CN103605389A - 一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全景式微网电池储能系统用温度管理系统，电池储能子系统温度管理模块、空调模块、新风模块、排风模块分别与温度总控管理模块通信连接。一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法，使用上述温度管理系统，在出现不同的温度超范围时，通过启动不同的模块进行温度调节。本发明通过对全景式微网电池储能系统建立起温度管理模型，在温度总控管理模块的管理和协调下，可以实现各温度管理模块协调运行，既满足全景式微网电池储能系统温度可控和温度均匀性要求，又有效解决温度管理系统能耗高的问题。

Description

一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法和系统

技术领域

本发明涉及一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法和系统。

背景技术

城市经济发展引发了一系列的社会问题，如人口增长、能源危机、环境污染、自然灾害等，其中城市用电短缺尤为严重。为了解决上述问题，大力发展基于用户侧的微网系统，提高可再生能源和新能源的利用率，提升能源的利用效率，减少碳排放，正逐渐成为共识。微网系统是以集成3S（BMS+PCS+EMS）技术为核心，由分布式新能源发电系统、分布式储能平台、负荷节能系统、能源管理系统汇集而成的小型发、配、储、输、送的电力系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

微网电池储能系统，是分布式储能平台的重要组成部分，用于电能的存储和释放。由于微网电池储能系统的效率和安全性，均与温度有密切的关系，因此，一般采用温度管理系统对微网电池储能系统进行严格的温度管理和控制。

但是，通常的微网电池储能系统用温度管理系统，未能很好平衡温度管理和系统能耗之间的关系，导致温度管理效果不理想或能耗偏高，从而降低了微网电池储能系统的能量效率，整个微网系统的经济性也下降了。

发明内容

本发明旨在提供一种温度管理均匀、管理能耗低的全景式微网电池储能系统用温度管理方法和系统。本发明通过以下方案实现。

一种全景式微网电池储能系统用温度管理系统，由温度总控管理模块、电池储能子系统温度管理模块、空调模块、新风模块、排风模块五部分组成；电池储能子系统温度管理模块、空调模块、新风模块、排风模块分别与温度总控管理模块通信连接。

所述电池储能子系统温度管理模块，包括若干个电池柜温度管理模块，电池柜温度管理模块包括若干个电池托温度管理模块，电池托温度管理模块包括若干个电池包温度管理模块；电池包温度管理模块、电池托温度管理模块、电池柜温度管理模块、电池储能子系统温度管理模块依次通信连接；所述电池包温度管理模块包括若干个用于监测单元电池温度的温度测控单元。

所述电池包温度管理模块，实施电池包的温度管理，负责控制电池包风扇的启动和停止。

所述电池托温度管理模块，实施电池托的温度管理，负责控制电池托风扇的启动和停止，以及对电池包风扇的并联控制。

所述电池柜温度管理模块，实施对电池柜的温度管理，负责控制电池柜风扇的启动和停止，以及对电池包风扇和电池托风扇的并联控制。

所述电池储能子系统温度管理模块，实施对电池储能子系统的温度管理，负责电池包风扇、电池托风扇、电池柜风扇的并联控制，负责与温度总控管理模块之间的信息传递，一方面电池储能子系统温度管理模块向温度总控管理模块上传电池储能子系统的温度管理信息，另外一方面温度总控管理模块向电池储能子系统温度管理模块发出控制指令，对电池储能子系统的电池包风扇、电池托风扇、电池柜风扇实施并联控制。

所述空调模块，负责对空调的启动和停止控制，实施对电池储能系统设置的室内局域空间环境温度进行管理。

所述新风模块，负责对新风系统的启动和停止控制，在启动过程中通过引入室外新风来调节室内环境温度。

所述排风模块，负责对排风扇的启动和停止控制，在启动过程中通过主动排出电池储能系统内空气来调节温度。

所述温度总控管理模块，负责对电池储能子系统温度管理模块、空调模块、新风模块、排风模块的并联控制。

为实现自然通风，在物理结构设置上，所述电池包温度管理模块控制的电池包风扇、电池托温度管理模块控制的电池托风扇、电池柜温度管理模块控制的电池柜风扇在电池柜中从低到高依次布置。同时，在通风截面的设计上，电池包温度管理模块控制的电池包风扇、电池托温度管理模块控制的电池托风扇、电池柜温度管理模块控制的电池柜风扇的通风截面积依次减小，以实现通风速率的逐步加快。

一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法，使用上述一种全景式微网电池储能系统用温度管理系统对整个系统进行温度管理，按以下情况进行：

当某一个温度测控单元测试到环境温度≥35℃或≤10℃时，所属电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池包进行温度管理。由于发生温度测控单元过温或低温，不一定表明整个电池托或电池柜或电池储能子系统或电池储能系统过温或低温，因此有针对性的对过温或低温电池包进行温度管理，提高了针对性，管理的有效性和可靠性增加，而且系统的管理能耗也降低了。

定义某一个电池包平均温度与所属电池托平均温度的偏差为△T1，当8℃≤△T1≤12℃时，该电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池包进行温度管理，使得△T1随时间增大而呈现逐步减小的趋势；当△T1＞12℃时，所属电池托温度管理模块启动对应的电池托风扇，对所属电池托进行温度温度均衡管理。由于一个电池包包含若干个温度测控单元，一个电池托又包含若干个电池包，当8℃≤△T1≤12℃时，则表明该电池包中肯定有温度测控单元温度偏差大，此时启动该电池包风扇，则电池包的温度偏差首先将受到控制，温度偏差随时间增大呈逐步减小。如果△T1＞12℃，则表明单纯启动电池包风扇不能在短时间内控制温度偏差的增大，通过进一步启动电池托风扇，强化对流传热，有利于控制温度偏差。

定义某一个电池托平均温度与所属电池柜平均温度的偏差为△T2，当5℃≤△T2≤8℃时，该电池托所有电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池托所有电池包进行温度管理，最终达到对该电池托进行温度管理的目的，使得△T2随时间增大呈减小趋势；当8℃＜△T2≤12℃时，该电池托温度管理模块启动对应的电池托风扇，对该电池托进行温度均衡管理；当△T2＞12℃时，所属电池柜温度管理模块启动对应的电池柜风扇，对所属电池柜进行温度管理。

定义某一个电池柜平均温度与所属电池储能子系统平均温度的偏差为△T3，当1℃≤△T3≤3℃时，该电池柜所有电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池柜所有电池包进行温度管理，使得△T3随时间增大呈减小趋势；当3℃＜△T3≤5℃时，该电池柜所有电池托温度管理模块启动对应的电池托风扇，对该电池托进行温度均衡管理；当5℃＜△T3≤8℃时，该电池柜温度管理模块启动对应的电池柜风扇，对电池柜进行温度均衡管理；当8℃＜△T3≤12℃时，所属电池储能子系统温度管理模块启动对应的所有电池柜风扇，对该电池储能子系统进行温度均衡管理，并将△T3超范围信息传递至温度总控管理模块，温度总控管理模块接收到信息后向排风模块发出启动指令，排风模块接收到指令后启动排风扇，对电池储能子系统进行温度管理。

定义某一个电池储能子系统平均温度与电池储能系统平均温度的偏差为△T4，当1℃≤△T4≤2℃时，该电池储能子系统所有电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池储能子系统所有电池包进行温度管理，使得△T4随时间增大呈现逐步减小趋势；当2℃＜△T4≤4℃时，该电池储能子系统所有电池托温度管理模块启动对应的电池托风扇，对该电池储能子系统所有电池托进行温度管理；当4℃＜△T4≤6℃时，该电池储能子系统所有电池柜温度管理模块启动对应的电池柜风扇，对该电池储能子系统所有电池柜进行温度管理；当6℃＜△T4≤8℃时，该电池储能子系统温度管理模块启动对应的所有电池柜风扇，对该电池储能子系统进行温度管理，并将△T4超范围信息传递至温度总控管理模块，温度总控管理模块接收到信息后向排风模块发出启动指令，排风模块接收到指令后启动排风扇；当8℃＜△T4≤10℃时，该电池储能子系统温度管理模块将△T4超范围信息传递至温度总控管理模块，温度总控管理模块接收到信息后向所有电池储能子系统温度管理模块发出启动电池柜风扇指令，所有电池柜风扇启动，温度总控管理模块向空调模块发出启动指令，空调模块接收到指令后启动空调，待△T4不超范围后即空调停止工作。

空调模块启动空调需满足以下条件：（1）电池储能系统放置的室内环境温度小于15℃或大于30℃，或者温度总控管理模块发出启动指令要求进行制热或制冷；（2）新风系统处于停机状态。

当电池储能系统放置的室内环境温度大于30℃而室外温度小于25℃，或电池储能系统放置的室内环境温度小于15℃而室外温度大于20℃时，新风模块启动新风系统。

与现有技术相比，本发明的一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法和系统，具有以下特点和优点：

1、该温度管理系统降低了温度管理的能耗。依据温度管理的层级，采用从局部到整体的方式，实施温度管理和控制，改粗放式温度管理为精细化温度管理，有效减小了管理能耗。

2、提高了温度管理的可靠性。传统的温度管理，大多是针对电池储能系统本身温度的变化，同时单独考虑室温的变化，未能将温度的管理进行系统化的考虑和设计，本发明将电池储能系统温度管理、室温的管理、室内空气的排放、新风的引入四位一体设计，作为一个统一的系统来进行总的温度管理和控制，温度管理的可靠性得到很大提高。

3、该温度管理方法，增强了电池储能系统的安全性。电池储能系统的安全性问题发生，通常是由温度异常所引发，因此使用全景式微网电池储能系统用温度管理方法使得温度管理可靠性提高，必然有利于增强电池储能系统的安全性。这将推动电池储能系统在安全要求特别严格场合的应用和推广，例如具有高密度人口特征的楼宇微网中的应用。

附图说明

图1实施例1中全景式微网电池储能系统用温度管理系统结构框图

图2实施例1中电池储能子系统温度管理模块结构图

图3实施例1中全景式微网电池储能系统用温度管理系统布局示意图

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不局限于实施例之表述。

实施例1

一种全景式微网电池储能系统用温度管理系统，如图1所示，由温度总控管理模块、电池储能子系统温度管理模块、空调模块、新风模块、排风模块五部分组成；电池储能子系统温度管理模块、空调模块、新风模块、排风模块分别与温度总控管理模块通信连接。

如图2所示，电池储能子系统温度管理模块，包括若干个电池柜温度管理模块，电池柜温度管理模块包括若干个电池托温度管理模块，电池托温度管理模块包括若干个电池包温度管理模块；电池包温度管理模块、电池托温度管理模块、电池柜温度管理模块、电池储能子系统温度管理模块依次通信连接；电池包温度管理模块包括若干个用于监测单元电池温度的温度测控单元。

如图3所示（图中只显示了一个电池储能子系统的位置分布），电池储能子系统20包括三个电池柜1和一个控制柜2，电池柜1与控制柜2通信连接，电池储能子系统温度管理模块3设置在控制柜2中，电池包18内设置有电池包风扇4和电池包温度管理模块5，电池托19内设置有电池托风扇6和电池托温度管理模块7，电池柜1内设置有电池柜风扇8和电池柜温度管理模块9。电池包温度管理模块5、电池托温度管理模块7、电池柜温度管理模块9、电池储能子系统温度管理模块3依次通信连接。电池包风扇4、电池托风扇6、电池柜风扇8在电池柜1中从低到高依次布置，电池包风扇4、电池托风扇6、电池柜风扇8的通风截面积依次减小，电池柜风扇8上端设置有风管10，风管10末端设置有排风扇11，排风扇11安装在全景式微网电池储能系统放置的室内12的墙壁上。空调13安装在室内12的墙壁上方，室内12墙壁下方安装有新风系统14，新风系统14的进风口15通向室外，新风系统14的出风口16通向室内12。空调13、新风系统14、排风扇11、电池储能子系统温度管理模块3分别与温度总控管理模块17通信连接。

一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法，使用上述一种全景式微网电池储能系统用温度管理系统对整个系统进行温度管理，按以下情况进行：

当某一个温度测控单元测试到环境温度≥35℃或≤10℃时，所属电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池包进行温度管理。

定义某一个电池包平均温度与所属电池托平均温度的偏差为△T1，当8℃≤△T1≤12℃时，该电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池包进行温度管理，使得△T1随时间增大而呈现逐步减小的趋势；当△T1＞12℃时，所属电池托温度管理模块启动对应的电池托风扇，对所属电池托进行温度温度均衡管理。

定义某一个电池托平均温度与所属电池柜平均温度的偏差为△T2，当5℃≤△T2≤8℃时，该电池托所有电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池托所有电池包进行温度管理，最终达到对该电池托进行温度管理的目的，使得△T2随时间增大呈减小趋势；当8℃＜△T2≤12℃时，该电池托温度管理模块启动对应的电池托风扇，对该电池托进行温度均衡管理；当△T2＞12℃时，所属电池柜温度管理模块启动对应的电池柜风扇，对所属电池柜进行温度管理。

定义某一个电池柜平均温度与所属电池储能子系统平均温度的偏差为△T3，当1℃≤△T3≤3℃时，该电池柜所有电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池柜所有电池包进行温度管理，使得△T3随时间增大呈减小趋势；当3℃＜△T3≤5℃时，该电池柜所有电池托温度管理模块启动对应的电池托风扇，对该电池托进行温度均衡管理；当5℃＜△T3≤8℃时，该电池柜温度管理模块启动对应的电池柜风扇，对电池柜进行温度均衡管理；当8℃＜△T3≤12℃时，所属电池储能子系统温度管理模块启动对应的所有电池柜风扇，对该电池储能子系统进行温度均衡管理，并将△T3超范围信息传递至温度总控管理模块，温度总控管理模块接收到信息后向排风模块发出启动指令，排风模块接收到指令后启动排风扇，对电池储能子系统进行温度管理。

定义某一个电池储能子系统平均温度与电池储能系统平均温度的偏差为△T4，当1℃≤△T4≤2℃时，该电池储能子系统所有电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇，对该电池储能子系统所有电池包进行温度管理，使得△T4随时间增大呈现逐步减小趋势；当2℃＜△T4≤4℃时，该电池储能子系统所有电池托温度管理模块启动对应的电池托风扇，对该电池储能子系统所有电池托进行温度管理；当4℃＜△T4≤6℃时，该电池储能子系统所有电池柜温度管理模块启动对应的电池柜风扇，对该电池储能子系统所有电池柜进行温度管理；当6℃＜△T4≤8℃时，该电池储能子系统温度管理模块启动对应的所有电池柜风扇，对该电池储能子系统进行温度管理，并将△T4超范围信息传递至温度总控管理模块，温度总控管理模块接收到信息后向排风模块发出启动指令，排风模块接收到指令后启动排风扇；当8℃＜△T4≤10℃时，该电池储能子系统温度管理模块将△T4超范围信息传递至温度总控管理模块，温度总控管理模块接收到信息后向所有电池储能子系统温度管理模块发出启动电池柜风扇指令，所有电池柜风扇启动，温度总控管理模块向空调模块发出启动指令，空调模块接收到指令后启动空调，待△T4不超范围后即空调停止工作。

空调模块启动空调需满足以下条件：（1）电池储能系统放置的室内环境温度小于15℃或大于30℃，或者温度总控管理模块发出启动指令要求进行制热或制冷；（2）新风系统处于停机状态。

当电池储能系统放置的室内环境温度大于30℃而室外温度小于25℃，或电池储能系统放置的室内环境温度小于15℃而室外温度大于20℃时，新风模块启动新风系统。

Claims (6)

1.一种全景式微网电池储能系统用温度管理系统，其特征在于：电池储能子系统温度管理模块、空调模块、新风模块、排风模块分别与温度总控管理模块通信连接；所述电池储能子系统温度管理模块，包括若干个电池柜温度管理模块，电池柜温度管理模块包括若干个电池托温度管理模块，电池托温度管理模块包括若干个电池包温度管理模块；电池包温度管理模块、电池托温度管理模块、电池柜温度管理模块、电池储能子系统温度管理模块依次通信连接；所述电池包温度管理模块包括若干个用于监测单元电池温度的温度测控单元。

2.如权利要求1所述的一种全景式微网电池储能系统用温度管理系统，其特征在于：所述电池包温度管理模块控制的电池包风扇、电池托温度管理模块控制的电池托风扇、电池柜温度管理模块控制的电池柜风扇在电池柜中从低到高依次布置。

3.如权利要求1所述的一种全景式微网电池储能系统用温度管理系统，其特征在于：所述电池包温度管理模块控制的电池包风扇、电池托温度管理模块控制的电池托风扇、电池柜温度管理模块控制的电池柜风扇的通风截面积依次减小。

4.一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法，其特征在于：使用如权利要求1～3任一所述的一种全景式微网电池储能系统用温度管理系统对整个系统进行温度管理，按以下情况进行：

当某一个温度测控单元测试到环境温度≥35℃或≤10℃时，所属电池包温度管理模块启动电池包风扇；

定义某一个电池包平均温度与所属电池托平均温度的偏差为△T1，当8℃≤△T1≤12℃时，该电池包温度管理模块启动电池包风扇；当△T1＞12℃时，所属电池托温度管理模块启动电池托风扇；

定义某一个电池托平均温度与所属电池柜平均温度的偏差为△T2，当5℃≤△T2≤8℃时，该电池托所有电池包温度管理模块启动对应的电池包风扇；当8℃＜△T2≤12℃时，该电池托温度管理模块启动对应的电池托风扇；当△T2＞12℃时，所属电池柜温度管理模块启动电池柜风扇；

定义某一个电池柜平均温度与所属电池储能子系统平均温度的偏差为△T3，当1℃≤△T3≤3℃时，该电池柜所有电池包温度管理模块启动电池包风扇；当3℃＜△T3≤5℃时，该电池柜所有电池托温度管理模块启动电池托风扇；当5℃＜△T3≤8℃时，该电池柜温度管理模块启动电池柜风扇；当8℃＜△T3≤12℃时，所属电池储能子系统温度管理模块启动对应的所有电池柜风扇并将△T3超范围信息传递至温度总控管理模块，温度总控管理模块接收到信息后向排风模块发出启动指令，排风模块接收到指令后启动排风扇；

定义某一个电池储能子系统平均温度与电池储能系统平均温度的偏差为△T4，当1℃≤△T4≤2℃时，该电池储能子系统所有电池包温度管理模块启动电池包风扇；当2℃＜△T4≤4℃时，该电池储能子系统所有电池托温度管理模块启动电池托风扇；当4℃＜△T4≤6℃时，该电池储能子系统所有电池柜温度管理模块启动电池柜风扇；当6℃＜△T4≤8℃时，该电池储能子系统温度管理模块启动所有电池柜风扇并将△T4超范围信息传递至温度总控管理模块，温度总控管理模块接收到信息后向排风模块发出启动指令，排风模块接收到指令后启动排风扇；当8℃＜△T4≤10℃时，该电池储能子系统温度管理模块将△T4超范围信息传递至温度总控管理模块，温度总控管理模块接收到信息后向所有电池储能子系统温度管理模块发出启动电池柜风扇指令，所有电池柜风扇启动，温度总控管理模块向空调模块发出启动指令，空调模块接收到指令后启动室内空调，待△T4不超范围后室内空调停止工作。

5.如权利要求4所述的一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法，其特征在于：空调模块启动室内空调需满足以下条件：（1）电池储能系统放置的室内环境温度小于15℃或大于30℃，或者温度总控管理模块发出启动指令要求进行制热或制冷；（2）新风系统处于停机状态。

6.如权利要求4所述的一种全景式微网电池储能系统用温度管理方法，其特征在于：当电池储能系统放置的室内环境温度大于30℃而室外温度小于25℃，或电池储能系统放置的室内环境温度小于15℃而室外温度大于20℃时，新风模块启动新风系统。

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