CN113187678A - 风电储能系统和多能互补能源站 - Google Patents

风电储能系统和多能互补能源站 Download PDF

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CN113187678A CN202110297159.4A CN202110297159A CN113187678A CN 113187678 A CN113187678 A CN 113187678A CN 202110297159 A CN202110297159 A CN 202110297159A CN 113187678 A CN113187678 A CN 113187678A
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金传山
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Abstract

本发明公开了一种风电储能系统，包括液冷装置、变流器和储能柜，变流器和储能柜布置于风电塔筒内同一层平台，或者变流器和储能柜布置于风电塔筒内多个不同层平台；储能柜包括柜体、散热装置；柜体内安装有电池簇；柜体内设有循环散热通道；散热装置安装在柜体内并位于循环散热通道中；散热装置用于驱动气体在循环散热通道中循环流动。上述风电储能系统中，变流器和储能柜均布置在风电塔筒内，两者之间的距离短，能缩短走线长度，节约成本。本发明还公开一种应用上述风电储能系统的多能互补能源站。

Description

风电储能系统和多能互补能源站
技术领域
本发明涉及风能电厂设备技术领域，更具体地说，涉及一种风电储能系统，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。
多能互补能源站中风电储能系统不仅能够发电，还能对过多的发电量进行储存，包括变流器、储能柜等设备。现有技术中，变流器布置在多能互补能源站的风电塔筒内，而储能柜布置在风电塔筒外独立设置的集装箱内，并利用集装箱内的空调进行散热。
但是，储能柜和变流器的距离较远，两者之间走线长度大，增加了设备成本。
综上所述，如何缩短储能柜和变流器之间走线长度，以节约成本，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种风电储能系统，其变流器和储能柜均布置在风电塔筒内，两者之间的距离短，能缩短走线长度，节约成本。本发明还提供一种应用上述风电储能系统的多能互补能源站，风电储能系统中变流器和储能柜的集成度高，距离短，能缩短变流器和储能柜之间走线的长度，于节约成本有利。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种风电储能系统，包括液冷装置、变流器和储能柜；所述变流器和所述储能柜布置于风电塔筒内同一层平台，或者所述变流器和所述储能柜布置于所述风电塔筒内多个不同层平台；所述液冷装置布置于风电塔筒内的平台；
所述储能柜包括：
柜体，所述柜体内安装有电池簇；所述柜体内设有循环散热通道；
散热装置，所述散热装置安装在所述柜体内并位于所述循环散热通道中；所述散热装置用于驱动气体在所述循环散热通道中循环流动。
优选的，上述风电储能系统中，所述储能柜为一个，该储能柜与所述变流器布置于所述风电塔筒内同一层平台或不同层的平台；或者
所述储能柜为多个，其中，部分储能柜与所述变流器布置于所述风电塔筒内同一层平台，剩余储能柜布置于其他层平台。
优选的，上述风电储能系统中，所述变流器和所有所述储能柜均布置于所述风电塔筒的第一层平台；或者
部分储能柜与所述变流器布置于所述第一层平台，剩余储能柜布置于所述第一层平台的相邻层平台。
优选的，上述风电储能系统中，所述储能柜还包括换热器，所述换热器安装在所述柜体内并位于所述循环散热通道中，所述换热器用于与所述循环散热通道内的气流进行热交换；
所述液冷装置与所述换热器相连，且所述液冷装置用于向所述换热器提供换热介质循环动力。
优选的，上述风电储能系统中，所述循环散热通道包括位于所述柜体和所述电池簇之间的导流通道，还包括所述电池簇中电池模组的通风道，所述导流通道与所述通风道首尾连通形成所述循环散热通道；
所述散热装置、所述换热器分别布置在所述导流通道内。
优选的，上述风电储能系统中，所述储能柜还包括安装在所述柜体内的导风件，所述通风道的一端通风口通过所述导风件与所述导流通道连通。
优选的，上述风电储能系统中，所述导风件的第一开口与所述通风道连通；所述换热器布置在所述导风件的第二开口处，并且所述散热装置处于所述换热器背离所述导风件的一侧。
优选的，上述风电储能系统中，所述导风件为一个，并且所述导风件与所有电池簇中各电池模组的通风道分别连通；或者
所述导风件为多个，各导风件与不同所述电池簇中电池模组的通风道连通，并且所有电池簇中各电池模组的通风道分别与导风件连通。
优选的，上述风电储能系统中，所述储能柜还包括消防设备，所述消防设备设置在所述导流通道内或设置于所述导风件。
优选的，上述风电储能系统中，所述液冷装置、所述变流器和所述储能柜三者相互分体，或者
所述液冷装置和所述变流器集成为一体，形成变流器水冷一体机；所述储能柜与所述变流器水冷一体机相互分体。
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中任意一项所述的风电储能系统。
优选的，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。
本发明提供一种风电储能系统，包括液冷装置、变流器和储能柜；变流器和储能柜布置于风电塔筒内同一层平台，或者变流器和储能柜布置于风电塔筒内多个不同层平台；液冷装置布置于风电塔筒内的平台；储能柜包括柜体和散热装置；柜体内安装有电池簇；柜体内设有循环散热通道；散热装置安装在柜体内并位于循环散热通道中；散热装置用于驱动气体在循环散热通道中循环流动。
本发明提供的风电储能系统中，变流器和储能柜均布置在风电塔筒内，两者之间的距离短，能缩短走线长度，节约成本。
本发明还提供一种应用上述风电储能系统的多能互补能源站，风电储能系统中变流器和储能柜的集成度高，距离短，能缩短变流器和储能柜之间走线的长度，于节约成本有利。
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柜的爆炸图；
图2为本发明实施例提供的储能柜的立体结构示意图；
图3为本发明实施例提供的储能柜的侧视结构示意图；
图4为本发明实施例提供的风电储能系统的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的另一种风电储能系统的结构示意图；
其中，图1-图5中：
储能柜001；机柜框架101；前门板102；背板103；顶板104；底板105；侧板106；电池簇201；电池模组202；开关盒203；模组风扇204；换热器301；散热装置302；导风件303；输入管401；输出管402；自动排气阀403；气流501、 502、601、602；消防设备701；变流器002；液冷装置003；风电塔筒004；第一层平台0041；塔筒门0042；第二层平台0043；负一层平台0044；外挂楼梯平台0045。
具体实施方式
本发明实施例公开了一种风电储能系统，其变流器和储能柜均布置在风电塔筒内，两者之间的距离短，能缩短走线长度，节约成本。本发明实施例还公开了一种应用上述风电储能系统的多能互补能源站，风电储能系统中变流器和储能柜的集成度高，距离短，缩短变流器和储能柜之间走线的长度，于节约成本有利。
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5，本发明实施例提供一种风电储能系统，包括液冷装置003、变流器002和储能柜001；变流器002和储能柜001布置于风电塔筒004内同一层平台，或者变流器002和储能柜001布置于风电塔筒004内多个不同层平台；液冷装置003布置于风电塔筒004内的平台；储能柜包括柜体和散热装置302；柜体内安装有电池簇201；柜体内设有循环散热通道；散热装置302安装在柜体内并位于循环散热通道中；散热装置302用于驱动气体在循环散热通道中循环流动。
本发明提供的风电储能系统中，变流器002和储能柜001均布置在风电塔筒004内，两者之间的距离短，能缩短走线长度，节约成本。
另外，上述储能柜001通过柜体内部的空气循环流动对电池簇201的电池模组202进行散热，密闭性好，避免储能柜001外部的灰尘、油污、水汽等对电池模组202造成损害，提高电池模组202的使用寿命。
下面先结合附图对本实施例提供的储能柜001进行介绍：
请参阅图1-3，本实施例提供的储能柜001还包括换热器301，换热器301 安装在柜体内并位于循环散热通道中，换热器301用于与循环散热通道内的气流进行热交换。储能柜001中，循环散热通道包括位于柜体和电池簇201之间的导流通道，还包括电池簇201中电池模组202的通风道，导流通道与通风道首尾连通形成循环散热通道；上述驱动风扇302和换热器301分别布置在导流通道内。
储能柜001在工作时，散热装置302驱动气体在循环散热通道内循环流动，若电池簇201中电池模组202的发热量过多，则气体会不断带走电池模组的热量，并与换热器301进行热交换以使热量散失，避免长时间运行后气体发生温度升高而影响散热的情况，提高散热效果，并提高储能柜001的运行安全性。
再者，上述储能柜001散热效果好，能将电池簇201紧凑设计，减小体积，适用于内部空间有限的风电塔筒004内，使得现有风电塔筒004通过简单改造即可增加风储功能，利于电厂的设备实现高度集中化，能节省空间。
并且，在外界环境寒冷时，换热器301还能向循环流动的气体提供热量，使气体在循环流动过程中不断加热电池模组202，使电池模组维持在适宜的使用温度，防止电池模组202因温度过低而无法正常运行。
优选的，上述储能柜001中，还包括安装在柜体内的导风件303，通风道的一端通风口通过导风件303与导流通道连通。导风件303能确保通风道上该端通风口处的气体流向，且在导风件303布置于通风道的进口端通风口处时，能起到缓冲和均匀的作用，使气体均匀输送至各电池簇201中所有电池模组 202的通风道中，保障风冷储能柜001内各处电池模组202安全运行。
导风件303的第一开口与通风道连通；换热器301布置在导风件303的第二开口处；导风件303的第一开口和第二开口分别与导风件303的内部通道连通；散热装置302布置在换热器301背离导风件303的一侧。
导风件303可设置为一个，并且该导风件303与所有电池簇201中各电池模组202的通风道分别连通，如图1-3所示；或者
导风件303设置为多个，各导风件303分别与不同电池簇201中电池模组 202的通风道连通，并且所有电池簇201中各电池模组202的通风道分别与导风件303连通。
本实施例对导风件303的数量不做限定，另外，散热装置302的数量、换热器301的数量和换热器301的尺寸等均可根据实际需要进行设计，本实施例不做限定。
导风件303的内部通道与通风道优选设置为密封连接。
请参阅图3，工作时，散热装置302转动，导流通道内到达散热装置302处的气流602先流过换热器301进行换热后进入导风件303内，导风件的内气流 501再流入通风道内，之后通风道中的气流502排出并进入导流通道内，导流通道中的气流601再流动至散热装置302处，如此往复实现对电池模组202进行散热。当然，散热装置302的旋转方向还可设置为相反，相应的气流501、502、 601、602的流动方向分别与附图3的标示情况相反，本实施例不做限定。
导流通道可由安装在柜体内的管状通道构成，但为了简化结构、节约成本、减小体积，导流通道设置为由柜体和电池簇201之间的间隙构成，如图3 所示。
具体的，由于储能柜001中设有多个电池簇201，各电池簇201由下到上依次布置，为了便于处于上部和下部的电池簇201所排出的气体回流到电池簇 201中通风道的入口端通风口处，导流通道可设置为包括位于通风道一端通风口处的第一总体通道部分，位于通风道另一端通风口处的第二总体通道部分，以及两个分别位于储能柜顶端和底端的分支部分，每个分支部分分别与第一、第二总体通道部分连通，如图3所示。
电池簇201中电池模组202方便拆卸，适于在风电塔筒004内的小空间中进行拆卸操作。每个电池簇201分别配有开关盒203，方便汇流和控制。
上述实施例提供的储能柜001中还设有消防设备701，消防设备701设置在导流通道内或设置于导风件303，以便电池模组202发生火情时快速通过循环散热通道进行灭火。
如上实施例提供的储能柜中，电池模组202的通风道内设有模组风扇204，模组风扇204对气流的输送方向与散热装置302对气流的输送方向一致。模组风扇204可加快并引导通风道内气流输送。散热装置302可设置为风扇、抽风机等，本实施例对散热装置302的种类不做限定。
储能柜001内设有分别与换热器301连通，并用于输送换热介质的输入管 401和输出管402。本实施例提供的储能柜001与用于向换热器301提供换热介质的液冷装置003为非一体式结构，在缩小自身体积的同时实现模块化，可根据需求在风电塔筒004内摆布相应数量的储能柜001。
输出管402设有自动排气阀403。输入管401和输出管402可布置在储能柜 001的同侧，或布置在储能柜的两侧，本实施例不做限定。
柜体的上方、下方或者侧方设置有电缆进出口，用于与变流器002等设备连接。柜体包括机柜框架101，以及安装在机柜框架101上的前门板102、顶板 104、背板103和底板105；前门板102、顶板104、背板103和底板105四者围成环状并圈在机柜框架101外周，机柜框架101的另外两端开口分别由固定于机柜框架101的侧板106封堵。
下面结合附图对本实施例提供的风电储能系统进行介绍：
请参阅图4-5，本发明实施例提供的风电储能系统中，储能柜001可设置为一个，该储能柜001与变流器002布置于风电塔筒004内同一层平台或不同层的平台(优选设置为两层相邻的平台)。
当然，储能柜001还可设置为多个，其中，变流器002和所有储能柜001布置在同一层平台，或者部分储能柜001与变流器002布置于风电塔筒内同一层平台、剩余储能柜001布置于其他层平台(具体为其他一层平台，或者其他多个不同层平台)。
进一步的，上述风电储能系统中，位于同一层平台上的储能柜001可以为一个，也可以为多个；为多个时，该层平台上所有储能柜001集中布置在该平台上或者分散布置在该平台上，本实施例不做限定。
具体的，上述实施例提供的风电储能系统中，变流器002和所有储能柜001 均布置于风电塔筒004的第一层平台0041，如图4所示；或者
部分储能柜001与变流器002布置于第一层平台0041，剩余储能柜001布置于第一层平台的相邻层平台(如负一层平台0044、第二层平台0043)；或者
变流器002布置于第一层平台0041，所有的储能柜001均布置于第二层平台0043，如图5所示。
第一层平台0041与风电塔筒004的外挂楼梯平台0045平齐，负一层平台 0044位于第一层平台0041下方并与第一层平台0041相邻，第二层平台0043位于第一层平台0041上方并与第一层平台0041相邻。
变流器002和与变流器002布置在同一层平台上的储能柜001可设置为相互远离或相互靠近，本实施例不做限定。
进一步的，上述实施例提供的风电储能系统中，液冷装置003与换热器301 相连(即液冷装置003的输入管与换热器301的输入管401连通、液冷装置003 的输出管与换热器301的输出管402连通)，且液冷装置003柜用于向换热器301 提供换热介质循环动力。
液冷装置003可设置为与储能柜001布置在同一平台、相邻平台，或者不相邻的平台等，本实施例不做限定。
变流器002可设置为利用风冷系统进行散热，优选设置为利用水冷系统进行散热，更优选设置为与储能柜001利用同一套水冷系统进行散热，以节约成本，相应的：
变流器002设置为与储能柜001由同一个液冷装置003提供换热介质循环动力，此时，变流器002中换热器的输入管分别与储能柜001中换热器301的输入管401、液冷装置003的输入管连通，变流器002中换热器的输出管分别与储能柜001中换热器301的输出管402、液冷装置003的输出管连通；液冷装置003、变流器002和储能柜001三者相互分体，或者液冷装置003和变流器002集成为一体并形成变流器水冷一体机，储能柜001与该变流器水冷一体机相互分体；
变流器002还可设置为与储能柜001由不同液冷装置003提供换热介质循环动力，此时，变流器002和与之对应的液冷装置003相互分体，或者结合为一体形成变流器水冷一体机；所有的储能柜001由同一台液冷装置003提供换热介质循环动力。
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，风电储能系统为上述实施例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等，本实施例不做限定。
该多能互补能源站中风电储能系统的变流器和储能柜集成度高，距离短，走线长度短，能节约成本。
当然，本实施提供的多能互补能源站还具有上述实施例提供的有关风电储能系统的其他效果，在此不再赘述。
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 (12)

1.一种风电储能系统，其特征在于，包括液冷装置、变流器和储能柜；所述变流器和所述储能柜布置于风电塔筒内同一层平台，或者所述变流器和所述储能柜布置于所述风电塔筒内多个不同层平台；所述液冷装置布置于风电塔筒内的平台；
所述储能柜包括：
柜体，所述柜体内安装有电池簇；所述柜体内设有循环散热通道；
散热装置，所述散热装置安装在所述柜体内并位于所述循环散热通道中；所述散热装置用于驱动气体在所述循环散热通道中循环流动。
2.根据权利要求1所述的风电储能系统，其特征在于，所述储能柜为一个，该储能柜与所述变流器布置于所述风电塔筒内同一层平台或不同层的平台；或者
所述储能柜为多个，其中，部分储能柜与所述变流器布置于所述风电塔筒内同一层平台，剩余储能柜布置于其他层平台。
3.根据权利要求2所述的风电储能系统，其特征在于，所述变流器和所有所述储能柜均布置于所述风电塔筒的第一层平台；或者
部分储能柜与所述变流器布置于所述第一层平台，剩余储能柜布置于所述第一层平台的相邻层平台。
4.根据权利要求1所述的风电储能系统，其特征在于，所述储能柜还包括换热器，所述换热器安装在所述柜体内并位于所述循环散热通道中，所述换热器用于与所述循环散热通道内的气流进行热交换；
所述液冷装置与所述换热器相连，且所述液冷装置用于向所述换热器提供换热介质循环动力。
5.根据权利要求4所述的风电储能系统，其特征在于，所述循环散热通道包括位于所述柜体和所述电池簇之间的导流通道，还包括所述电池簇中电池模组的通风道，所述导流通道与所述通风道首尾连通形成所述循环散热通道；
所述散热装置、所述换热器分别布置在所述导流通道内。
6.根据权利要求5所述的风电储能系统，其特征在于，所述储能柜还包括安装在所述柜体内的导风件，所述通风道的一端通风口通过所述导风件与所述导流通道连通。
7.根据权利要求6所述的风电储能系统，其特征在于，所述导风件的第一开口与所述通风道连通；所述换热器布置在所述导风件的第二开口处，并且所述散热装置处于所述换热器背离所述导风件的一侧。
8.根据权利要求6所述的风电储能系统，其特征在于，所述导风件为一个，并且所述导风件与所有电池簇中各电池模组的通风道分别连通；或者
所述导风件为多个，各导风件与不同所述电池簇中电池模组的通风道连通，并且所有电池簇中各电池模组的通风道分别与导风件连通。
9.根据权利要求6所述的风电储能系统，其特征在于，所述储能柜还包括消防设备，所述消防设备设置在所述导流通道内或设置于所述导风件。
10.根据权利要求1所述的风电储能系统，其特征在于，所述液冷装置、所述变流器和所述储能柜三者相互分体，或者
所述液冷装置和所述变流器集成为一体，形成变流器水冷一体机；所述储能柜与所述变流器水冷一体机相互分体。
11.一种多能互补能源站，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1-10任意一项所述的风电储能系统。
12.根据权利要求11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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