CN112467237A - 一种储能系统热管理装置及其控制方法和储能系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种储能系统热管理装置及其控制方法和储能系统，根据储能系统的温度和状态信息控制温度调节模块的启动和停止，实现对储能系统的温度调节，将系统运行温度控制在一定范围内，同时减少空调和风扇的运行时间，从而降低用电量，减少用户的用电损耗，储能系统用电的降低间接也提高了储能系统的整体转换效率。

Description

一种储能系统热管理装置及其控制方法和储能系统
技术领域
本发明涉及储能设备相关技术领域，尤其涉及一种储能系统热管理装置及其控制方法和储能系统。
背景技术
电池储能系统是通过电池将电能转化为化学能的形式储存，在外部需供电时再将化学能转化为电能。电池储能系统可以应用在发电、输电、配电和用电等过程中。对于储能系统，若电池长期在高温或低温状态下工作，系统容量会快速衰减，长期在高温情况下工作也会增加热失控风险，因此，将电池系统维持在适宜的温度范围内，可以减少系统容量衰减速度，也能避免电池发生热失控，保证系统的安全性。
目前，大多数储能系统配置的是空冷系统，空冷系统具备结构简单、易维护、成本低等优点，对于储能系统的控制方法大多是采用电池管理系统根据电池温度控制空调和风扇的启停，少部分采用无控制模块，空调在设定的温度区间运行，针对这两种热管理方式，都可以将温度控制在一定范围内，但是会导致空调运行时间过长，能耗过大。
发明内容
基于现有技术的上述情况，本发明的目的在于根据电池状态和温度来控制温度调节装置的运行，将系统运行温度控制在一定范围内，同时减少空调和风扇的运行时间，从而降低用电量，减少用户的用电损耗。
为达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种储能系统热管理装置，包括温度调节模块、监测模块和控制模块；其中，
所述温度调节模块，对储能系统的温度进行调节；
所述监测模块，获取储能系统的温度和状态信息，并输出至所述控制模块；
所述控制模块，根据所述温度和状态信息控制温度调节模块的启动和停止。
进一步的，所述温度调节模块包括电池簇风扇、电池箱风扇、工业空调、以及风道。
进一步的，所述风道包括导流板，所述导流板的高度及倾斜度根据工业空调的容量及风道的长度进行热仿真确定。
进一步的，所述温度和状态信息包括电池状态和电池温度。
根据本发明的第二个方面，提供了一种储能系统，包括若干个电池簇和储能系统热管理装置，其中，所述储能系统热管理装置对储能系统的温度进行管理，其包括如本发明第一个方面所述的热管理装置。
根据本发明的第三个方面，提供了一种储能系统热管理装置的控制方法，所述储能系统热管理装置包括如本发明第一个方面所述的热管理装置，所述控制方法包括步骤：
获取储能系统的温度和状态信息；
根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止。
进一步的，所述获取储能系统的温度和状态信息，包括获取电池状态和电池温度。
进一步的，所述根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止，包括：
当储能系统的电池温度大于等于预设制冷温度时，启动温度调节模块进行冷却；和/或
当储能系统的电池温度小于等于预设制热温度时，启动温度调节模块进行制热。
进一步的，所述根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止，包括：
当储能系统的电池温度小于等于预设制冷温度时，停止温度调节模块；和/或
当储能系统的电池温度大于等于预设制热温度时，停止温度调节模块。
进一步的，所述根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止，还包括：
根据电池状态对预设制冷温度和预设制热温度进行选择，当电池状态为充放电状态时，采用充放电状态下的预设制冷温度和预设制热温度，当电池状态为待机、停机或故障状态时，采用非充放电状态下的预设制冷温度和预设制热温度。
综上所述，本发明提供了一种储能系统热管理装置及其控制方法和储能系统，根据储能系统的温度和状态信息控制温度调节模块的启动和停止，实现对储能系统的温度调节，将系统运行温度控制在一定范围内，同时减少空调和风扇的运行时间，从而降低用电量，减少用户的用电损耗，储能系统用电的降低间接也提高了储能系统的整体转换效率。
附图说明
图1是本发明储能系统热管理装置的构成框图；
图2是本发明储能系统的侧视图；
图3是本发明储能系统热管理装置控制方法的实施流程图；
图4是本发明储能系统热管理装置控制方法的具体实施流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。根据本发明的第一个实施例，提供了一种储能系统热管理装置，该装置的构成框图如图1所示，包括：温度调节模块、监测模块和控制模块。
温度调节模块用于对储能系统的温度进行调节。可以包括电池簇风扇、电池箱风扇、工业空调、以及风道。所述风道包括导流板，所述导流板的高度及倾斜度根据工业空调的容量及风道的长度进行热仿真确定。
监测模块用于获取储能系统的温度和状态信息，并输出至所述控制模块。其中，温度和状态信息包括电池状态和电池温度。该监测模块可以采集电池管理系统中电池的状态和温度数据,以及采集空调的状态和环境状态。
控制模块用于根据所述温度和状态信息控制温度调节模块的启动和停止，以实现对储能系统的温度调节，将系统运行温度控制在一定范围内。
根据本发明的第二个实施例，提供了一种储能系统，该储能系统可以为集装箱储能系统，系统的侧视图如图2所示，储能系统包括若干个电池簇和储能系统热管理装置，储能系统热管理装置包括温度调节模块、监测模块6和控制模块7，温度调节模块可进一步包括电池箱风扇1、风道2、导流板3、工业空调5等温度调节装置，监测模块6可以包括用于环境温度监测的环境温度检测仪4，以及用于监测电池温度和电池状态的监测装置。
根据本发明的第三个实施例，提供了一种储能系统热管理装置的控制方法，该控制方法的流程图如图3所示，该控制方法包括步骤：
获取储能系统的温度和状态信息，包括获取电池状态和电池温度。
根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止。
该控制方法更加具体的流程图如图4所示，下面进一步说明。
根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止，包括：
当储能系统的电池温度大于等于预设制冷温度时，启动温度调节模块进行冷却；和/或
当储能系统的电池温度小于等于预设制热温度时，启动温度调节模块进行制热。
还包括：
当储能系统的电池温度小于等于预设制冷温度时，停止温度调节模块；和/或
当储能系统的电池温度大于等于预设制热温度时，停止温度调节模块。
以及，在执行上述的比较步骤之前，执行如下步骤，以使得能够根据电池的状态进行更加精确的控制。
根据电池状态对预设制冷温度和预设制热温度进行选择，当电池状态为充放电状态时，采用充放电状态下的预设制冷温度和预设制热温度，当电池状态为待机、停机或故障状态时，采用非充放电状态下的预设制冷温度和预设制热温度。
下面以一个具体的实例来对该方法进行进一步的说明。
例如，某工程为1MW/2MWH用户侧储能项目，包含1个电池集装箱储能系统，具体控制过程如下：
步骤1、根据电池特性以及热仿真结果，设定T冷1＝25度，T冷2＝32度，T热1＝15度，T热2＝10度，其中，T冷1和T热1对应于电池处于充放电状态下的预设制冷温度和预设制热温度。
步骤2、采集电池状态及电池温度，对电池温度进行处理，将各电池簇最高温度取平均值为T。
步骤3、当电池处于充放电状态下时，若T≥T冷1或T≤T热1，启动风扇和空调，否则停止风扇和空调；当电池处于非充放电状态下时，若T≥T冷2或T≤T热2，启动风扇和空调，否则停止风扇和空调。
综上所述，本发明涉及一种储能系统热管理装置及其控制方法和储能系统，根据储能系统的温度和状态信息控制温度调节模块的启动和停止，实现对储能系统的温度调节，将系统运行温度控制在一定范围内，同时减少空调和风扇的运行时间，从而降低用电量，减少用户的用电损耗，储能系统用电的降低间接也提高了储能系统的整体转换效率。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种储能系统热管理装置，其特征在于，包括温度调节模块、监测模块和控制模块；其中，
所述温度调节模块，对储能系统的温度进行调节；
所述监测模块，获取储能系统的温度和状态信息，并输出至所述控制模块；
所述控制模块，根据所述温度和状态信息控制温度调节模块的启动和停止。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述温度调节模块包括电池簇风扇、电池箱风扇、工业空调、以及风道。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述风道包括导流板，所述导流板的高度及倾斜度根据工业空调的容量及风道的长度进行热仿真确定。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述温度和状态信息包括电池状态和电池温度。
5.一种储能系统，其特征在于，包括若干个电池簇和储能系统热管理装置，其中，所述储能系统热管理装置对储能系统的温度进行管理，其包括如权利要求1-4中任意一项所述的热管理装置。
6.一种储能系统热管理装置的控制方法，其特征在于，所述储能系统热管理装置包括如权利要求1-4中任意一项所述的热管理装置，所述控制方法包括步骤：
获取储能系统的温度和状态信息；
根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述获取储能系统的温度和状态信息，包括获取电池状态和电池温度。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止，包括：
当储能系统的电池温度大于等于预设制冷温度时，启动温度调节模块进行冷却；和/或
当储能系统的电池温度小于等于预设制热温度时，启动温度调节模块进行制热。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止，包括：
当储能系统的电池温度小于等于预设制冷温度时，停止温度调节模块；和/或
当储能系统的电池温度大于等于预设制热温度时，停止温度调节模块。
10.根据权利要求7或8所述的控制方法，其特征在于，所述根据所述温度和状态信息是否满足预设条件，控制将温度调节模块启动或停止，还包括：
根据电池状态对预设制冷温度和预设制热温度进行选择，当电池状态为充放电状态时，采用充放电状态下的预设制冷温度和预设制热温度，当电池状态为待机、停机或故障状态时，采用非充放电状态下的预设制冷温度和预设制热温度。
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