CN113707966A - 一种控温电池架及其组成的储能电站 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控温电池架及其组成的储能电站，主要涉及储能电站领域。一种控温电池架，包括架体，所述架体由四角处的支杆以及支杆间的若干支撑板构成，多个所述支撑板在竖直方向上线性设置，所述架体一端设置风腔，所述支杆内具有空心风管，所述支撑板内为风道，所述出风口处设置液冷盘，同列的所述液冷盘之间通过管道串联后与其他列的液冷盘并联，所述安装位上设置电池包，所述电池包底部与液冷盘相接触，所述电池包与安装位可拆卸固定连接，所述出风口与电池包之间具有出风间隙。本发明的有益效果在于：本发明与电池包直接接触进行换热，能够高效的完成电池包的温度控制，且本系统能耗较低，能够避免自身的电能消耗给储能电站带来的压力。
Description
技术领域
本发明主要涉及储能电站领域，具体是一种控温电池架及其组成的储能电站。
背景技术
储能电站是通过诸多的储能电池包组成的具有用电削峰填谷能力的电力缓冲单元，能够极大的分担电网的压力。
由于储能电站内的储能电池包在充放电过程中均会散发热量，而电池包在储能电站内是密集排列的，热量堆积会加速电能的消耗，同时电池过热也会发生热失衡而引发自燃、爆炸等事故。因此，维持储能电站的安全运转，首要任务就是做好储能电站内部的温度控制。
目前主要采用中央空调系统对储能电站进行控温，但是中央空调本身的运转就需要消耗巨大的电能，且中央空调仅仅是对整体空间的温度进行调控，对电池包本身过热的问题并不能进行直接的解决。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明提供了一种控温电池架及其组成的储能电站，它与电池包直接接触进行换热，能够高效的完成电池包的温度控制，且本系统能耗较低，能够避免自身的电能消耗给储能电站带来的压力。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种控温电池架，包括架体，所述架体由四角处的支杆以及支杆间的若干支撑板构成，多个所述支撑板在竖直方向上线性设置，所述架体一端设置风腔，所述支杆内具有空心风管，所述空心风管与风腔相连通，所述支撑板内为风道，所述风道与风腔相连通，所述支撑板顶部阵列设置若干出风口，所述出风口顶部外侧为安装位，所述出风口处设置液冷盘，所述液冷盘并未完全封闭出风口，同列的所述液冷盘之间通过管道串联后与其他列的液冷盘并联，所述安装位上设置电池包，所述电池包底部与液冷盘相接触，所述电池包与安装位可拆卸固定连接，所述出风口与电池包之间具有出风间隙，所述出风间隙外部设置导风板，所述导风板环绕在电池包底部的外侧。
所述风道内的风向与所述液冷盘内的液体流向相反。
所述液冷盘高度超出安装位，所述安装位边缘处设置若干凸台，所述凸台高度与液冷盘一致，所述电池包与凸台螺钉固定。
所述液冷盘采用金属管折弯呈回型管。
所述液冷盘为板状结构。
所述空心风管并联后接入送风管，所述送风管末端连接正压风机进行送风。
各列所述液冷盘通过管道并联后接入送液管，所述送液管末端连接有泵体以及制冷机。
所述制冷机上游的管路上串接换热器，所述换热器内具有呈蜂窝状设置的回液管以及换热管，多个所述回液管并联后接入送液管，所述换热管并联连接在一组循环管上，所述循环管远端设置水箱，所述水箱埋入地下。
一种控温电池架组成的储能电站，电池架在储能电站内阵列布置，所述送风管自空中走线，所述送液管为地埋式走线。
对比现有技术，本发明的有益效果是：
本发明在储能电站的电池包安置架上集成了风冷与液冷双重系统，能够利用液冷盘直接与电池包接触换热，对电池包进行控温。风冷装置能够将液冷盘的冷度送入电池包上方，并将电池包周围的热空气吹走，加快电池包的散热效率，对电池包整体进行降温。
风冷装置只采用常规气流，并无冷却机构，因而消耗电量的只有风机，对电能的消耗极小。液冷采用的是地温换热的方式，采用地表下的稳定低温对液冷装置的介质进行降温，必要时再采取制冷剂进行二次降温，同样可以极大的节省电能的消耗，相对于中央空调系统而言，本系统的电能消耗极低，能够缓解储能电站本身以及电网的压力。
附图说明
附图1是本发明架体结构示意图；
附图2是本发明电池架使用结构示意图；
附图3是本发明电池架使用结构主视视角示意图；
附图4是本发明储能电站内电池架布置示意图；
附图5是本发明A部局部放大结构示意图。
附图中所示标号：1、架体；2、风腔；3、出风口；4、安装位；5、液冷盘；6、电池包；7、导风板；8、泵体；9、换热器；11、支杆；12、支撑板；13、空心风管；14、风道；41、凸台；91、回液管；92、换热管。
具体实施方式
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。
如图1-5所示，本发明所述一种控温电池架，包括架体1，架体1为储能单元——电池包的承载位置，架体1为多层结构，每层架体1上阵列放置电池包。电池包通过接线并联，然后接入储能电站的控制模块，通过控制模块接入供电网络。
所述架体1由四角处的支杆11以及支杆11间的若干支撑板12构成，多个所述支撑板12在竖直方向上线性焊接。所述架体1一端安装风腔2，风腔2位于该端的两个支杆11之间。所述支杆11内具有空心风管13，所述空心风管13与风腔2相连通。所述空心风管13并联后接入送风管，所述送风管末端连接正压风机进行送风。其中，所述风腔2为中心中空的平板，所述支撑板12内中心位置具有风道14，所述风道14端部与风腔2相连通。风腔2作为风冷的冷空气的汇集缓冲位置，在风腔2内短暂停留后，自空心风管13输送而来的风力经由风道14送入到电池包所在区域，对电池包进行降温。
所述支撑板12顶部阵列开设若干出风口3，所述出风口3顶部外侧为安装位4，安装位4即作为电池包6的安装位置，电池包6覆盖在出风口3上方，从而可利用出风口3处吹出的风力对电池包6进行散热，从而对电池包6的温度进行控制。
所述出风口3处安装液冷盘5，所述液冷盘5并未完全封闭出风口3，所述液冷盘5通过螺栓固定在风道14底面凸起的安装台上。同列的所述液冷盘5之间通过管道串接，不同列的液冷盘串之间通过管道并联，并最终汇总到送液管，所述送液管末端连接有泵体8以及制冷机。泵体8为制冷液的流动提供动力，制冷机为制冷液进行降温，从而可使制冷液与电池包6充分的进行热交换。
具体的，为了更好的控制各个液冷盘串内的制冷液流速，每组液冷盘串端部均安装有调节阀门。与安装在每层的温度传感器相配合，当某一组制冷盘串上方的电池包6温度过高时，温度传感器将温度信号传递到控制室，可由操作人员在日常检修时调节该串制冷盘上的调节阀门，从而调控各层电池包的温度。
所述电池包6底部与液冷盘5相接触，通过电池包6与液冷盘5的直接接触换热，可以提高电池包6周边的散热效率，从而以较低的能源消耗为代价而实现电池包6的温度控制。
所述电池包6与安装位4可拆卸固定连接。具体的，所述液冷盘5高度超出安装位4，所述安装位4边缘处安装若干凸台41，所述凸台41高度与液冷盘5一致，当电池包6底面与液冷盘5相接处后，所述电池包6四角处的安装位置可以与凸台41相接处，本实施方式中所述电池包6的四角处具有螺钉安装位，螺钉安装为与凸台41通过螺钉固定连接，从而实现电池包6在安装位4处的固定。
进一步的，所述出风口3与电池包6之间具有出风间隙，出风间隙能够保证正压送风可以自电池包6底部送出，从而加速电池包6周围的空气流动，将电池包6周边的热空气带走，从而加快电池包6的散热。风道14内的正压空气在吹出出风间隙前，首先与液冷盘5相接触，液冷盘5将正压送风制冷，可以为电池包6的风冷冷却提供助力。通过液冷与风冷的配合，能够使电池包6的散热效果更好，从而使电池包6的温度控制更为轻松。
具体的，所述出风间隙外部可安装导风板7，所述导风板7环绕在电池包6底部的外侧。导风板7可以将出风间隙吹出的正压风进行导向，从而使风力针对电池包6侧壁吹拂，使电池包6周围的气流流动速度更快，散热效果更好。
进一步的，由于风冷与液冷系统在流动过程中均会与电池包换热而产生温升效果，因而可将所述风道14内的风向设置为所述液冷盘5内的液体流向相反，即风腔2的安置位置与液冷盘串的并联位置相反。该种设计方式可以使冷却风与制冷液从不同方向流向整列的电池包6，从而平衡风冷与液冷的温升效果，使同列的电池包6散热效果均衡。
具体的，所述液冷盘5采用金属管折弯呈回型管或者板状结构。其中金属管折弯后的液冷盘5散热效果好，但是带来的制冷液流动阻力更大、加工成本更高。而板状结构的液冷盘5内液体流动性不如管状结构的制冷盘，但是加工方便，成本低，制冷液的流动阻力大大下降且不易堵塞。综合考虑后，所述液冷盘5采用方形的板状结构，其顶面与电池包6底面相接触。
具体的，各列所述液冷盘5通过管道并联后接入送液管，所述送液管末端连接有泵体8以及制冷机。泵体8作为制冷液在送液管以及液冷盘串内流动的动力。送液管在制冷机内完成热交换，从而可以将介质温度降低，使其能够与电池包6发生充分的热交换，提高对电池包6的温度控制能力。由于制冷机本身为高耗电单元，其对制冷介质的温度降低越大，消耗的电能也就越大。因而，本申请可以采用地温交换的方式来对制冷介质进行一个初步的降温。具体的是，所述制冷机上游的管路上串接换热器9，所述换热器9内具有呈蜂窝状设置的回液管91以及换热管92，多个所述回液管91并联后接入送液管，所述换热管92并联连接在一组循环管上，所述循环管远端设置水箱，所述水箱埋入地下5米左右的深度。由于在夏季时此处温度较之底面具有明显的降低，因而使冷却介质通过地下与土壤进行热交换，可以使制冷介质携带出来的电池包6的温度更好的散发到地下。通过地下土壤的初步热交换，可以有效降低冷却介质的温度，从而减少制冷机对于冷却介质的温降，进而起到减少电能消耗的目的。
实施例：
本实施例中所述电池架采用以上具体实施方式中的风冷—液冷相结合的散热方法对电池包6进行降温。
本实施例中，储能电站的建筑主体为钢筋混凝土的单层建筑，电池架在储能电站内阵列布置，所述送风管自空中走线，在每个电池架上方接下送风管连接在支杆11的空心风管13上，所述送液管为地埋式走线，送液管在电池架下方并联接口接入每层的液冷盘串。
其中，液冷盘串两端分比为进液端以及出液端，其出液端穿过风腔2，出液端的管道与风腔2侧壁之间做好密封，防止正压送风的损失。
为保障泵体以及风机的功率能够完美驱动风冷以及液冷系统，可将储能电站内划分区域，不同区域内的电池架接入不同的液冷与风冷系统。
Claims (9)
1.一种控温电池架，包括架体(1)，所述架体(1)由四角处的支杆(11)以及支杆(11)间的若干支撑板(12)构成，多个所述支撑板(12)在竖直方向上线性设置，其特征在于：所述架体(1)一端设置风腔(2)，所述支杆(11)内具有空心风管(13)，所述空心风管(13)与风腔(2)相连通，所述支撑板(12)内为风道(14)，所述风道(14)与风腔(2)相连通，所述支撑板(12)顶部阵列设置若干出风口(3)，所述出风口(3)顶部外侧为安装位(4)，所述出风口(3)处设置液冷盘(5)，所述液冷盘(5)并未完全封闭出风口(3)，同列的所述液冷盘(5)之间通过管道串联后与其他列的液冷盘(5)并联，所述安装位(4)上设置电池包(6)，所述电池包(6)底部与液冷盘(5)相接触，所述电池包(6)与安装位(4)可拆卸固定连接，所述出风口(3)与电池包(6)之间具有出风间隙，所述出风间隙外部设置导风板(7)，所述导风板(7)环绕在电池包(6)底部的外侧。
2.根据权利要求1所述的一种控温电池架，其特征在于：所述风道(14)内的风向与所述液冷盘(5)内的液体流向相反。
3.根据权利要求1所述的一种控温电池架，其特征在于：所述液冷盘(5)高度超出安装位(4)，所述安装位(4)边缘处设置若干凸台(41)，所述凸台(41)高度与液冷盘(5)一致，所述电池包(6)与凸台(41)螺钉固定。
4.根据权利要求1所述的一种控温电池架，其特征在于：所述液冷盘(5)采用金属管折弯呈回型管。
5.根据权利要求1所述的一种控温电池架，其特征在于：所述液冷盘(5)为板状结构。
6.根据权利要求1所述的一种控温电池架，其特征在于：所述空心风管(13)并联后接入送风管，所述送风管末端连接正压风机进行送风。
7.根据权利要求1所述的一种控温电池架，其特征在于：各列所述液冷盘(5)通过管道并联后接入送液管，所述送液管末端连接有泵体(8)以及制冷机。
8.根据权利要求7所述的一种控温电池架，其特征在于：所述制冷机上游的管路上串接换热器(9)，所述换热器(9)内具有呈蜂窝状设置的回液管(91)以及换热管(92)，多个所述回液管(91)并联后接入送液管，所述换热管(92)并联连接在一组循环管上，所述循环管远端设置水箱，所述水箱埋入地下。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种控温电池架组成的储能电站，其特征在于：电池架在储能电站内阵列布置，所述送风管自空中走线，所述送液管为地埋式走线。
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- 2021-09-03 CN CN202111030352.8A patent/CN113707966B/zh active Active
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