[实用新型]一种模块化储能单元及电化学储能电站

说明书

一种模块化储能单元及化学储能电站，模块化储能单元集成了组串式PCS、电池包单元、BMS单元、EMS单元、温控单元、消防单元、交直流配电单元、远程监控单元，所述BMS单元和EMS单元分别与组串式PCS相连，所述组串式PCS的直流侧无需汇流，每个电池包单元直接接入组串式PCS，组成一个完整的、独立的模块化储能单元，所述组串式PCS的交流侧无需汇流，所述组串式PCS的交流测接入交直流配电单元，单个模块化储能单元可直接并网运行。本专利解决了集中式PCS的直流侧并联环流和容量损失、热失控无法有效灭火、系统充放电效率低、BMS多级管理复杂、系统成本高等缺点。

技术领域

本实用新型涉及电能储存技术领域，具体涉及一种模块化储能单元及电化学储能电站。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，以及人民生活水平的不断提高，负荷曲线呈现的峰谷差越来越大，这也造成了电力系统供需不平衡现象。同时风能、太阳能等可再生能源和智能电网产业的迅速崛起，储能技术成为万众瞩目的焦点。大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术，得到各国政府和企业界的高度关注。当前也建有一些大型的调峰电厂和抽水蓄能电站，但此类调峰成本都比较高，设备利用率低，资源浪费，同样也造成了发电成本的进一步提高。化学储能主要指蓄电池储能，蓄电池储能系统是使用范围最广的储能系统，蓄电池储能系统的优势在于一是成本较低，技术成熟，充放电倍数高，二是模块性好，可作为分布式能量储存装置。因此，蓄电池储能系统是风力发电和太阳能发电大规模并网储能和调节的首要选择技术之一。蓄电池储能系统一般用于变电站的负荷平定(即削峰填谷)、可再生能源发电系统(稳定电网)以及系统备用(起到旋转备用和事故应急备用)，因此在主动配网中有良好的应用前景。

由于集中式PCS成本较低且国内储能行业发展还处于初期阶段，因此目前传统的电化学储能电站大都采用集中式PCS。虽然这几年国内的中大型电化学储能电站如雨后春笋，各省市在电网侧和用户侧做了不少示范项目，但电化学储能电站几年运行下来，跟电化学储能电站设计时预期的寿命和运行状态相差甚远，甚至有些电站出现了爆炸、火灾等安全事故。

现有使用集中式PCS的电化学储能电站存在如下技术问题：

(1)集中式PCS的电化学储能电站，直流侧存在电池多级串并联，存在并联环流和容量损失，1年后容损＞5％，降低了电池包单元的容量利用率，且随着年限增加会持续扩大，即俗称的木桶短板效应；

(2)储能系统直流侧高压并联汇流，存在着直流拉弧风险，基于直流电无过零点的特性，直流端连接点越多，大电流所造成的拉弧风险越大，易造成火灾隐患；

(3)储能系统直流侧高压并联汇流，几千节电池中有一颗电池出现热失控易造成整个集装箱损毁，损失巨大；且系统使用的七氟丙烷灭火装置，无法有效熄灭由本身带有巨大能量的电池体出现的热失控而造成的火灾；

(4)由于集中式PCS的转换效率的下垂特性，充放电时无法始终工作在最高效率点；且存在多级直流汇流引起的直流线损，系统充放电效率＜88％；

(5)集中式PCS的电化学储能电站，电池先串联再并联，BMS采用多级管理，系统复杂，可靠性低；且每个电池包单元都需高压箱，整个机柜还需要直流汇流柜，系统成本高；

(6)采用集装箱+定制设计，集装箱本体及系统标准化程度低，系统成本高，且很难规模化生产。

现有的采用集中式PCS的电化学储能电站，始终无法避免以上几点技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种模块化储能单元和储能电站，解决现有技术中集中式PCS的电化学储能电站存在的系统复杂、充放电效率低、安全性能低以及标准化程度低等问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：