CN114909739A - 一种储能冷板余温并联回收利用系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种储能冷板余温并联回收利用系统及其控制方法，系统连接电池簇内的储能冷板、生活用水换热装置、地源换热装置和空调换热装置；储能冷板的进水汇集口通过冷板循环水回水集分水器与生活用水换热装置的出水口、地源换热装置的出水口和空调换热装置的出水口连接；储能冷板的出水汇集口分别通过冷板循环水集分水器、空调换热装置集水器和地源换热装置集分水器与生活用水换热装置的进水口、空调换热装置的进水口和地源换热装置的进水口连接。根据电池簇不同工作情况，通过采取控制策略以响应电池管理机制，维持储能冷板的温度在最佳工作温度区间内，同时对储能冷板的余温进行回收和实现多应用场景下的所回收余温的再利用。

Description

一种储能冷板余温并联回收利用系统及其控制方法
技术领域
本发明属于储能电池热管理技术领域，具体涉及一种储能冷板余温并联回收利用系统及其控制方法。
背景技术
储能系统充放电过程中，会产生大量的热能，使储能电池的温度上升，长此以往，必然会导致部分电池的充放电性能、容量和寿命等下降，从而影响整个系统的性能，严重时会引发热失控，造成事故，因此需要对储能系统进行热管理。储能系统热管理技术按照冷却介质不同，可分为风冷和液冷两种方式，其中，液冷方式换热系数高、比热容大、冷却速度快、结构紧凑，已成为储能系统主流的热管理方式。
现有技术中，储能系统产生的热量大多数是与冷却介质进行热交换后，直接散逸在空气或冷却液中，无法实现能量的回收利用，存在能量的浪费。现有技术1(CN 113739245A)“一种基于兆瓦级氢储能电站的热量回收系统”一方面能够为燃料电池系统以及电解槽系统提供冷却水，同时还能够回收利用燃料电池系统以及电解槽系统冷却过程中的热量，在避免冷却系统能源额外消耗的同时，实现了废弃能源的二次利用。然而，现有的储能电站的余热回收装置无法对电池管理机制作出响应，无法根据储能电池的工作状态调整不同的余热回收模式。同时，由于储能在白天和夜晚的充放电频率的变化，现有技术中的能量回收模式较为单一，无法满足用户全天的空调和热水使用需求。
因此，亟需一种储能冷板余温回收并联利用装置。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种储能冷板余温并联回收利用系统及其控制方法，根据电池簇不同工作情况，通过采取控制策略以响应电池管理机制，维持储能冷板的温度在最佳工作温度区间内，同时对储能冷板的余温进行回收和实现多应用场景下的所回收余温的再利用。
本发明采用如下的技术方案。
本发明一方面提出一种储能冷板余温并联回收利用系统，并联回收利用系统连接电池簇内的储能冷板、生活用水换热装置、地源换热装置和空调换热装置；每个电池簇内的储能冷板的进水汇集口通过冷板循环水回水集分水器与生活用水换热装置的出水口、地源换热装置的出水口和空调换热装置的出水口连接；每个电池簇内的储能冷板的出水汇集口通过冷板循环水集分水器与生活用水换热装置的进水口连接、通过空调换热装置集分水器与空调换热装置的进水口连接、通过地源换热装置集分水器与地源换热装置的进水口连接；生活用水换热装置利用储能冷板中的冷板循环水与生活用水进行换热；地源换热装置利用储能冷板中的冷板循环水与地源水进行换热；空调换热装置中储能冷板中的冷板循环水与冷冻水汇流后在地源热泵蒸发器中与制冷剂进行换热。
每个电池簇内的储能冷板的进水汇集口连接进水泵的出水口，进水泵的进水口连接循环水回水调节阀的一端，循环水回水调节阀的另一端连接冷板循环水回水集分水器的分水口，冷板循环水回水集分水器的集水口分别与生活用水换热装置的出水口、地源换热装置的出水口和空调换热装置的出水口连接。
每个电池簇内的储能冷板的出水汇集口连接循环水三通阀的进口；
循环水三通阀的第一出口连接冷板循环水集分水器的集水口，冷板循环水集分水器的分水口与生活用水换热装置的进水口连接；
循环水三通阀的第二出口连接换热系统三通阀的进口；
换热系统三通阀的第一出口连接空调换热装置集分水器的集水口，空调换热装置集水器的分水口连接空调换热装置的进水口；
换热系统三通阀的第二出口连接地源换热装置集分水器的集水口，地源换热装置集分水器的分水口连接地源换热装置的进水口。
电池簇内的储能冷板的进水汇集口、电池簇内的储能冷板的出水汇集口、进水泵的数量、循环水回水调节阀的数量、循环水三通阀的数量、换热系统三通阀的数量与电池簇的数量一致。
生活用水换热装置包括：第一开关阀，第一板式热交换器，生活用水集水器，补水调节阀，电加热器，生活热水箱，供排水三通阀，排水开关阀；
在生活用水换热装置的内部，生活用水换热装置的冷板循环水进口与第一开关阀的一端连接，第一开关阀的另一端与第一板式热交换器的冷板循环水进口连接，第一板式热交换器的冷板循环水出口与生活用水集水器的进水口连接，生活用水集水器的出水口与生活用水换热装置的冷板循环水出口连接；在第一板式热交换器内储能冷板中的冷板循环水与生活用水进行换热；
生活用水换热装置的生活用水出口与生活热水箱的进水口连接；生活热水箱的补水口通过电加热器和补水调节阀与生活用水换热装置的生活用水进口连接；
补水调节阀的一端与电加热器的一端共同连接补水水管；补水调节阀的另一端与生活用水换热装置的生活用水进口连接；电加热器的另一端与生活热水箱的补水口连接；生活热水箱的供水口连接供排水三通阀的进水口，供排水三通阀的供水口连接用户；
生活用水换热装置的生活用水进口与第一板式热交换器生活用水进口连接，第一板式热交换器生活用水出口通过排水开关阀与生活用水换热装置的生活用水出口连接。
地源换热装置包括：第二开关阀，第二板式热交换器，冷板循环水回水集水器，地源水箱，地源水分水器，地源水进水水泵，地源水进水止回阀，地源水出水集水器；
在地源换热装置内部，地源换热装置的冷板循环水进口与第二开关阀的一端连接，第二开关阀的另一端与第二板式热交换器的冷板循环水进口连接，第二板式热交换器的冷板循环水出口与冷板循环水回水集水器的集水口连接；冷板循环水回水集水器的出水口与地源换热装置的出水口连接；在第二板式热交换器内储能冷板中的冷板循环水与地源水进行换热；
地源水箱的第一出水口与地源换热装置内部的地源水分水器的进水口连接；地源水分水器的出水口与地源水进水水泵的进水口连接，地源水进水水泵的出水口与地源水进水止回阀的一端连接；地源水进水止回阀的另一端与第二板式热交换器的地源水进口连接，第二板式热交换器的地源水出口与地源水出水集水器的集水口连接；地源水出水集水器的出水口与地源换热装置的地源水出口连接；地源换热装置的地源水出口与地源水箱的第一进水口连接。
空调换热装置包括：空调冷冻水及冷板循环水集水箱，空调冷冻水回水开关阀，空调末端，第一调节阀，第二调节阀，第三调节阀，地源热泵蒸发器，第一止回阀，第二止回阀，供水水泵，电子膨胀阀，冷凝器，压缩机，地源水止回阀，地源水水泵，地源水开关阀，地源水箱；
空调换热装置的进水口与空调冷冻水及冷板循环水集水箱的第一集水口连接，空调冷冻水及冷板循环水集水箱的第二集水口通过空调冷冻水回水开关阀与空调末端的出水口连接；
空调冷冻水及冷板循环水集水箱的出水口通过第一调节阀与地源热泵蒸发器的进水口连接；地源热泵蒸发器的出水口通过第二调节阀和第三调节阀与空调换热装置的出水口连接；在地源热泵蒸发器中储能冷板中的冷板循环水与空调末端的冷冻水汇流后与制冷剂进行换热；
空调末端的进水口依次通过第一止回阀、供水水泵和第二止回阀，并且空调末端的进水口还与第二调节阀、第三调节阀连接；
地源热泵蒸发器的进气口通过电子膨胀阀与冷凝器的出气口连接；地源热泵蒸发器的出气口通过压缩机与冷凝器进气口连接；
冷凝器的进水口依次通过地源水止回阀、地源水水泵和地源水开关阀与地源水箱的第二出水口连接；冷凝器的出水口与地源水箱的第二进水口连接。
本发明另一方面提出一种储能冷板余温并联回收利用系统的控制方法，利用储能冷板余温并联回收利用系统而实现，控制方法包括：
步骤1，采集各电池簇的运行状态；当电池簇处于运行状态时，从电池管理系统获取储能冷板温度；当储能冷板温度不在电池簇最佳工作温度区间内时，则进入步骤2；
步骤2，当储能冷板温度大于电池簇最佳工作温度区间的上限温度值时，从储能能量管理系统获取储能系统的运行容量，其中多个电池簇构成一个储能系统；当储能系统的运行容量大于设定的容量限值时，检测有无空调使用需求，若检测到空调使用需求，则进入步骤4，否则进入步骤3；当储能系统的运行容量不大于设定的容量限值时，则进入步骤5；
步骤3，控制处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水进入生活用水换热装置中，冷板循环水与生活用水进行换热；换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；
步骤4，控制处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水进入空调换热装置中，冷板循环水与空调末端的冷冻水汇流后，在地源热泵蒸发器中与制冷剂进行换热；换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；
步骤5，控制处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水进入地源换热装置中，冷板循环水与地源水进行换热；换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中。
优选地，步骤1中，当电池簇处于未运行状态时，或者当电池簇处于运行状态且储能冷板温度在电池簇最佳工作温度区间内时，则循环执行步骤1。
优选地，步骤2中，设定的容量限值根据运行工况进行调节，为储能系统的总容量的30％。
优选地，步骤3包括：
步骤3.1，开启循环水三通阀、循环水回水调节阀；开启补水调节阀；开启生活用水换热装置内部的第一开关阀；
步骤3.2，启动进水泵，使得处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水先汇集至冷板循环水集分水器后，再进入生活用水换热装置中；同时，生活用水通过补水调节阀进入生活用水换热装置中；
步骤3.3，在生活用水换热装置中，储能冷板中的冷板循环水和生活用水在第一板式热交换器中换热，为冷板循环水降温；
步骤3.4，换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；加热后的生活用水送至用户。
进一步，步骤3.3中，当储能冷板中的冷板循环水温度无法满足生活用水温度需求时，即冷板循环水与补水调节阀进来的生活用水的换热能力不足，开启电加热器直接加热生活热水箱中的生活用水。
优选地，步骤4包括：
步骤4.1，开启循环水三通阀、换热系统三通阀、循环水回水调节阀；开启空调换热装置内部的空调冷冻水回水开关阀、第一调节阀、地源水止回阀、地源水开关阀；
步骤4.2，启动进水泵和地源水水泵，使得处于运行状态的电池簇所对应的储能冷板中的冷板循环水经空调换热装置集分水器进入空调换热装置中；同时，地源水进入空调换热装置中；
步骤4.3，在空调换热装置中，冷板循环水与空调末端的冷冻水汇流后进入空调冷冻水及冷板循环水集水箱中，通过第一调节阀进入地源热泵蒸发器中与制冷剂进行换热；同时，开启第二调节阀、第一止回阀、第二止回阀，启动供水水泵，冷冻水进入空调末端；
步骤4.4，换热后，储能冷板中的冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；空调末端中换热后的冷冻水与房间内热空气进行换热。
优选地，步骤5包括：
步骤5.1，开启循环水三通阀、换热系统三通阀、循环水回水调节阀；开启地源换热装置内部的第二开关阀、地源水进水止回阀；
步骤5.2，启动进水泵和地源水进水水泵，使得处于运行状态的电池簇所对应的储能冷板中的冷板循环水先汇集至地源换热系统集分水器后，再进入地源换热装置中；同时，地源水进入地源换热装置中；
步骤5.3，在地源换热装置中，冷板循环水与地源水在第二板式热交换器中换热，为冷板循环水降温；
步骤5.4，换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；换热后的地源水经地源水出水集水器汇集后，重新排回地源。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比：
1)本发明提出的储能冷板余温回收并联利用装置，结合各种控制策略，可实现对储能冷板产生热量的多场景应用，既可以用于中央空调也可以用于用户的生活用水，实现热能的回收利用，提高能源使用效率；
2)通过集分水箱将循环水先进行汇聚，再统一进行后续换热，使得循环水会平均地流到各个线路里面，通过支路管线上的排气阀、过滤器等，把杂物过滤，也可以灵活控制水流量、水速和内部气压，同时能够集中设置和管理水表，搭配单管多路，能够使材料成本降低，加快了施工时间，提升了效率；
3)通过将储能冷板中的循环水在地源换热装置和空调换热装置中的板式热交换器内进行换热，能够在储能冷板超出最佳工作温度区间时，为储能冷板升温或降温，维持储能冷板一直处于最佳工作温度区间，保障电池簇的正常、安全、稳定运行，防止火灾、爆炸等事故的发生；
4)通过换热系统与储能电池管理系统(BMS)和能量管理系统(EMS)的联动，能够根据监测到的电芯、电池模组、电池簇的数据，实时调节阀门的开度和水泵的流速，实现及时动态响应冷板的温度变化。
附图说明
图1为本发明一种储能冷板余温并联回收利用装置的结构示意图；
图2为本发明实施例中的生活用水换热装置的结构示意图；
图3为本发明实施例中的地源换热装置的结构示意图；
图4为本发明实施例中的空调换热装置的结构示意图；
图1至4中附图标记说明如下：
1-生活用水换热装置；2-地源换热装置；3-空调换热装置；
4-电池簇1#的进水泵；5-电池簇2#的进水泵；6-电池簇n#的进水泵；
7-电池簇1#的循环水三通阀；8-电池簇2#的循环水三通阀；9-电池簇n#的循环水三通阀；
10-电池簇1#的换热系统三通阀；11-电池簇2#的换热系统三通阀；12-电池簇n#的换热系统三通阀；
13-电池簇1#的循环水回水调节阀；14-电池簇2#的循环水回水调节阀；15-电池簇n#的循环水回水调节阀；
16-冷板循环水回水集分水器；17-冷板循环水集分水器；18-空调换热装置集分水器；19-地源换热装置集分水器；
20-补水调节阀；21-电加热器；22-生活热水箱；23-供排水三通阀；24-地源水止回阀；25-地源水开关阀；26-地源水水泵；
101-电池簇1#的第一开关阀；102-电池簇2#的第一开关阀；103-电池簇#n的第一开关阀；
104-电池簇1#的第一板式热交换器；105-电池簇2#的第一板式热交换器；106-电池簇n#的第一板式热交换器；
107-电池簇1#的排水开关阀；108-电池簇2#的排水开关阀；109-电池簇n#的排水开关阀；110-生活用水集水器；
201-电池簇1#的第二开关阀；202-电池簇2#的第二开关阀；203-电池簇n#的第二开关阀；
204-电池簇1#的第二板式热交换器；205-电池簇2#的第二板式热交换器；206-电池簇n#的第二板式热交换器；
207-电池簇1#的地源水进水止回阀；208-电池簇2#的地源水进水止回阀；209-电池簇n#的地源水进水止回阀；
210-电池簇1#的地源水进水水泵；211-电池簇2#的地源水进水水泵；212-电池簇n#的地源水进水水泵；
213-地源水分水器；214-地源水出水集水器；215-冷板循环水回水集水器；
301-空调冷冻水回水开关阀；302-第一止回阀；303-空调冷冻水及冷板循环水集水箱；304-第一调节阀；305-第二止回阀；306-供水水泵；307-地源热泵蒸发器；308-第二调节阀；309-第三调节阀；310-电子膨胀阀；311-压缩机；312-冷凝器；313-空调末端。
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。
储能单个子系统是以集装箱形式呈现的，每一个集装箱内包含n个电池簇，每一个电池簇包含多个电池模组，电池模组是由多个电芯串并联组成的。而储能冷板是设置在电池模组内的，因此每个电池簇内存在多个储能冷板，每一个电池簇内的各个储能冷板的进水口和出水口分别汇聚在一起，形成每个电池簇内的储能冷板的进水汇集口和出水汇集口。
如图1，本发明一方面提出一种储能冷板余温并联回收利用装置，并联回收利用装置连接各电池簇内的储能冷板、生活用水换热装置1、地源换热装置2和空调换热装置3。
每个电池簇内的储能冷板的进水汇集口通过冷板循环水回水集分水器16与生活用水换热装置1的出水口、地源换热装置2的出水口和空调换热装置3的出水口连接；每个电池簇内的储能冷板的出水汇集口分别通过冷板循环水集分水器17、空调换热装置集分水器18和地源换热装置集分水器19与生活用水换热装置1的进水口、空调换热装置3的进水口和地源换热装置2的进水口连接。
生活用水换热装置利用储能冷板中的循环水与生活用水进行换热；地源换热装置利用储能冷板中的循环水与地源水进行换热；空调换热装置中储能冷板中的冷板循环水与冷冻水汇流后在地源热泵蒸发器中与制冷剂进行换热。
每个电池簇内的储能冷板的进水汇集口连接进水泵的出水口，进水泵的进水口连接循环水回水调节阀的一端，循环水回水调节阀的另一端连接冷板循环水回水集分水器16的分水口，冷板循环水回水集分水器16的集水口分别与生活用水换热装置1的出水口、地源换热装置2的出水口和空调换热装置3的出水口连接。
每个电池簇内的储能冷板的出水汇集口连接循环水三通阀的进口；
循环水三通阀的第一出口连接冷板循环水集分水器17的集水口，冷板循环水集分水器17的分水口与生活用水换热装置1的进水口连接；
循环水三通阀的第二出口连接换热系统三通阀的进口；
换热系统三通阀的第一出口连接空调换热装置集分水器18的集水口，空调换热装置集分水器18的出水口连接空调换热装置3的进水口；
换热系统三通阀的第二出口连接地源换热装置集分水器19的集水口，地源换热装置集分水器19的分水口连接地源换热装置2的进水口。
本实施例中，电池簇内的储能冷板的进水汇集口、电池簇内的储能冷板的出水汇集口、进水泵的数量、循环水回水调节阀的数量、循环水三通阀的数量、换热系统三通阀的数量与电池簇的数量一致。如图1所示，电池簇的数量为n，各电池簇对应编号依次为电池簇1#、电池簇2#、……、电池簇n#，每个电池簇对应一个储能冷板的进水汇集口、一个储能冷板的出水汇集口、一台进水泵、一套循环水回水调节阀、一套循环水三通阀、一套换热系统三通阀。
具体地，本发明实施例的并联回收利用装置中，如图1，电池簇1#内的储能冷板的进水汇集口连接电池簇1#的进水泵4的出水口，电池簇2#内的储能冷板的进水汇集口连接的电池簇2#进水泵5的出水口，以此类推，电池簇n#内的储能冷板的进水汇集口连接电池簇n#的进水泵6的出水口；电池簇1#的进水泵4的进水口连接电池簇1#的循环水回水调节阀13的一端，电池簇2#的进水泵5的进水口连接电池簇2#的循环水回水调节阀14的一端，以此类推，电池簇n#的进水泵6的进水口连接电池簇n#的循环水回水调节阀15的一端；电池簇1#的循环水回水调节阀13的另一端、电池簇2#的循环水回水调节阀14的另一端、……、电池簇n#的循环水回水调节阀15的另一端均连接冷板循环水回水集分水器16的分水口。
具体地，本发明实施例的并联回收利用装置中，如图1，电池簇1#内的储能冷板的出水汇集口连接电池簇1#的循环水三通阀7的进口，电池簇2内的储能冷板#的出水汇集口连接电池簇2#的循环水三通阀8的进口，以此类推，电池簇n#内的储能冷板的出水汇集口连接电池簇n#的循环水三通阀9的进口。
具体地，本发明实施例的并联回收利用装置中，如图1，电池簇1#的循环水三通阀7的第一出口、电池簇2#的循环水三通阀8的第一出口、……、电池簇n#的循环水三通阀9的第一出口均连接冷板循环水集分水器17的集水口。
具体地，本发明实施例的并联回收利用装置中，如图1，电池簇1#的循环水三通阀7的第二出口连接电池簇1#的换热系统三通阀10的进口，电池簇2#的循环水三通阀8的第二出口连接电池簇2#的换热系统三通阀11的进口，以此类推，电池簇n#的循环水三通阀9的第二出口连接电池簇n#的换热系统三通阀12的进口。
具体地，本发明实施例的并联回收利用装置中，如图1，电池簇1#的换热系统三通阀10的第一出口、电池簇2#的换热系统三通阀11的第一出口、……、电池簇n#的换热系统三通阀12的第一出口均连接空调换热装置集分水器18的集水口。
具体地，本发明实施例的并联回收利用装置中，如图1，电池簇1#的换热系统三通阀10的第二出口、电池簇2#的换热系统三通阀11的第二出口、……、电池簇n#的换热系统三通阀12的第二出口均连接地源换热装置集分水器19的集水口。
具体地，本发明实施例的并联回收利用装置中，如图1，通过冷板循环水集分水器17将冷板循环水进行汇聚后统一进行生活用水的换热，通过地源换热装置集分水器19将冷板循环水进行汇聚后统一进行地源的换热，还通过空调换热装置集分水器18将冷板循环水进行汇聚后统一进行空调冷冻水的换热。通过集分水箱将循环水先进行汇聚，再统一进行后续换热，使得循环水会平均地流到各个线路里面，通过支路管线上的排气阀、过滤器等，把杂物过滤，也可以灵活控制水流量、水速和内部气压，同时能够集中设置和管理水表，搭配单管多路，能够使材料成本降低，加快了施工时间，提升了效率。
如图2，生活用水换热装置1包括：第一开关阀，第一板式热交换器，生活用水集水器110，补水调节阀20，电加热器21，生活热水箱22，供排水三通阀23，排水开关阀。
如图2，在生活用水换热装置1的内部，生活用水换热装置1的冷板循环水进口与第一开关阀的一端连接，第一开关阀的另一端与第一板式热交换器的冷板循环水进口连接，第一板式热交换器的冷板循环水出口与生活用水集水器110的进水口连接，生活用水集水器110的出水口与生活用水换热装置1的冷板循环水出口连接。在第一板式热交换器内储能冷板中的冷板循环水与生活用水进行换热。
具体地，本发明实施例中，生活用水换热装置1的冷板循环水进口分别与电池簇1#的第一开关阀101的一端、电池簇2#的第一开关阀102的一端、……、电池簇#n的第一开关阀103的一端连接。电池簇1#的第一开关阀101的另一端与电池簇1#的第一板式热交换器104的冷板循环水进口连接，电池簇2#的第一开关阀102的另一端与电池簇2#的第一板式热交换器105的冷板循环水进口连接，以此类推，电池簇n#的第一开关阀103的另一端与电池簇n#的第一板式热交换器106的冷板循环水进口连接。
具体地，本发明实施例中，电池簇1#的第一板式热交换器104的冷板循环水出口、电池簇2#的第一板式热交换器105的冷板循环水出口、……、电池簇n#的第一板式热交换器106的冷板循环水出口均与生活用水集水器110的进水口连接。
生活用水换热装置1的生活用水出口与生活热水箱22的进水口连接；生活热水箱22的补水口通过电加热器21和补水调节阀20与生活用水换热装置1的生活用水进口连接；补水调节阀20的一端与电加热器21的一端共同连接补水水管；补水调节阀20的另一端与生活用水换热装置1的生活用水进口连接；电加热器21的另一端与生活热水箱22的补水口连接；生活热水箱22的供水口连接供排水三通阀23的进水口，供排水三通阀23的供水口连接用户。当用户有用水需求时，供排水三通阀23的供水口打开，将热水送至用户；若用户没有用水需求时，则供排水三通阀23的排水口打开，将多余水排出。
在生活用水换热装置1的内部，生活用水换热装置1的生活用水进口与第一板式热交换器的生活用水进水口连接，板式热交换器的生活用水出水口通过排水开关阀与生活用水换热装置1的生活用水出口连接。
具体地，本发明实施例中，生活用水换热装置1的生活用水进口分别与电池簇1#的第一板式热交换器104的生活用水进水口、电池簇2#的第一板式热交换器105的生活用水进水口、……、电池簇n#的第一板式热交换器106的生活用水进水口连接。电池簇1#的第一板式热交换器104的生活用水出水口通过电池簇1#的排水开关阀107与生活用水换热装置1的生活用水出口连接，电池簇2#的第一板式热交换器105的生活用水出水口通过电池簇2#的排水开关阀108与生活用水换热装置1的生活用水出口连接，以此类推，电池簇n#的第一板式热交换器106的生活用水出水口通过电池簇n#的排水开关阀109与生活用水换热装置1的生活用水出口连接。
如图1和3所示，地源换热装置包括：第二开关阀，第二板式热交换器，冷板循环水回水集水器215，地源水箱，地源水分水器213，地源水进水水泵，地源水进水止回阀，地源水出水集水器214。
在地源换热装置2内部，地源换热装置2的冷板循环水进口与第二开关阀的一端连接，第二开关阀的另一端与第二板式热交换器的冷板循环水进口连接，第二板式热交换器的冷板循环水出口与冷板循环水回水集水器215的集水口连接；冷板循环水回水集水器215的出水口与地源换热装置2的出水口连接。在第二板式热交换器内储能冷板中的冷板循环水与地源水进行换热。
具体地，本发明实施例中，地源换热装置2的冷板循环水进口分别与电池簇1#的第二开关阀201的一端、电池簇2#的第二开关阀202的一端、……、电池簇n#的第二开关阀203的一端连接。电池簇1#的第二开关阀201的另一端与电池簇1#的第二板式热交换器204的冷板循环水进口连接，电池簇2#的第二开关阀202的另一端与电池簇2#的第二板式热交换器205的冷板循环水进口连接，以此类推，电池簇n#的第二开关阀203的另一端均与电池簇n#的第二板式热交换器206的冷板循环水进口连接。电池簇1#的第二板式热交换器204的冷板循环水出口、电池簇2#的第二板式热交换器205的冷板循环水出口、……、电池簇n#的第二板式热交换器206的冷板循环水出口均与冷板循环水回水集水器215的集水口连接。
地源水箱的第一出水口与地源换热装置2内部的地源水分水器213的进水口连接；地源水分水器213的出水口与地源水进水水泵的进水口连接，地源水进水水泵的出水口与地源水进水止回阀的一端连接；地源水进水止回阀的另一端与第二板式热交换器的地源水进水口连接，第二板式热交换器的地源水出水口与地源水出水集水器214的集水口连接；地源水出水集水器214的出水口与地源换热装置2的地源水出口连接；地源换热装置2的地源水出口与地源水箱的第一进水口连接。
具体地，本发明实施例中，如图3，地源水分水器213的出水口分别与电池簇1#的地源水进水水泵210的进水口、电池簇2#的地源水进水水泵211的进水口、……、电池簇n#的地源水进水水泵212的进水口连接。电池簇1#的地源水进水水泵210的出水口与电池簇1#的地源水进水止回阀207的一端连接，电池簇2#的地源水进水水泵211的出水口与电池簇2#的地源水进水止回阀208的一端连接，以此类推，电池簇n#的地源水进水水泵212的出水口与电池簇n#的地源水进水止回阀209的一端连接。电池簇1#的地源水进水止回阀207的另一端与电池簇1#的第二板式热交换器204的地源水进水口连接，电池簇2#的地源水进水止回阀208的另一端与电池簇2#的第二板式热交换器205的地源水进水口连接，以此类推，电池簇n#的地源水进水止回阀209的另一端与电池簇n#的第二板式热交换器206的地源水进水口连接。电池簇1#的第二板式热交换器204的地源水出水口、电池簇2#的第二板式热交换器205的地源水出水口、……、电池簇n#的第二板式热交换器206的地源水出水口均与地源水出水集水器214的集水口连接。
如图1和4所示，空调换热装置包括：空调冷冻水及冷板循环水集水箱303，空调冷冻水回水开关阀301，空调末端313，第一调节阀304，第二调节阀308，第三调节阀309，地源热泵蒸发器307，第一止回阀302，第二止回阀305，供水水泵306，电子膨胀阀310，冷凝器312，压缩机311，地源水止回阀24，地源水水泵26，地源水开关阀25，地源水箱。
在空调换热装置3的内部，空调换热装置3的进水口与空调冷冻水及冷板循环水集水箱303的第一集水口连接，空调冷冻水及冷板循环水集水箱303的第二集水口通过空调冷冻水回水开关阀301与空调末端313的出水口连接；空调冷冻水及冷板循环水集水箱303的出水口通过第一调节阀304与地源热泵蒸发器307的进水口连接；地源热泵蒸发器307的出水口通过第二调节阀308和第三调节阀309与空调换热装置3的出水口连接。
空调末端313的进水口依次通过第一止回阀302、供水水泵306和第二止回阀305，并且空调末端的进水口还与第二调节阀308和第三调节阀309连接。
地源热泵蒸发器307的进气口通过电子膨胀阀310与冷凝器312的出气口连接；地源热泵蒸发器307的出气口通过压缩机311与冷凝器312进气口连接。
冷凝器312的进水口依次通过地源水止回阀24、地源水水泵26和地源水开关阀25与地源水箱的第二出水口连接；冷凝器312的出水口与地源水箱的第二进水口连接。
本发明另一方面提出一种储能冷板余温并联回收利用系统的控制方法，利用储能冷板余温并联回收利用系统而实现，控制方法包括：
步骤1，采集各电池簇的运行状态；当电池簇处于运行状态时，从电池管理系统获取储能冷板温度；当储能冷板温度不在电池簇最佳工作温度区间内时，则进入步骤2。
进一步，步骤1中，当电池簇处于未运行状态时，或者当电池簇处于运行状态且储能冷板温度在电池簇最佳工作温度区间内时，则循环执行步骤1。
电池管理系统测量得到的是电芯的温度，但是电芯和储能冷板的间距极小，电芯的热量会通过导热硅胶直接传输给储能冷板，因此可以认为成电芯和储能冷板的温度相等。因此，从电池管理系统获取电芯的温度作为储能冷板温度。
储能冷板是设置在电池模组下表面内的一块3.5mm厚度左右的一个导热板，内部有很多盘绕的U型冷板循环水管道，随着水流的温度，会带走储能冷板上方电芯散发出来的热量。在电池工作时，电芯处于发热状态，因此储能冷板也会较热，余热回收利用装置启动后，使冷却后的冷板循环水带走储能冷板内的热量，因此在电池簇工作情况下，冷板循环水会比储能冷板温度偏高或偏低，因此使用储能冷板的温度是否在电池簇最佳工作温度区间内进行判断，更贴近电芯实际运行情况。
步骤2，当储能冷板温度大于电池簇最佳工作温度区间的上限温度值时，从储能能量管理系统获取储能系统的运行容量，其中多个电池簇构成一个储能系统；当储能系统的运行容量大于设定的容量限值时，检测有无空调使用需求，若检测到空调使用需求，则进入步骤4，否则进入步骤3；当储能系统的运行容量不大于设定的容量限值时，则进入步骤5。
值得注意的是，步骤2中设定的容量限值根据运行工况进行调节，本发明优选实施例中设置为储能系统的总容量的30％是一种非限制性的较优选择，所属领域技术人员可以根据运行工况、温度限定等需求进行调节。
步骤3，控制处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水进入生活用水换热装置中，冷板循环水与生活用水进行换热；换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中。
具体地，步骤3包括：
步骤3.1，开启循环水三通阀、循环水回水调节阀；开启补水调节阀；开启生活用水换热装置内部的第一开关阀；
步骤3.2，启动进水泵，使得处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水先汇集至冷板循环水集分水器后，再进入生活用水换热装置中；同时，生活用水通过补水调节阀进入生活用水换热装置中；
步骤3.3，在生活用水换热装置中，储能冷板中的冷板循环水和生活用水在第一板式热交换器中换热，为冷板循环水降温；
进一步，步骤3.3中，当储能冷板中的冷板循环水温度无法满足生活用水温度需求时，即冷板循环水与补水调节阀进来的生活用水的换热能力不足，开启电热水器接加热生活热水箱中的生活用水。
步骤3.4，换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；加热后的生活用水送至用户。
步骤4，控制处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水进入空调换热装置中，冷板循环水与空调末端的冷冻水汇流后，在地源热泵蒸发器中与制冷剂进行换热；换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；
具体地，步骤4包括：
步骤4.1，开启循环水三通阀、换热系统三通阀、循环水回水调节阀；开启空调换热装置内部的空调冷冻水回水开关阀、第一调节阀、地源水止回阀、地源水开关阀；
步骤4.2，启动进水泵和地源水水泵，使得处于运行状态的电池簇所对应的储能冷板中的冷板循环水经空调换热装置集分水器进入空调换热装置中；同时，地源水进入空调换热装置中；
步骤4.3，在空调换热装置中，冷板循环水与空调末端的冷冻水汇流后进入空调冷冻水及冷板循环水集水箱中，通过第一调节阀进入地源热泵蒸发器中与制冷剂进行换热；同时，开启第二调节阀、第一止回阀、第二止回阀，启动供水水泵，冷冻水进入空调末端；
步骤4.4，换热后，储能冷板中的冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；空调末端中换热后的冷冻水与房间内热空气进行换热。
步骤5，控制处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水进入地源换热装置中，冷板循环水与地源水进行换热；换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中。
具体地，步骤5包括：
步骤5.1，开启循环水三通阀、换热系统三通阀、循环水回水调节阀；开启地源换热装置内部的第二开关阀、地源水进水止回阀；
步骤5.2，启动进水泵和地源水进水水泵，使得处于运行状态的电池簇所对应的储能冷板中的冷板循环水先汇集至地源换热系统集分水器后，再进入地源换热装置中；同时，地源水进入地源换热装置中；
步骤5.3，在地源换热装置中，冷板循环水与地源水在第二板式热交换器中换热，为冷板循环水降温；
步骤5.4，换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；换热后的地源水经地源水出水集水器汇集后，重新排回地源。
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 (14)

1.一种储能冷板余温并联回收利用系统，其特征在于：
所述并联回收利用系统连接电池簇内的储能冷板、生活用水换热装置、地源换热装置和空调换热装置；每个电池簇内的储能冷板的进水汇集口通过冷板循环水回水集分水器与生活用水换热装置的出水口、地源换热装置的出水口和空调换热装置的出水口连接；每个电池簇内的储能冷板的出水汇集口通过冷板循环水集分水器与生活用水换热装置的进水口连接、通过空调换热装置集分水器与空调换热装置的进水口连接、通过地源换热装置集分水器与地源换热装置的进水口连接；生活用水换热装置利用储能冷板中的冷板循环水与生活用水进行换热；地源换热装置利用储能冷板中的冷板循环水与地源水进行换热；空调换热装置中储能冷板中的冷板循环水与冷冻水汇流后在地源热泵蒸发器中与制冷剂进行换热。
2.根据权利要求1所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统，其特征在于：
每个电池簇内的储能冷板的进水汇集口连接进水泵的出水口，进水泵的进水口连接循环水回水调节阀的一端，循环水回水调节阀的另一端连接冷板循环水回水集分水器的分水口，冷板循环水回水集分水器的集水口分别与生活用水换热装置的出水口、地源换热装置的出水口和空调换热装置的出水口连接。
3.根据权利要求2所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统，其特征在于：
每个电池簇内的储能冷板的出水汇集口连接循环水三通阀的进口；
循环水三通阀的第一出口连接冷板循环水集分水器的集水口，冷板循环水集分水器的分水口与生活用水换热装置的进水口连接；
循环水三通阀的第二出口连接换热系统三通阀的进口；
换热系统三通阀的第一出口连接空调换热装置集分水器的集水口，空调换热装置集水器的分水口连接空调换热装置的进水口；
换热系统三通阀的第二出口连接地源换热装置集分水器的集水口，地源换热装置集分水器的分水口连接地源换热装置的进水口。
4.根据权利要求3所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统，其特征在于：
电池簇内的储能冷板的进水汇集口、电池簇内的储能冷板的出水汇集口、进水泵的数量、循环水回水调节阀的数量、循环水三通阀的数量、换热系统三通阀的数量与电池簇的数量一致。
5.根据权利要求1所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统，其特征在于：
生活用水换热装置包括：第一开关阀，第一板式热交换器，生活用水集水器，补水调节阀，电加热器，生活热水箱，供排水三通阀，排水开关阀；
在生活用水换热装置的内部，生活用水换热装置的冷板循环水进口与第一开关阀的一端连接，第一开关阀的另一端与第一板式热交换器的冷板循环水进口连接，第一板式热交换器的冷板循环水出口与生活用水集水器的进水口连接，生活用水集水器的出水口与生活用水换热装置的冷板循环水出口连接；在第一板式热交换器内储能冷板中的冷板循环水与生活用水进行换热；
生活用水换热装置的生活用水出口与生活热水箱的进水口连接；生活热水箱的补水口通过电加热器和补水调节阀与生活用水换热装置的生活用水进口连接；
补水调节阀的一端与电加热器的一端共同连接补水水管；补水调节阀的另一端与生活用水换热装置的生活用水进口连接；电加热器的另一端与生活热水箱的补水口连接；生活热水箱的供水口连接供排水三通阀的进水口，供排水三通阀的供水口连接用户；
生活用水换热装置的生活用水进口与第一板式热交换器生活用水进口连接，第一板式热交换器生活用水出口通过排水开关阀与生活用水换热装置的生活用水出口连接。
6.根据权利要求1所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统，其特征在于：
地源换热装置包括：第二开关阀，第二板式热交换器，冷板循环水回水集水器，地源水箱，地源水分水器，地源水进水水泵，地源水进水止回阀，地源水出水集水器；
在地源换热装置内部，地源换热装置的冷板循环水进口与第二开关阀的一端连接，第二开关阀的另一端与第二板式热交换器的冷板循环水进口连接，第二板式热交换器的冷板循环水出口与冷板循环水回水集水器的集水口连接；冷板循环水回水集水器的出水口与地源换热装置的出水口连接；在第二板式热交换器内储能冷板中的冷板循环水与地源水进行换热；
地源水箱的第一出水口与地源换热装置内部的地源水分水器的进水口连接；地源水分水器的出水口与地源水进水水泵的进水口连接，地源水进水水泵的出水口与地源水进水止回阀的一端连接；地源水进水止回阀的另一端与第二板式热交换器的地源水进口连接，第二板式热交换器的地源水出口与地源水出水集水器的集水口连接；地源水出水集水器的出水口与地源换热装置的地源水出口连接；地源换热装置的地源水出口与地源水箱的第一进水口连接。
7.根据权利要求1所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统，其特征在于：
空调换热装置包括：空调冷冻水及冷板循环水集水箱，空调冷冻水回水开关阀，空调末端，第一调节阀，第二调节阀，第三调节阀，地源热泵蒸发器，第一止回阀，第二止回阀，供水水泵，电子膨胀阀，冷凝器，压缩机，地源水止回阀，地源水水泵，地源水开关阀，地源水箱；
空调换热装置的进水口与空调冷冻水及冷板循环水集水箱的第一集水口连接，空调冷冻水及冷板循环水集水箱的第二集水口通过空调冷冻水回水开关阀与空调末端的出水口连接；
空调冷冻水及冷板循环水集水箱的出水口通过第一调节阀与地源热泵蒸发器的进水口连接；地源热泵蒸发器的出水口通过第二调节阀和第三调节阀与空调换热装置的出水口连接；在地源热泵蒸发器中储能冷板中的冷板循环水与空调末端的冷冻水汇流后与制冷剂进行换热；
空调末端的进水口依次通过第一止回阀、供水水泵和第二止回阀，并且空调末端的进水口还与第二调节阀、第三调节阀连接；
地源热泵蒸发器的进气口通过电子膨胀阀与冷凝器的出气口连接；地源热泵蒸发器的出气口通过压缩机与冷凝器进气口连接；
冷凝器的进水口依次通过地源水止回阀、地源水水泵和地源水开关阀与地源水箱的第二出水口连接；冷凝器的出水口与地源水箱的第二进水口连接。
8.一种储能冷板余温并联回收利用系统的控制方法，利用权利要求1至7任一项所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统而实现，其特征在于：
所述控制方法包括：
步骤1，采集各电池簇的运行状态；当电池簇处于运行状态时，从电池管理系统获取储能冷板温度；当储能冷板温度不在电池簇最佳工作温度区间内时，则进入步骤2；
步骤2，当储能冷板温度大于电池簇最佳工作温度区间的上限温度值时，从储能能量管理系统获取储能系统的运行容量，其中多个电池簇构成一个储能系统；当储能系统的运行容量大于设定的容量限值时，检测有无空调使用需求，若检测到空调使用需求，则进入步骤4，否则进入步骤3；当储能系统的运行容量不大于设定的容量限值时，则进入步骤5；
步骤3，控制处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水进入生活用水换热装置中，冷板循环水与生活用水进行换热；换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；
步骤4，控制处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水进入空调换热装置中，冷板循环水与空调末端的冷冻水汇流后，在地源热泵蒸发器中与制冷剂进行换热；换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；
步骤5，控制处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水进入地源换热装置中，冷板循环水与地源水进行换热；换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中。
9.根据权利要求8所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统的控制方法，其特征在于：
步骤1中，当电池簇处于未运行状态时，或者当电池簇处于运行状态且储能冷板温度在电池簇最佳工作温度区间内时，则循环执行步骤1。
10.根据权利要求8所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统的控制方法，其特征在于：
步骤2中，设定的容量限值根据运行工况进行调节，为储能系统的总容量的30％。
11.根据权利要求8所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统的控制方法，其特征在于：
步骤3包括：
步骤3.1，开启循环水三通阀、循环水回水调节阀；开启补水调节阀；开启生活用水换热装置内部的第一开关阀；
步骤3.2，启动进水泵，使得处于运行状态的电池簇内的储能冷板中的冷板循环水先汇集至冷板循环水集分水器后，再进入生活用水换热装置中；同时，生活用水通过补水调节阀进入生活用水换热装置中；
步骤3.3，在生活用水换热装置中，储能冷板中的冷板循环水和生活用水在第一板式热交换器中换热，为冷板循环水降温；
步骤3.4，换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；加热后的生活用水送至用户。
12.根据权利要求8所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统的控制方法，其特征在于：
步骤3.3中，当储能冷板中的冷板循环水温度无法满足生活用水温度需求时，即冷板循环水与补水调节阀进来的生活用水的换热能力不足，开启电加热器直接加热生活热水箱中的生活用水。
13.根据权利要求8所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统的控制方法，其特征在于：
步骤4包括：
步骤4.1，开启循环水三通阀、换热系统三通阀、循环水回水调节阀；开启空调换热装置内部的空调冷冻水回水开关阀、第一调节阀、地源水止回阀、地源水开关阀；
步骤4.2，启动进水泵和地源水水泵，使得处于运行状态的电池簇所对应的储能冷板中的冷板循环水经空调换热装置集分水器进入空调换热装置中；同时，地源水进入空调换热装置中；
步骤4.3，在空调换热装置中，冷板循环水与空调末端的冷冻水汇流后进入空调冷冻水及冷板循环水集水箱中，通过第一调节阀进入地源热泵蒸发器中与制冷剂进行换热；同时，开启第二调节阀、第一止回阀、第二止回阀，启动供水水泵，冷冻水进入空调末端；
步骤4.4，换热后，储能冷板中的冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；空调末端中换热后的冷冻水与房间内热空气进行换热。
14.根据权利要求8所述的一种储能冷板余温并联回收利用系统的控制方法，其特征在于：
步骤5包括：
步骤5.1，开启循环水三通阀、换热系统三通阀、循环水回水调节阀；开启地源换热装置内部的第二开关阀、地源水进水止回阀；
步骤5.2，启动进水泵和地源水进水水泵，使得处于运行状态的电池簇所对应的储能冷板中的冷板循环水先汇集至地源换热系统集分水器后，再进入地源换热装置中；同时，地源水进入地源换热装置中；
步骤5.3，在地源换热装置中，冷板循环水与地源水在第二板式热交换器中换热，为冷板循环水降温；
步骤5.4，换热后，冷板循环水的温度降低，并回流至对应的电池簇内的储能冷板中；换热后的地源水经地源水出水集水器汇集后，重新排回地源。
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