并网，从而在大容量储能应用中受到广泛关注，有望在未来电力系统中获得大规模的应用。

2、相关场景中，基于级联h桥的方案，可以将35kv的级联储能系统单机的最大功率保持在25mw，由于直流侧电压的限制，为了进一步提升级联储能系统的功率和容量，需要将多个级联系统并联，或者需要将电池在直流侧进行并联，这不仅会增加系统维护的难度，同时也会降低系统的效率和可靠性。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种直流侧的级联储能装置，可以在提升系统功率、容量等级的前提下，显著提高系统的可靠性和可扩展性该设备。

2、为了实现上述目的，本公开提供一种直流侧的级联储能装置，所述级联储能装置包括：多个级联的储能子模块，多个级联的储能子模块的数量是根据所述级联储能装置的额定相电压的交流有效值、每一储能子模块的最小工作电压以及电网属性信息确定的，多个所述储能子模块级联后与交流母线的其中一相一一对应连接；

3、所述储能子模块包括一个h桥和与所述h桥通过线缆连接的多个并联的电池单元，所述h桥的每一桥臂中igbt的数量是根据对应相的额定相电压和额定相功率确定的；

4、多个所述电池单元用于存储直流电能，所述h桥用于将多个所述电池单元提供的直流电能转换为交流电能，并将所述交流电能提供到对应相的所述交流母线。

5、可选地，多个级联的所述储能子模块的数量是通过如下方式确定的：

6、计算所述级联储能装置的额定相电压的交流有效值与所述储能子模块的最小工作电压的比值；

7、根据所述比值与电网属性信息中的最大电压波动的修正系数、对应相的最大不平衡度对应的修正系数以及电网的最大电抗压降的修正系数的乘积，确定多个级联的所述储能子模块的数量。

8、可选地，多个级联的所述储能子模块的数量n是通过如下公式确定的：

9、

10、其中，udcmin为每一储能子模块的最小工作电压；us为级联储能装置的额定电压；kv为所述电网属性信息中电网电压的最大电压波动的修正系数；kb为所述电网属性信息中对应相的最大不平衡度对应的修正系数；kl为所述电网属性信息中电网的最大电抗压降的修正系数，n为正整数。

11、可选地，所述电网属性信息中对应相的最大不平衡度对应的修正系数是根据对应相的负序电压分量与正序电压分量的比值确定的。

12、可选地，多个所述储能子模块级联后通过滤波电感与所述交流母线的其中一相一一对应连接。

13、可选地，所述电池单元包括电池簇、与所述电池簇电连接的dc-dc、与所述电池簇连接的电池管理系统、与所述电池簇连接的安全管理模块；

14、其中，所述电池簇中包括多个串联的单体电池，多个所述单体电池的数量是根据所述储能子模块的最小工作电压与所述单体电池的最小输出电压的比值确定的。

15、可选地，所述多个所述电池单元的数量是根据所述交流母线的并网总容量、每一个单体电池的容量、所述电池单元中所述单体电池的数量以及所述交流母线的相数确定的。

16、可选地，多个所述电池单元的数量m是通过如下公式确定的：

17、

18、其中，p为所述交流母线的并网总容量，pbat为每一个单体电池的容量，n为所述电池单元中所述单体电池的数量，m为所述交流母线的相数，n为所述多个级联的储能子模块的数量，m为正整数。

19、可选地，所述安全管理模块中包括温度控制单元、消防管理单元。

20、可选地，所述交流母线包括三个相。

21、通过上述技术方案，至少可以达到以下有益效果：

22、通过多个级联的储能子模块，多个级联的储能子模块的数量是根据级联储能装置的额定相电压的交流有效值、每一储能子模块的最小工作电压以及电网属性信息确定的，多个储能子模块级联后与交流母线的其中一相一一对应连接；储能子模块包括一个h桥和与h桥通过线缆连接的多个并联的电池单元，h桥的每一桥臂中igbt的数量是根据对应相的额定相电压和额定相功率确定的；多个电池单元用于存储直流电能，h桥用于将多个电池单元提供的直流电能转换为交流电能，并将交流电能提供到对应相的交流母线。可在提升系统功率、容量等级的前提下，显著提高系统的可靠性和可扩展性。

23、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种直流侧的级联储能装置，其特征在于，所述级联储能装置包括：多个级联的储能子模块，多个级联的储能子模块的数量是根据所述级联储能装置的额定相电压的交流有效值、每一储能子模块的最小工作电压以及电网属性信息确定的，多个所述储能子模块级联后与交流母线的其中一相一一对应连接；

2.根据权利要求1所述的级联储能装置，其特征在于，多个级联的所述储能子模块的数量是通过如下方式确定的：

3.根据权利要求2所述的级联储能装置，其特征在于，多个级联的所述储能子模块的数量n是通过如下公式确定的：

4.根据权利要求3所述的级联储能装置，其特征在于，所述电网属性信息中对应相的最大不平衡度对应的修正系数是根据对应相的负序电压分量与正序电压分量的比值确定的。

5.根据权利要求1所述的级联储能装置，其特征在于，所述多个所述储能子模块级联后通过滤波电感与所述交流母线的其中一相一一对应连接。

6.根据权利要求1所述的级联储能装置，其特征在于，所述电池单元包括电池簇、与所述电池簇电连接的dc-dc、与所述电池簇连接的电池管理系统、与所述电池簇连接的安全管理模块；

7.根据权利要求6所述的级联储能装置，其特征在于，所述多个所述电池单元的数量是根据所述交流母线的并网总容量、每一个单体电池的容量、所述电池单元中所述单体电池的数量以及所述交流母线的相数确定的。

8.根据权利要求7所述的级联储能装置，其特征在于，多个所述电池单元的数量m是通过如下公式确定的：

9.根据权利要求6所述的级联储能装置，其特征在于，所述安全管理模块中包括温度控制单元、消防管理单元。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的级联储能装置，其特征在于，所述交流母线包括三个相。

技术总结
本公开涉及一种直流侧的级联储能装置，级联储能装置包括：多个级联的储能子模块，多个级联的储能子模块的数量是根据级联储能装置的额定相电压的交流有效值、每一储能子模块的最小工作电压以及电网属性信息确定的，多个储能子模块级联后与交流母线的其中一相一一对应连接；储能子模块包括一个H桥和与H桥通过线缆连接的多个并联的电池单元；多个电池单元用于存储直流电能，H桥用于将多个电池单元提供的直流电能转换为交流电能，并将交流电能提供到对应相的交流母线。可在提升系统功率、容量等级的前提下，显著提高系统的可靠性和可扩展性。

技术研发人员：田莫帆,冀晓帆,孙逊,牟树君
受保护的技术使用者：国家能源投资集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28