CN111427401A - 一种储能集装箱温度控制系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种储能集装箱温度控制系统和方法，所述系统包括温度采集模块、主控模块、空调、排风扇和电动风阀；所述温度采集模块设于储能集装箱箱体内部的柜顶、柜底和各电气设备周边；以及储能集装箱箱体外部的不同方向上，用于采集储能集装箱柜内和柜外温度；所述主控模块，用于基于预设温度控制参数、储能集装箱柜内和柜外温度，判断空调的启停状态，并控制排风扇和电动风阀对储能集装箱柜内温度进行调节；所述空调，用于储能集装箱柜内温度的空调调温；所述排风扇和电动风阀联动控制，用于储能集装箱柜内温度的外界环境调温。本申请温度控制过程智能化，除空调调温外，利用外界环境辅助调节储能集装箱柜内温度，降低了能耗。
Description
技术领域
本发明属于移动集装箱设备温度控制技术领域，涉及一种储能集装箱温度控制系统和方法。
背景技术
近几年储能技术大范围地应用在新能源发电领域，如用于平滑风电输出、实现有功平抑以及调频等功能。移动式电池储能系统是当前以及未来电池储能系统建设的主要方式。集装箱是移动式电池储能系统的承载主体，它具备便于长途运输、操作检修方便快捷等优势。
储能集装箱中的电池模块、IGBT模块以及变压器模块在运行中会产生大量的热量，从而造成集装箱温度过高，影响系统运行的稳定性和安全性。同时，储能集装箱内的电池模块是易燃易爆设备，高温容易引起安全隐患。另外，冬季部分地区低温可达零下40度，储能集装箱中的某些电气设备会因为低温无法正常启动和运行。
因此储能集装箱的温度控制十分关键，它能够保证储能集装箱的正常运行。但目前的储能集装箱主要依靠空调进行温度控制，存在能耗较大的问题。
发明内容
为解决现有技术中的不足，本申请提供一种储能集装箱温度控制系统和方法，利用空调和外界环境相互配合的温度控制方法，可以智能有效的控制好储能集装箱内部温度，同时降低温控能耗，保证储能集装箱内电气设备安全运行。
为了实现上述目标，本申请的第一件发明采用如下技术方案：
一种储能集装箱温度控制系统，包括温度采集模块、主控模块、空调、排风扇和电动风阀；
所述温度采集模块设于储能集装箱箱体内部的柜顶、柜底和各电气设备周边；以及储能集装箱箱体外部的不同方向上，用于采集储能集装箱柜内和柜外温度；
所述主控模块，用于判断空调的启停状态，并基于预设温度控制参数、储能集装箱柜内和柜外温度，控制排风扇和电动风阀对储能集装箱柜内温度进行调节；
所述空调，用于储能集装箱柜内温度的空调调温；
所述排风扇和电动风阀联动控制，用于储能集装箱柜内温度的外界环境调温。
本发明进一步包括以下优选方案：
优选地，所述系统还包括报警模块，用于接收到烟雾报警和异常高温告警时，关闭所述温度控制系统，以进行消防判断和采取措施。
本申请还公开了另一件发明，即一种储能集装箱温度控制方法，基于上述的储能集装箱柜内温度控制系统，所述方法包括以下步骤：
步骤1：主控模块中，预设温度控制参数；
步骤2：温度采集模块实时采集储能集装箱柜内温度和柜外温度；
步骤3：空调根据温度控制参数和集装箱柜内温度，自动启停制冷制热功能对储能集装箱柜内温度进行空调调温；
同时，主控模块判断空调的启停状态，并基于预设温度控制参数、储能集装箱柜内和柜外温度，控制排风扇和电动风阀对储能集装箱柜内温度进行外界环境调温。
优选地，步骤1所述温度控制参数包括：
(1)空调制冷停止温度、制热停止温度、制冷灵敏度和制热灵敏度，其中制冷停止温度预设数值大于制热停止温度；
(2)储能集装箱柜外温度状态判断阈值，包括寒冷阈值、凉爽阈值、暖和阈值和炎热阈值；
(3)储能集装箱柜内温度升温阈值和柜内温度降温阈值；
(4)排风扇和电动风阀关闭阈值；
所述寒冷阈值小于凉爽阈值小于柜内温度升温阈值小于排风扇和电动风阀关闭阈值小于柜内温度降温阈值小于暖和阈值小于炎热阈值。
优选地，所述空调制冷停止温度和制热停止温度根据储能集装箱工作环境设置，制冷灵敏度和制热灵敏度均不为0。
优选地，步骤2中，温度采集模块实时采集储能集装箱箱体内部的柜顶、柜底和各电气设备周边温度并取平均值作为储能集装箱柜内温度；
实时采集储能集装箱箱体外部不同方向的温度并取平均值作为储能集装箱柜外温度。
优选地，步骤3中，当储能集装箱柜内温度大于/等于空调制冷开启温度时，空调开启制冷调温，直到柜内温度等于制冷停止温度；
当储能集装箱柜内温度小于/等于空调制热开启温度时，空调开启制热调温，直到柜内温度等于制热停止温度；
当空调调温开启时，外界环境调温关闭；
其中，所述空调制冷开启温度＝制冷停止温度+制冷灵敏度，制热开启温度＝制热停止温度-制热灵敏度。
优选地，步骤3所述空调根据温度控制参数和集装箱柜内温度，自动启停制冷制热功能对储能集装箱柜内温度进行空调调温，具体为：
判断储能集装箱柜内温度是否大于/等于制冷开启温度或者小于/等于制热开启温度；
若柜内温度大于/等于制冷开启温度，则空调开启制冷调温，直到储能集装箱柜内温度等于制冷停止温度；
若柜内温度小于/等于制热开启温度，则空调开启制热调温，直到储能集装箱柜内温度等于制热停止温度。
优选地，步骤3所述主控模块判断空调的启停状态，并基于预设温度控制参数、储能集装箱柜内和柜外温度，控制排风扇和电动风阀对储能集装箱柜内温度进行外界环境调温，包括以下步骤：
步骤(1)：判断空调是否制冷或制热，若是，则关闭排风扇和电动风阀，否则执行步骤(2)；
步骤(2)：判断储能集装箱柜内温度是否等于排风扇和电动风阀关闭阈值Ts，若是，则关闭排风扇和电动风阀，否则执行步骤(3)；
步骤(3)：判断储能集装箱柜内温度是否小于/等于柜内升温阈值或者大于/等于柜内降温阈值；
若柜内温度小于/等于柜内升温阈值，则储能集装箱柜内需升温，执行步骤(4)；
若柜内温度大于/等于柜内降温阈值，则储能集装箱柜内需降温，执行步骤(5)；
否则返回步骤(2)；
步骤(4)：基于储能集装箱柜外温度及柜外温度状态判断规则，判断储能集装箱柜外温度状态；
当储能集装箱柜外温度状态为炎热时，排风扇开启、电动风阀最低档开启；
当储能集装箱柜外温度状态为暖和时，排风扇开启、电动风阀根据储能集装箱柜外温度第N档开启；
否则排风扇关闭、电动风阀关闭；
步骤(5)：基于储能集装箱柜外温度及柜外温度状态判断规则，判断储能集装箱柜外温度状态；
当储能集装箱柜外温度状态为寒冷时，排风扇开启、电动风阀最低档开启；
当储能集装箱柜外温度状态为凉爽时，排风扇开启、电动风阀根据储能集装箱柜外温度第N档开启；
否则排风扇关闭、电动风阀关闭；
其中，寒冷阈值与凉爽阈值之间的温度按照线性比例对应电动风阀第N档，凉爽阈值对应电动风阀最高档；
炎热阈值与暖和阈值之间的温度按照线性比例对应电动风阀第N档，暖和阈值对应电动风阀最高档。
优选地，所述储能集装箱柜外温度状态判断规则为：
当储能集装箱柜外温度小于/等于寒冷阈值，则储能集装箱柜外温度状态判断为寒冷；
当储能集装箱柜外温度大于/等于炎热阈值，则储能集装箱柜外温度状态判断为炎热；
当储能集装箱柜外温度大于寒冷阈值并且小于/等于凉爽阈值，则储能集装箱柜外温度状态判断为凉爽；
当储能集装箱柜外温度大于/等于暖和阈值并且小于炎热阈值，则储能集装箱柜外温度状态判断为暖和。
本申请所达到的有益效果：
1.本申请利用空调调温和外界环境调温相互配合的方法对储能集装箱柜内温度进行调节；
2.本申请主控模块采集集装箱柜内外温度，自动调节排风扇和电动风阀模式，对储能集装箱柜内温度进行调节；
3.本申请考虑到储能集装箱内电池易燃易爆的特性，当主控模块接收到烟雾报警和异常高温告警，下发指令关闭全部温控系统设备和温控流程，方便进行消防判断和采取措施。
附图说明
图1是本申请一种储能集装箱温度控制系统的结构框图及其工作流程示意图；
图2是本申请一种储能集装箱温度控制方法中利用空调调温的工作流程图；
图3是本申请一种储能集装箱温度控制方法中利用外界环境调温的工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1所示，本申请的一种储能集装箱温度控制系统，包括温度采集模块、主控模块、空调、排风扇和电动风阀；
所述温度采集模块设于储能集装箱箱体内部的柜顶、柜底和各电气设备周边；以及储能集装箱箱体外部的不同方向上，用于采集储能集装箱柜内和柜外温度；
所述主控模块，用于判断空调的启停状态，并基于预设温度控制参数、储能集装箱柜内和柜外温度，控制排风扇和电动风阀对储能集装箱柜内温度进行调节；
所述空调，用于储能集装箱柜内温度的空调调温；
所述排风扇和电动风阀联动控制，用于储能集装箱柜内温度的外界环境调温。
实施例中，所述系统还包括报警模块，用于接收到烟雾报警和异常高温告警时，关闭所述温度控制系统，以进行消防判断和采取措施。
如图1所示，本申请的一种基于上述储能集装箱柜内温度控制系统的储能集装箱温度控制方法，包括以下步骤：
步骤1：主控模块中，预设温度控制参数；
实施例中，所述温度控制参数包括：
(1)空调制冷停止温度T1、制热停止温度T2、制冷灵敏度Ta和制热灵敏度Tb，其中制冷停止温度T1预设数值大于制热停止温度T2；
所述空调制冷停止温度和制热停止温度根据储能集装箱工作环境设置，制冷灵敏度Ta和制热灵敏度Tb均不为0。
(2)储能集装箱柜外温度状态判断阈值，包括寒冷阈值Thc、凉爽阈值Tlc、暖和阈值Tlh和炎热阈值Thh；
(3)储能集装箱柜内温度升温阈值Tr和柜内温度降温阈值Td；
(4)排风扇和电动风阀关闭阈值Ts；
以上(2)(3)(4)中外界环境调温方法涉及到的参数满足：Thc小于Tlc小于Tr小于Ts小于Td小于Tlh小于Thh。
实施例中，预设的温度控制参数如下：
(1)T1＝30°，T2＝20°，Ta＝3°，Tb＝3°；
(2)Thc＝10°，Tlc＝20°，Tlh＝30°，Thh＝40°；
(3)Tr＝22°，Td＝28°；
(4)Ts＝25°。
步骤2：温度采集模块实时采集储能集装箱柜内温度和柜外温度，具体为：
温度采集模块实时采集储能集装箱箱体内部的柜顶、柜底和各电气设备周边温度并取平均值作为储能集装箱柜内温度；
实时采集储能集装箱箱体外部不同方向的温度并取平均值作为储能集装箱柜外温度。
步骤3：空调根据温度控制参数和集装箱柜内温度，自动启停制冷制热功能对储能集装箱柜内温度进行空调调温；
同时，主控模块判断空调的启停状态，并基于预设温度控制参数、储能集装箱柜内和柜外温度，控制排风扇和电动风阀对储能集装箱柜内温度进行外界环境调温。
实施例中，当储能集装箱柜内温度(Ti)大于/等于空调制冷开启温度时，空调开启制冷调温，直到柜内温度(Ti)等于制冷停止温度时，空调停止制冷；
当储能集装箱柜内温度(Ti)小于/等于空调制热开启温度时，空调开启制热调温，直到柜内温度(Ti)等于制热停止温度时，空调停止制热；
当空调调温开启时，外界环境调温关闭；
其中，所述空调制冷开启温度＝制冷停止温度T1(30°)+制冷灵敏度Ta(3°)，制热开启温度＝制热停止温度T2(20°)-制热灵敏度Tb(3°)。
如图2所示，所述空调调温具体为：
判断储能集装箱柜内温度是否大于/等于制冷开启温度或者小于/等于制热开启温度；
若柜内温度大于/等于制冷开启温度，则空调开启制冷调温，直到储能集装箱柜内温度等于制冷停止温度T1(30°)；
若柜内温度小于/等于制热开启温度，则空调开启制热调温，直到储能集装箱柜内温度等于制热停止温度T2(20°)；
否则关闭空调调温。
如图3所示，所述外界环境调温，包括以下步骤：
步骤(1)：判断空调是否制冷或制热，若是，则关闭排风扇和电动风阀，否则执行步骤(2)；
步骤(2)：判断储能集装箱柜内温度是否等于排风扇和电动风阀关闭阈值Ts(25°)，若是，则关闭排风扇和电动风阀，否则执行步骤(3)；
步骤(3)：判断储能集装箱柜内温度是否小于/等于柜内升温阈值Tr(22°)或者大于/等于柜内降温阈值Td(28°)；
若柜内温度小于/等于柜内升温阈值Tr(22°)，则储能集装箱柜内需升温，执行步骤(4)；
若柜内温度大于/等于柜内降温阈值Td(28°)，则储能集装箱柜内需降温，执行步骤(5)；
否则返回步骤(2)；
步骤(4)：基于储能集装箱柜外温度及柜外温度状态判断规则，判断储能集装箱柜外温度状态；
当储能集装箱柜外温度状态为炎热时，排风扇开启、电动风阀最低档开启；
当储能集装箱柜外温度状态为暖和时，排风扇开启、电动风阀根据储能集装箱柜外温度第N档开启；
否则排风扇关闭、电动风阀关闭；
步骤(5)：基于储能集装箱柜外温度及柜外温度状态判断规则，判断储能集装箱柜外温度状态；
当储能集装箱柜外温度状态为寒冷时，排风扇开启、电动风阀最低档开启；
当储能集装箱柜外温度状态为凉爽时，排风扇开启、电动风阀根据储能集装箱柜外温度第N档开启；
否则排风扇关闭、电动风阀关闭；
其中，寒冷阈值Thc(10°)与凉爽阈值Tlc(20°)之间的温度按照线性比例对应电动风阀第N档，凉爽阈值Tlc(20度)对应电动风阀最高档；
炎热阈值Thh(40°)与暖和阈值Tlh(30°)之间的温度按照线性比例对应电动风阀第N档，暖和阈值Tlh(30°)对应电动风阀最高档。
实施例中，所述储能集装箱柜外温度状态判断规则为：
当储能集装箱柜外温度小于/等于寒冷阈值Thc(10°)，则储能集装箱柜外温度状态判断为寒冷；
当储能集装箱柜外温度大于/等于炎热阈值Thh(40°)，则储能集装箱柜外温度状态判断为炎热；
当储能集装箱柜外温度大于寒冷阈值Thc(10°)并且小于/等于凉爽阈值Tlc(20°)，则储能集装箱柜外温度状态判断为凉爽；
当储能集装箱柜外温度大于/等于暖和阈值Tlh(30°)并且小于炎热阈值Thh(40°)，则储能集装箱柜外温度状态判断为暖和。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种储能集装箱温度控制系统，其特征在于：
所述系统包括温度采集模块、主控模块、空调、排风扇和电动风阀；
所述温度采集模块设于储能集装箱箱体内部的柜顶、柜底和各电气设备周边；以及储能集装箱箱体外部的不同方向上，用于采集储能集装箱柜内和柜外温度；
所述主控模块，用于判断空调的启停状态，并基于预设温度控制参数、储能集装箱柜内和柜外温度，控制排风扇和电动风阀对储能集装箱柜内温度进行调节；
所述空调，用于储能集装箱柜内温度的空调调温；
所述排风扇和电动风阀联动控制，用于储能集装箱柜内温度的外界环境调温。
2.根据权利要求1所述的一种储能集装箱温度控制系统，其特征在于：
所述系统还包括报警模块，用于接收到烟雾报警和异常高温告警时，关闭所述温度控制系统，以进行消防判断和采取措施。
3.一种储能集装箱温度控制方法，基于权利要求1或2所述的储能集装箱柜内温度控制系统，其特征在于：
所述方法包括以下步骤：
步骤1：主控模块中，预设温度控制参数；
步骤2：温度采集模块实时采集储能集装箱柜内温度和柜外温度；
步骤3：空调根据温度控制参数和集装箱柜内温度，自动启停制冷制热功能对储能集装箱柜内温度进行空调调温；
同时，主控模块判断空调的启停状态，并基于预设温度控制参数、储能集装箱柜内和柜外温度，控制排风扇和电动风阀对储能集装箱柜内温度进行外界环境调温。
4.根据权利要求3所述的一种储能集装箱温度控制方法，其特征在于：
步骤1所述温度控制参数包括：
(1)空调制冷停止温度、制热停止温度、制冷灵敏度和制热灵敏度，其中制冷停止温度预设数值大于制热停止温度；
(2)储能集装箱柜外温度状态判断阈值，包括寒冷阈值、凉爽阈值、暖和阈值和炎热阈值；
(3)储能集装箱柜内温度升温阈值和柜内温度降温阈值；
(4)排风扇和电动风阀关闭阈值；
所述寒冷阈值小于凉爽阈值小于柜内温度升温阈值小于排风扇和电动风阀关闭阈值小于柜内温度降温阈值小于暖和阈值小于炎热阈值。
5.根据权利要求4所述的一种储能集装箱温度控制方法，其特征在于：
所述空调制冷停止温度和制热停止温度根据储能集装箱工作环境设置，制冷灵敏度和制热灵敏度均不为0。
6.根据权利要求3所述的一种储能集装箱温度控制方法，其特征在于：
步骤2中，温度采集模块实时采集储能集装箱箱体内部的柜顶、柜底和各电气设备周边温度并取平均值作为储能集装箱柜内温度；
实时采集储能集装箱箱体外部不同方向的温度并取平均值作为储能集装箱柜外温度。
7.根据权利要求3所述的一种储能集装箱温度控制方法，其特征在于：
步骤3中，当储能集装箱柜内温度大于/等于空调制冷开启温度时，空调开启制冷调温，直到柜内温度等于制冷停止温度；
当储能集装箱柜内温度小于/等于空调制热开启温度时，空调开启制热调温，直到柜内温度等于制热停止温度；
当空调调温开启时，外界环境调温关闭；
其中，所述空调制冷开启温度＝制冷停止温度+制冷灵敏度，制热开启温度＝制热停止温度-制热灵敏度。
8.根据权利要求7所述的一种储能集装箱温度控制方法，其特征在于：
步骤3所述空调根据温度控制参数和集装箱柜内温度，自动启停制冷制热功能对储能集装箱柜内温度进行空调调温，具体为：
判断储能集装箱柜内温度是否大于/等于制冷开启温度或者小于/等于制热开启温度；
若柜内温度大于/等于制冷开启温度，则空调开启制冷调温，直到储能集装箱柜内温度等于制冷停止温度；
若柜内温度小于/等于制热开启温度，则空调开启制热调温，直到储能集装箱柜内温度等于制热停止温度。
9.根据权利要求7所述的一种储能集装箱温度控制方法，其特征在于：
步骤3所述主控模块判断空调的启停状态，并基于预设温度控制参数、储能集装箱柜内和柜外温度，控制排风扇和电动风阀对储能集装箱柜内温度进行外界环境调温，包括以下步骤：
步骤(1)：判断空调是否制冷或制热，若是，则关闭排风扇和电动风阀，否则执行步骤(2)；
步骤(2)：判断储能集装箱柜内温度是否等于排风扇和电动风阀关闭阈值Ts，若是，则关闭排风扇和电动风阀，否则执行步骤(3)；
步骤(3)：判断储能集装箱柜内温度是否小于/等于柜内升温阈值或者大于/等于柜内降温阈值；
若柜内温度小于/等于柜内升温阈值，则储能集装箱柜内需升温，执行步骤(4)；
若柜内温度大于/等于柜内降温阈值，则储能集装箱柜内需降温，执行步骤(5)；
否则返回步骤(2)；
步骤(4)：基于储能集装箱柜外温度及柜外温度状态判断规则，判断储能集装箱柜外温度状态；
当储能集装箱柜外温度状态为炎热时，排风扇开启、电动风阀最低档开启；
当储能集装箱柜外温度状态为暖和时，排风扇开启、电动风阀根据储能集装箱柜外温度第N档开启；
否则排风扇关闭、电动风阀关闭；
步骤(5)：基于储能集装箱柜外温度及柜外温度状态判断规则，判断储能集装箱柜外温度状态；
当储能集装箱柜外温度状态为寒冷时，排风扇开启、电动风阀最低档开启；
当储能集装箱柜外温度状态为凉爽时，排风扇开启、电动风阀根据储能集装箱柜外温度第N档开启；
否则排风扇关闭、电动风阀关闭；
其中，寒冷阈值与凉爽阈值之间的温度按照线性比例对应电动风阀第N档，凉爽阈值对应电动风阀最高档；
炎热阈值与暖和阈值之间的温度按照线性比例对应电动风阀第N档，暖和阈值对应电动风阀最高档。
10.根据权利要求9所述的一种储能集装箱温度控制方法，其特征在于：
所述储能集装箱柜外温度状态判断规则为：
当储能集装箱柜外温度小于/等于寒冷阈值，则储能集装箱柜外温度状态判断为寒冷；
当储能集装箱柜外温度大于/等于炎热阈值，则储能集装箱柜外温度状态判断为炎热；
当储能集装箱柜外温度大于寒冷阈值并且小于/等于凉爽阈值，则储能集装箱柜外温度状态判断为凉爽；
当储能集装箱柜外温度大于/等于暖和阈值并且小于炎热阈值，则储能集装箱柜外温度状态判断为暖和。
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