[发明专利]电池储能电路及电池储能系统

说明书

本申请涉及一种电池储能电路及电池储能系统，通过在每一相簇中设置多个并联的储能桥臂，可增大电池储能电路能够承受的额定电流，从而保证在不改变电池储能电路的额定电压的情况下，电池储能电路有足够大的容量。上述扩容方法简单，易于实现，避免了大量储能器件(例如电池)的直接串并联，降低了实现难度，同时，各个相簇中的储能桥臂的数量可以任意设置，可以实现冗余，因此具有较强的扩容可靠性。

技术领域

本申请涉及电池储能技术领域，特别是涉及一种电池储能电路及电池储能系统。

背景技术

目前制约大容量电池储能系统发展的主要因素，一个是电池成本高；二是电池管理系统(BMS)的成本较高；三是现有的PCS(储能变流器)单机容量有限。就当下的情况来看，电池与电池管理系统成本的降低正持续进行，作为功率转换与接入装置，也可以通过选择更好的、更合适的储能变流器拓扑结构，为大容量电池储能系统提供更优的解决方案。

目前应用于大容量电池储能系统的储能变流器拓扑结构主要有两电平、三电平和多电平结构。对于两电平和三电平拓扑来说，大容量化的主要手段目前是多重化和并联，多重化结构必须要借助工频变压器实现扩容和升压，虽然工频变压器的接入有利于抑制共模干扰和保护储能系统，但也给大容量储能变流器的效率、体积、成本、噪声、占地和扩容等方面的优化设计带来困难。两电平或三电平储能变流器的并联虽然能够提高储能系统的容量，但是在目前电池系统电压不超过1500V的前提下，两电平和三电平变换器的功率仍然较小，且会使得系统控制的复杂度增加。

而基于多电平变换器拓扑的电池储能系统(Multilevel Modular Converterbased Battery Energy Storage System，MMC-BESS)拓扑结构主要包括两种电池布置的形式，在公共直流母线集中布置和子模块中分散布置。将电池集中布置在公共直流母线上时，若要用在大容量电池储能系统中，电池组内往往含有数以万计的电池单元，一般有低压电池组和高压电池组两种方案。低压电池组由多个电池模块并联，内部存在较大的环流，导致整个电池储能系统的循环效率较低，同时在电网侧必须经过升压变压器接入高压电网，进一步降低了系统效率。而高压电池组方案对电池组的要求非常高，一方面需要有相应的均衡技术来保证电池组内各电池模块间的荷电状态(SOC)均衡，防止过充或过放；另一方面电池组的串联结构使得其可靠性本身较低，需要有相应的短路结构设计，在单个电池模块故障时仍能保证整个电池组的正常工作，但是这两方面的设计都比较困难，会导致电池管理系统的成本过高。

当将电池在子模块中分散布置时，若要用在大容量电池储能系统中，则需要采用多台独立控制的电池储能系统并联运行。但该方法中不同储能系统直接的控制协调性弱，容易发生耦合谐振的问题，存在安全稳定的隐患。因此，传统的电池储能系统存在扩容可靠性差的缺点。

发明内容

基于此，有必要针对传统的电池储能系统扩容可靠性差的问题，提供一种电池储能电路及电池储能系统。

一种电池储能电路，包括：第一相簇，包括多个第一储能桥臂和与所述第一储能桥臂数量相同的第二储能桥臂，各所述第一储能桥臂的第一端相互连接且公共端用于连接直流电网的正端，各所述第一储能桥臂的第二端分别对应连接于所述第二储能桥臂的第一端，且各所述第一储能桥臂的第二端均用于连接三相电网的第一相线，各所述第二储能桥臂的第二端相互连接且公共端用于连接直流电网的负端；第二相簇，包括多个第三储能桥臂和与所述第三储能桥臂数量相同的第四储能桥臂，各所述第三储能桥臂的第一端相互连接且公共端用于连接直流电网的正端，各所述第三储能桥臂的第二端分别对应连接于所述第四储能桥臂的第一端，且各所述第三储能桥臂的第二端均用于连接三相电网的第二相线，各所述第四储能桥臂的第二端相互连接且公共端用于连接直流电网的负端；第三相簇，包括多个第五储能桥臂和与所述第五储能桥臂数量相同的第六储能桥臂，各所述第五储能桥臂的第一端相互连接且公共端用于连接直流电网的正端，各所述第五储能桥臂的第二端分别对应连接于所述第六储能桥臂的第一端，且各所述第五储能桥臂的第二端均用于连接三相电网的第三相线，各所述第六储能桥臂的第二端相互连接且公共端用于连接直流电网的负端。