CN112954936A - 储能集装箱、风电储能系统和多能互补能源站 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种储能集装箱，包括集装箱体、电力设备、外部换热装置和冷却动力装置，电力设备布置在集装箱体内；外部换热装置通过管路与电力设备的换热件连接成循环回路；冷却动力装置布置在循环回路上，用于驱动换热介质在循环回路中循环流动。该储能集装箱利用冷却动力装置驱动换热介质在外部换热装置与电力设备的换热件连接而成的循环回路中循环流动，使换热介质直接于换热件处对电力设备进行散热，相比于现有技术中空调通过集装箱体内环境间接对电力设备散热的方式，能实现直接、精准散热，避免产生过多热量传递的中间环节，既提高散热效果，又节约能量。本发明还公开一种风电储能系统、一种多能互补能源站。

Description

储能集装箱、风电储能系统和多能互补能源站
技术领域
本发明涉及储能散热技术领域，更具体地说，涉及一种储能集装箱，一种风电储能系统，还涉及一种多能互补能源站。
背景技术
随着风能、光伏等新能源在发电行业的深入发展，风能、光伏和储能逐渐结合应用，多能互补能源站应运而生。多能互补能源站包括利用风能进行发电的风电系统、能够存储电能的风电储能系统。
目前，多能互补能源站的风电储能系统中储能电池装置不仅能存储风电系统过多的发电量，还能在风电系统发电量少时向电网输送电能。在实际应用中，储能电池装置需配合其他电力变换装置(如储能变流器)使用，储能电池装置和与之配合的电力变换装置布置在封闭的集装箱中，并利用空调进行散热。
但是，空调是对集装箱的内部整体环境进行散热，然后利用低温环境对集装箱内的储能电池装置等电力设备进行散热，而非直接精准地对各发热的电力设备进行散热，耗费过多能量，且影响散热效果。
因此，如何解决现有技术中集装箱利用空调间接对集装箱内发热的设备进行散热导致各设备散热效果差、耗费过多能量的问题，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种储能集装箱，其利用冷却动力装置驱动换热介质在外部换热装置与电力设备的换热件连接而成的循环回路中循环流动，使换热介质直接于换热件处对电力设备进行散热，相比于现有技术中空调通过集装箱体内环境间接对电力设备散热的方式，能实现直接、精准散热，避免产生过多热量传递的中间环节，既提高散热效果，又节约能量。本发明还公开一种应用上述储能集装箱的风电储能系统、一种应用该风电储能系统的多能互补能源站，能确保集装箱体内电力设备有效散热，并节约散热成本。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种储能集装箱，包括：
集装箱体；
电力设备，所述电力设备布置在所述集装箱体内；
外部换热装置，所述外部换热装置通过管路与所述电力设备的换热件连接成循环回路；
冷却动力装置，所述冷却动力装置布置在所述循环回路上，用于驱动换热介质在所述循环回路中循环流动。
优选的，上述储能集装箱中，所述外部换热装置和所述冷却动力装置分别布置在所述集装箱体外；或者所述外部换热装置布置在所述集装箱体外、所述冷却动力装置布置在所述集装箱体内。
优选的，上述储能集装箱中，所述外部换热装置和所述冷却动力装置分别布置在所述集装箱体内；
所述集装箱体内部设有隔板，且所述隔板将所述集装箱体的内部空间分隔为两部分，其中，所述电力设备布置在第一内部空间中、所述外部换热装置布置在第二内部空间中，所述冷却动力装置布置在所述第一内部空间中或所述第二内部空间中。
优选的，上述储能集装箱中，所述集装箱体上与所述第二内部空间对应的部分设有通风门。
优选的，上述储能集装箱中，所述通风门为多个，并分布在所述外部换热装置两侧。
优选的，上述储能集装箱中，所述电力设备包括储能设备；所述储能设备包括储能电池装置，所述储能电池装置为一个或多个；所述储能设备的换热件包括所述储能电池装置的液冷板。
优选的，上述储能集装箱中，所述储能设备还包括分别布置在所述集装箱体内的电池配电装置、电力变换装置和储能变流器装置；所述电池配电装置、所述电力变换装置和所述储能变流器装置用于对所述储能电池装置进行控制转换；
所述储能设备的换热件还包括所述电池配电装置的液冷板、所述电力变换装置的液冷板和所述储能变流器装置的液冷板。
优选的，上述储能集装箱中，所述储能设备的开关装置集成在所述电池配电装置内，或者所述开关装置独立设置并布置在所述集装箱体内；所述储能设备的系统控制装置布置在所述集装箱内，并靠近所述集装箱体的逃生门。
优选的，上述储能集装箱中，所述储能设备中各装置相互连接为一体，或者部分装置连接为一体、剩余部分独立布置。
优选的，上述储能集装箱中，所述电池配电装置与所述储能电池装置相邻布置。
优选的，上述储能集装箱中，所述集装箱体内布置有消防装置和消防控制装置，所述消防控制装置靠近所述集装箱体的逃生门。
优选的，上述储能集装箱中，所述集装箱体上设有防爆通风装置。
一种风电储能系统，包括储能集装箱，所述储能集装箱为上述技术方案中任意一项所述的储能集装箱。
优选的，上述风电储能系统中，所述外部换热装置与所述风电储能系统中风电塔筒内发热电力设备的换热件连接，并形成循环散热回路。
一种多能互补能源站，包括风电储能系统，所述风电储能系统为上述技术方案提供的风电储能系统。
上述多能互补能源站为风光互补能源站或海上风储能源站。
本发明提供一种储能集装箱，包括集装箱体、电力设备、外部换热装置和冷却动力装置，电力设备布置在集装箱体内；外部换热装置通过管路与电力设备的换热件连接成循环回路；冷却动力装置布置在循环回路上，用于驱动换热介质在循环回路中循环流动。
本发明提供的储能集装箱中，外部换热装置与集装箱体内电力设备的换热件连接成循环回路，冷却动力装置驱动和控制换热介质在循环回路中循环流动，换热介质在循环流动中不断于换热件处吸收电力设备的热量，并将热量输送至外部换热装置处散失，整个过程中换热介质直接于换热件处对电力设备进行散热，相比于现有技术中空调通过箱体内环境间接对电力设备散热的方式，能实现直接、精准地对发热的电力设备散热，省去热量通过环境进行传递的中间环节，既提高散热效果，又节约能量。
另外，在冬季或者地理环境寒冷的地区，外部换热装置或冷却动力装置处配置的加热器还可用于加热换热介质，使换热介质将热量输送至换热件处对电力设备进行加热，以确保电力设备维持在能够正常工作的适宜温度。上述加热器优选配置在冷却动力装置处，相应的，受加热器加热的换热介质不再流过外部换热装置，仅在冷却动力装置与集装箱体内电力设备的换热件连接而成的循环回路中流动，以缩短循环回路的路径长度，节省热量。
再者，本发明提供的储能集装箱中各电力设备的散热效果好，相比于现有技术中通过增加空调数量来提高散热效果的散热方式，能进一步节约成本。
本发明还提供一种应用上述储能集装箱的风电储能系统能确保集装箱体内电力设备有效散热，并节约散热成本。
本发明还提供一种多能互补能源站，该多能互补能源站应用上述风电储能系统，电力设备的散热效果好、散热成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的储能集装箱的立体结构示意图；
图2为图1所示储能集装箱的俯视结构示意图；
图3为本发明实施例提供的另一种储能集装箱的结构示意图；
其中，图1-图3中：
储能集装箱001；储能电池装置101；电池配电装置102；开关装置103；电力变换装置104；系统控制装置105；储能变流器装置201；消防控制装置301；消防装置302；防爆通风装置303；集装箱体401；逃生门402；通风门403；冷却动力装置501；外部换热装置502；散热风道503；管路504；一体式切换储能变流器601。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种储能集装箱，其利用冷却动力装置驱动换热介质在外部换热装置与电力设备的换热件连接而成的循环回路中循环流动，使换热介质直接于换热件处对电力设备进行散热，相比于现有技术中空调通过集装箱体内环境间接对电力设备散热的方式，能实现直接、精准散热，避免产生过多热量传递的中间环节，既提高散热效果，又节约能量。本发明实施例还公开一种应用上述储能集装箱的风电储能系统、一种应用该风电储能系统的多能互补能源站，能确保集装箱体内电力设备有效散热，并节约散热成本。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，本发明实施例提供一种储能集装箱001，包括集装箱体401、电力设备、外部换热装置502和冷却动力装置501，电力设备布置在集装箱体401内；外部换热装置502通过管路504与电力设备的换热件连接成循环回路；冷却动力装置501布置在循环回路上，用于驱动换热介质在循环回路中循环流动。
本实施例提供的储能集装箱001中，外部换热装置502与集装箱体401内电力设备的换热件连接成循环回路，冷却动力装置501驱动和控制换热介质在循环回路中循环流动，换热介质在循环流动中不断于换热件处吸收电力设备的热量，并将热量输送至外部换热装置502处散失，整个过程中换热介质直接于换热件处对电力设备进行散热，相比于现有技术中空调通过箱体内环境间接对电力设备散热的方式，能实现直接、精准地对发热的电力设备散热，省去热量通过环境进行传递的中间环节，既提高散热效果，又节约能量。
另外，在冬季或者地理环境寒冷的地区，外部换热装置502或冷却动力装置501处配置的加热器还可用于加热换热介质，使换热介质将热量输送至换热件处对电力设备进行加热，以确保电力设备维持在能够正常工作的适宜温度。上述加热器优选配置在冷却动力装置501处，相应的，受加热器加热的换热介质不再流过外部换热装置502，仅在冷却动力装置501与集装箱体内电力设备的换热件连接而成的循环回路中流动，以缩短循环回路的路径长度，节省热量。
再者，本实施例提供的储能集装箱001中各电力设备的散热效果好，相比于现有技术中通过增加空调数量来提高散热效果的散热方式，能进一步节约成本。
上述储能集装箱001中，外部换热装置502和冷却动力装置501可分别布置在集装箱体401外；或者外部换热装置502布置在集装箱体401外、冷却动力装置501布置在集装箱体401内，如图3所示。
当然，外部换热装置502和冷却动力装置501还可设置为分别布置在集装箱体401内，如图1-2所示。
具体的，集装箱体401内部设有隔板，且隔板将集装箱体401的内部空间分隔为两部分，其中，电力设备布置在第一内部空间中；外部换热装置502布置在第二内部空间中；冷却动力装置501可布置在第一内部空间中，优选布置在第二内部空间中，以节约第一内部空间的体积，便于布置更多电力设备。
进一步的，上述储能集装箱001中，集装箱体401上与第二内部空间对应的部分设有通风门403，以便外界大气进入第二内部空间中对外部换热装置502散热。上述隔板将集装箱体401的内部空间分隔为互不连通的两部分，以免外界大气中的灰尘等杂质进入第二内部空间后再进一步进入第一内部空间，危害第一内部空间中电力设备的安全运行。
优选的，上述储能集装箱001中，通风门403为多个，通风门403分布在外部换热装置502两侧，以便第二内部空间中形成阻力小的散热风道503，便于外界大气进入第二内部空间对外部换热装置502散热后及时排出，提高第二内部空间中气流流动效率。
上述电力设备包括储能设备；储能设备包括储能电池装置101，储能电池装置101为一个或多个；储能设备的换热件包括储能电池装置101的液冷板。储能电池装置101用于存储风电系统过多的发电量，在风电系统发电量少时储能电池装置101能向电网供电，也可向风电塔筒内的设备提供电能。
储能电池装置101为多个时，其可分布在集装箱体401内一侧，或者分布在集装箱体401内两侧；位于同一侧的各储能电池装置101可相互独立，或连接为一体，本实施例不做限定。
储能设备除储能电池装置101还包括分别布置在集装箱体401内的电池配电装置102、电力变换装置104和储能变流器装置201；电池配电装置102、电力变换装置104和储能变流器装置201用于对储能电池装置101进行控制转换；
储能设备的换热件还包括电池配电装置102的液冷板、电力变换装置104的液冷板和储能变流器装置201的液冷板。
电力变换装置104为DCDC(直流变直流)变换装置。
储能设备的开关装置103可集成在电池配电装置102内，或者开关装置103独立设置并布置在集装箱体401内；储能设备的系统控制装置105布置在集装箱内，并且系统控制装置105用于控制储能电池装置101、电力变换装置104、电池配电装置102、储能变流器装置201和开关装置103。
系统控制装置105靠近集装箱体401的逃生门402。
系统控制装置105可设置有液冷板，相应的，储能设备的换热件还包括该系统控制装置105的液冷板。
储能设备中，各装置的液冷板可设置为相互并联后与外部换热装置502串联形成循环回路，或者各装置的液冷板全部串联后再与外部换热装置502的串联成循环回路，或者各装置的液冷板中部分串联后与剩余部分并联，再与外部换热装置502串联形成循环回路，本实施例对循环回路的具体结构不做限定。
在集装箱体401内设有隔板的方案中，管路504上位于第一内部空间的部分优选设置为嵌入集装箱体401的内壁，在集装箱体401未设置隔板的方案中，管路504上位于集装箱体401的部分优选设置为嵌入集装箱体401的内壁，以节约空间，便于电力设备布置在集装箱体401中。
储能设备中各装置可设置为连接为一体，或者部分装置连接为一体、剩余部分独立布置。如电池配电装置102、开关装置103、电力变换装置104、储能变流器装置201相互连接形成一体式切换储能变流器601；储能电池装置101为一个，独立布置，或者储能电池装置101为多个，并且部分储能电池装置101连接为一体形成储能电池集成装置、剩余部分储能电池装置101相互连接为一体形成另一个储能电池集成装置。
为了节省走线长度，上述电池配电装置102设置为与储能电池装置101相邻布置。
储能设备中各装置可分别设置为柜式装置。
优选的，上述风冷储能集装箱001中，集装箱体401内还布置有消防装置302和消防控制装置301。消防控制装置301连接有烟雾传感器或易燃物质传感器等，用于对集装箱体401进行安全监控；消防装置302能在发生险情时对集装箱体401内进行快速灭火。
消防控制装置301靠近集装箱体401的逃生门402。消防装置302为壁挂式或落地式，本实施例不做限定。
上述系统控制装置105和消防控制装置301均设置在逃生门402旁，方便应急操作。
进一步的，上述风冷储能集装箱001中，集装箱体401上设有防爆通风装置303，用于在集装箱体401内空气异常时进行通风换气，提高该风冷储能集装箱001的安全性。
在集装箱体401内设有隔板的技术方案中，消防装置302和消防控制装置301均布置在第一内部空间中，防爆通风装置303安装于集装箱体401中用于围成上述第一内部空间的部分处。
上述风冷储能集装箱001中各设备设置为贴近集装箱体401的内壁布置，以节省空间集装箱体401内空间，提高空间利用率。
同时，相比于现有技术中的空调，本实施例提供的风冷储能集装箱001无需在内集装箱体401的内壁布置室内机，能节省集装箱体401的内部空间，便于在集装箱体401内布置更多如储能电池装置101等装置。
再者，本实施例提供的储能集装箱001中，各发热装置的换热件均通过同一台外部换热装置502进行散热，既提高散热效率，又大大节约成本。
本发明实施例还提供一种风电储能系统，包括风冷储能集装箱001，风冷储能集装箱001为上述实施例提供的风冷储能集装箱001。
优选的，本实施例提供的风电储能系统中，外部换热装置还与该风电储能系统中风电塔筒内发热电力设备(如风电变流器)的换热件连接，并形成循环散热回路。
显然，本实施例提供的风电储能系统中，外部换热装置502可同时对储能集装箱001和风电塔筒内发热的电力设备进行散热，利用率高，能节约成本。
本实施例提供的风电储能系统应用上述实施提供的风冷储能集装箱001，能确保集装箱体401内电力设备有效散热，并节约散热成本。当然，该风电储能系统还具有上述实施例提供的有关风冷储能集装箱001的其他效果，在此不再赘述。
本发明实施例还提供一种多能互补能源站，包括风电储能系统，风电储能系统上述实施例提供的风电储能系统，既确保电力设备有效散热，又节约散热成本。本发明实施例提供的多能互补能源站还具有上述实施例提供的有关风冷储能集装箱001的其他效果，在此不再赘述。
上述多能互补能源站为风光互补能源站或海上风储能源站。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (16)

1.一种储能集装箱，其特征在于，包括：
集装箱体；
电力设备，所述电力设备布置在所述集装箱体内；
外部换热装置，所述外部换热装置通过管路与所述电力设备的换热件连接成循环回路；
冷却动力装置，所述冷却动力装置布置在所述循环回路上，用于驱动换热介质在所述循环回路中循环流动。
2.根据权利要求1所述的储能集装箱，其特征在于，所述外部换热装置和所述冷却动力装置分别布置在所述集装箱体外；或者所述外部换热装置布置在所述集装箱体外、所述冷却动力装置布置在所述集装箱体内。
3.根据权利要求2所述的储能集装箱，其特征在于，所述外部换热装置和所述冷却动力装置分别布置在所述集装箱体内；
所述集装箱体内部设有隔板，且所述隔板将所述集装箱体的内部空间分隔为两部分，其中，所述电力设备布置在第一内部空间中、所述外部换热装置布置在第二内部空间中，所述冷却动力装置布置在所述第一内部空间中或所述第二内部空间中。
4.根据权利要求3所述的储能集装箱，其特征在于，所述集装箱体上与所述第二内部空间对应的部分设有通风门。
5.根据权利要求4所述的储能集装箱，其特征在于，所述通风门为多个，并分布在所述外部换热装置两侧。
6.根据权利要求1所述的储能集装箱，其特征在于，所述电力设备包括储能设备；所述储能设备包括储能电池装置，所述储能电池装置为一个或多个；所述储能设备的换热件包括所述储能电池装置的液冷板。
7.根据权利要求6所述的储能集装箱，其特征在于，所述储能设备还包括分别布置在所述集装箱体内的电池配电装置、电力变换装置和储能变流器装置；所述电池配电装置、所述电力变换装置和所述储能变流器装置用于对所述储能电池装置进行控制转换；
所述储能设备的换热件还包括所述电池配电装置的液冷板、所述电力变换装置的液冷板和所述储能变流器装置的液冷板。
8.根据权利要求7所述的储能集装箱，其特征在于，所述储能设备的开关装置集成在所述电池配电装置内，或者所述开关装置独立设置并布置在所述集装箱体内；所述储能设备的系统控制装置布置在所述集装箱内，并靠近所述集装箱体的逃生门。
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的储能集装箱，其特征在于，所述储能设备中各装置相互连接为一体，或者部分装置连接为一体、剩余部分独立布置。
10.根据权利要求9所述的储能集装箱，其特征在于，所述电池配电装置与所述储能电池装置相邻布置。
11.根据权利要求1所述的储能集装箱，其特征在于，所述集装箱体内布置有消防装置和消防控制装置，所述消防控制装置靠近所述集装箱体的逃生门。
12.根据权利要求1所述的储能集装箱，其特征在于，所述集装箱体上设有防爆通风装置。
13.一种风电储能系统，包括储能集装箱，其特征在于，所述储能集装箱为权利要求1-12任意一项所述的储能集装箱。
14.根据权利要求13所述的风电储能系统，其特征在于，所述外部换热装置与所述风电储能系统中风电塔筒内发热电力设备的换热件连接，并形成循环散热回路。
15.一种多能互补能源站，包括风电储能系统，其特征在于，所述风电储能系统为权利要求13或14提供的风电储能系统。
16.根据权利要求15所述的多能互补能源站，其特征在于，所述多能互补能源站为风光互补能源站或海上风储能源站。
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