CN104092129A - 一种配电站热交换系统 - Google Patents

Abstract

一种配电站热交换系统，属热交换领域。其所述的配电站热交换系统包括供电子系统和热交换子系统；其所述的供电子系统包括电池模块，用于为终端用户输送电能；其所述的热交换子系统包括热交换模块，用于供电子系统的散热，同时将回收的热能用于为终端用户输送热能。其利用热交换子系统为供电子系统的散热的同时回收热能，并统一管理热能最终为终端用户提供优质热能。这样，一方面保证了供电子系统的良好运行，另一方面，有效地回收热能，有效地解决了现有技术中供电系统的能耗高，能量利用率低的问题。

Description

一种配电站热交换系统

技术领域

本发明属于热交换装置领域，尤其涉及一种用于配电站的热交换系统。

背景技术

为了保证电池的正常运行和高效使用，需要对电池系统的温度进行合理的控制。

而现有技术中，钒电池在使用过程中产生的热量并未加以利用，系统的能耗也处于较高的水平。

针对如何统一管理和利用上述的电池(包括燃料电池、钒电池及其他供电系统)产生的热量，即，供电系统的能耗高，能量利用率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种配电站热交换系统，以解决现有技术中供电系统的能耗高，能量利用率低的问题。

本发明的技术方案是：提供一种配电站热交换系统，其特征是：所述的配电站热交换系统包括供电子系统和热交换子系统；其所述的供电子系统包括电池模块，用于为终端用户输送电能；其所述的热交换子系统包括热交换模块，用于供电子系统的散热，同时将回收的热能用于为终端用户输送热能。

进一步地，电池模块为多个，所述的热交换模块包括多个换热区。

其所述的多个电池模块中的每个电池模块可选择地连接至多个换热区中的一个或多个换热区。

当所述的电池模块连接至多个换热区时，各换热区之间为并联或者串联。

其所述的每个换热区内均包括多个换热器。

其所述的每个换热区内的每个换热器的换热面积均不相同。

其所述的每个换热区内的各个换热器之间为并联或者串联。

进一步的，其所述的热交换系统还包括加热模块，用于加热通过换热区之后的冷却介质。

其所述的加热模块包括：第一加热模块，用于加热通过换热区之前的冷却介质。

其所述的加热模块还包括第二加热模块，用于加热通过换热区之后的冷却介质。

与现有技术比较，本发明的优点是：

利用热交换子系统为供电子系统的散热的同时回收热能，并统一管理热能最终为终端用户提供优质热能。这样，一方面保证了供电子系统的良好运行，另一方面，有效地回收热能，有效地解决了现有技术中供电系统的能耗高，能量利用率低的问题。

附图说明

图1是现有技术中的液流电池系统的示意图；

图2是现有技术中的燃料电池系统的示意图；

图3是本发明的热交换系统的连接示意图；

图4是发明热交换模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

图1中，给出了现有技术中的液流电池系统的示意图，其液流电池系统包括电池堆10’、正极电解液储液罐20’、第一液体泵30’、负极电解液储液罐21’和第二液体泵31’。

图2中，给出了现有技术中的燃料电池系统的示意图，其燃料电池系统包括燃料电池堆40’、电源管理模块50’、热管理模块60’和燃料重整器70’，燃料经过燃料重整器70’输入到燃料电池堆40’(若输入燃料为氢气，则不需要使用燃料重整器)，在燃料电池堆40’经过反应后，电流经过电源管理模块50’向终端用户输出，热量经过热管理模块60’向终端用户输出。

图3中，给出了根据本发明的热交换系统的连接示意图。

本发明提供的热交换系统包括供电子系统和热交换子系统，供电子系统的电池模块包括钒电池模块、燃料电池模块及其他供电模块(例如太阳能、钠硫电池)等。

本实施例的热交换系统包括：供电子系统以及热交换子系统。其供电子系统为钒电池模块、燃料电池模块和其他供电设备模块，该供电子系统用于为终端用户输送电能。其热交换子系统包括：热交换模块，本实施例中，该热交换模块包括低温换热区、中温换热区和高温换热区，用于供电子系统的散热，同时将回收的热能用于为终端用户输送热能。

通过本实施例的热交换系统，利用热交换子系统为供电子系统的散热的同时回收热能，并统一管理热能最终为终端用户提供优质热能。这样，一方面保证了供电子系统的良好运行，另一方面，有效地回收热能，有效地解决了现有技术中供电系统的能耗高，能量利用率低的问题。

在图中未示出的实施例中，电池模块和换热区均可以为一个或者其他数量。电池模块和换热区的数量可以根据需要进行选择。

本实施例的热交换系统包含热交换子系统。该热交换子系统对供电子系统所产生的热能进行统一管理和配置，通过热交换子系统进行换热后，将热量带出并最终供给终端用户。热交换模块包括与供电子系统连接并用于供电子系统的散热的第一管路和与第一管路发生热交换的第二管路，上述换能过程中，第一管路(内部具有热流体)用于电池模块的散热，第一管路通常电池堆的端板连接，上述热流体通常为用于给供电子系统的电池模块的冷却介质，比如纯水，或者气体、油、有机溶液等其他不导电的液体。同时，需要在第二管路中使用外接冷却介质(冷流体)给第一管路进行热交换，所用冷却介质(冷流体)包含且不仅限于蒸馏水、自来水、冷冻液、酒精、空气、氢气、液氮等。其中一种最为经济且方便进一步应用的冷却介质为自来水。为了便于介绍，在下面的仅利用热流体和冷流体对本实施例的热交换系统进行说明。

由于不同的电池模块对应的最佳工作温度不同，对进入相应电池模块的冷却介质温度的要求也各不相同，冷却介质完成热交换后流出相应模块的最终温度也有明显差异。为了提高热量利用率，本实施例的热交换模块由不同的换热区组成，这些换热区由冷却介质所达到的温度区间范围决定，包含且不仅限于低温换热区、中温换热区和高温换热区。当电池模块不同时，接入热交换子系统的换热区也有所不同。根据用户的需求及所接入电池模块的特性，冷却介质可以由低温换热区、中温换热区及高温换热区中的任意一个或多个区域中引出并供于终端用户。

根据本发明的实施例的热交换系统的热交换模块的结构如图4所示，其中，HE-A1～HE-A3、HE-B1～HE-B3、HE-C1～HE-C3为3组共9个换热器，各组内(组A，组B，组C)换热器自上向下(按图示所示方位)换热面积逐渐减小。在这个示意图中，至多三组热流体(通常为用于电池模块散热的冷却介质)可自图上侧所示入口流入，经换热后自图下侧所示出口流出。冷流体(通常为自来水，用于给热流体散热)自图右侧所示入口流入，移走热量后，经图左侧所示出口流出。图中虚线为热流体循环路径，即供电子系统中用于冷却各电池模块的换热介质循环路径；实线为冷流体循环路径，即热交换模块中用于冷却热流体的冷却介质循环路径，虚线方框内为热交换模块的主要结构，该热交换模块由三个换热区组成，每个换热区又由个换热器组成，热交换模块根据外接的电池模块的类型、数量和功率来选择适合的换热区、换热器及其连接方法。

本发明利用热交换子系统为供电子系统的散热的同时回收热能，并统一管理热能最终为终端用户提供优质热能。这样，一方面保证了供电子系统的良好运行，另一方面，有效地回收热能，有效地解决了现有技术中供电系统的能耗高，能量利用率低的问题。

Claims (10)

1.一种配电站热交换系统，其特征是：

所述的配电站热交换系统包括供电子系统和热交换子系统；

其所述的供电子系统包括电池模块，用于为终端用户输送电能；

其所述的热交换子系统包括热交换模块，用于供电子系统的散热，同时将回收的热能用于为终端用户输送热能。

2.按照权利要求1所述的配电站热交换系统，其特征是所述的电池模块为多个，所述的热交换模块包括多个换热区。

3.按照权利要求2所述的配电站热交换系统，其特征是所述的多个电池模块中的每个电池模块可选择地连接至多个换热区中的一个或多个换热区。

4.按照权利要求3所述的配电站热交换系统，其特征是当所述的电池模块连接至多个换热区时，各换热区之间为并联或者串联。

5.按照权利要求2所述的配电站热交换系统，其特征是所述的每个换热区内均包括多个换热器。

6.按照权利要求2所述的配电站热交换系统，其特征是所述的每个换热区内的每个换热器的换热面积均不相同。

7.按照权利要求2所述的配电站热交换系统，其特征是所述的每个换热区内的各个换热器之间为并联或者串联。

8.按照权利要求1所述的配电站热交换系统，其特征是所述的热交换系统还包括加热模块，用于加热通过换热区之后的冷却介质。

9.按照权利要求8所述的配电站热交换系统，其特征是所述的加热模块包括：第一加热模块，用于加热通过换热区之前的冷却介质。

10.按照权利要求8所述的配电站热交换系统，其特征是所述的加热模块还包括第二加热模块，用于加热通过换热区之后的冷却介质。