CN117497911B - 光伏储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光伏储能系统。光伏储能系统包括：储能箱体，包括墙体和位于墙体外侧的保温层；储能组件，位于储能箱体内，储能组件包括至少一个储能电池；液冷组件，包括液冷回路和设置于液冷回路的流体动力构件，沿冷却液的流动方向，储能组件和墙体依次布置在液冷回路上，以将储能组件的热量传递至墙体；风冷组件，用于接收墙体的热量并将热量排出储能箱体。本发明的技术方案解决了现有技术中的光伏储能系统未发挥建筑体的优势以及能量损耗大的问题。

Description

光伏储能系统

技术领域

本发明涉及光伏储能技术领域，具体而言，涉及一种光伏储能系统。

背景技术

目前，国内储能电池的应用场景通常以集装箱式储能为主，集装箱式储能一般由储能电池系统、监控系统、电池管理单元、专用消防系统、专用空调、储能变流器及隔离变压器组成，并最终集成在一个40英尺的集装箱内，此种储能集装箱集成程度高，便于现场快速安装。但是，储能集装箱存在自重大、难以运输、装卸困难、集装箱造价高、且物流费用高、集装箱间需预留叉车位置从而占地面积大等问题。

站房式储能则是一种新式的储能电池应用场景，即通过修建一个房屋建筑，专门用于堆放储能电池，同时屋顶还可以安装光伏组件，光伏不但可以发电后就地将电能存储至储能电池内，而且光伏组件还可以取代建筑的屋顶，降低建筑成本；同时，站房式储能用建筑取代了集装箱，防水效率更好，空间利用率更高，储能电池可以以小单元运输和堆放，同时可以沿着高度方向堆砌更多的电池，从而可以提高储能电池的空间能量密度；但是当前的站房式储能存在以下几个问题：

1、建筑起到了集装箱功能相同的防水作用，且尺寸上更容易拓展，但是，光储结构与建筑并未充分结合，未发挥建筑体的优势；

2、若采用传统的液冷方式对储能电池进行冷却，则需要消耗大量的能量，能量损耗大。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种光伏储能系统，以解决现有技术中的光伏储能系统未发挥建筑体的优势以及能量损耗大的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种光伏储能系统，包括：储能箱体，包括墙体和位于墙体外侧的保温层；储能组件，位于储能箱体内，储能组件包括至少一个储能电池；液冷组件，包括液冷回路和设置于液冷回路的流体动力构件，沿冷却液的流动方向，储能组件和墙体依次布置在液冷回路上，以将储能组件的热量传递至墙体；风冷组件，用于接收墙体的热量并将热量排出储能箱体。

进一步地，储能箱体还包括盖设于墙体的顶部，顶部由光伏组件构成，光伏组件布置在液冷回路上。

进一步地，液冷回路包括并联设置的两个支管路和与两个支管路连接的主管路，储能组件和光伏组件分别与两个支管路对应设置，流体动力构件用于将主管路内的冷却液泵送至两个支管路。

进一步地，主管路包括依次相连通的多个管段，多个管段平行或呈夹角布置，多个管段中的第一个管段与两个支管路连通，多个管段中的最后一个管段与流体动力构件连通。

进一步地，光伏储能系统还包括：控制阀，设置于液冷回路，控制阀具有与液冷回路连通的出口端；喷淋构件，位于储能组件的上方，喷淋构件的进口与出口端连通，喷淋构件的出口朝向储能组件设置。

进一步地，储能箱体设置于地面，储能箱体上设有出风口，风冷组件包括：风扇，设置于出风口，风扇用于在储能箱体内形成负压；进风管，埋设于地下，进风管的进风端与储能箱体的外部连通，进风管的出风端与储能箱体内部连通，且出风端和风扇分别位于储能箱体内部的两侧。

进一步地，风冷组件还包括设置于墙体的导热构件，导热构件的一端穿设于墙体，导热构件的另一端伸出墙体并延伸至风扇和出风端之间。

进一步地，储能组件包括多个储能电池，自出风端至风扇，多个储能电池依次布置；和/或，导热构件包括多个散热翅片，自出风端至风扇，多个散热翅片依次布置。

进一步地，储能箱体上设有两个出风口，光伏储能系统包括两个风冷组件，沿储能箱体的周向，风扇和出风端交替设置。

进一步地，液冷回路上设有温度检测构件，温度检测构件位于墙体和流体动力构件之间；光伏储能系统还包括控制装置，风冷组件和温度检测构件均与控制装置控制连接。

应用本发明的技术方案，在墙体的外侧设置保温层，可以隔绝墙体外部的热量，使墙体与储能箱体内部的温度相近且低于储能组件的温度，本实施例通过将墙体和储能组件设置在液冷回路上，且墙体位于储能组件的下游，可以利用墙体对与储能组件换热后的冷却液进行冷却，以将墙体作为液冷回路的冷却装置，并且墙体将热量排入储能箱体内，通过风冷组件将热量排出储能箱体，从而降低冷却液的温度，这样，充分利用了墙体温度较低以及散热的优势，将光储与建筑结合，不仅利用了建筑体的优势，而且相对于现有技术中需额外设置制冷机而言，本实施例还能够降低能耗。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了本发明的光伏储能系统的实施例的结构示意图（其中，示出了流体动力构件和液冷回路）；

图2示出了图1的光伏储能系统的结构示意图（其中，示出了进风管）；

图3示出了图1的光伏储能系统的储能箱体的内部俯视图；

图4示出了图1的光伏储能系统的散热原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

11、墙体；12、顶部；21、储能组件；22、流体动力构件；30、液冷回路；31、主管路；32、支管路；50、风冷组件；51、风扇；52、进风管；53、导热构件；55、出风端；57、控制装置；71、控制阀；72、喷淋构件；73、电磁阀。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要说明的是，本发明的实施例中，墙体11外侧设有保温层，可以保证储能箱体内温度为25℃~35℃，而储能电池在夏天的工作温度可高达50℃-60℃，光伏组件在夏天的工作温度可高达70℃~80℃。

需要说明的是，本发明的实施例中，光伏储能系统主要为站房式光伏储能系统。

如图1至图4所示，本发明的实施例提供了一种光伏储能系统。光伏储能系统包括储能箱体、储能组件21、液冷组件和风冷组件50。其中，储能箱体包括墙体11和位于墙体11外侧的保温层；储能组件21位于储能箱体内，储能组件21包括至少一个储能电池；液冷组件包括液冷回路30和设置于液冷回路30的流体动力构件22，沿冷却液的流动方向，储能组件21和墙体11依次布置在液冷回路30上，以将储能组件21的热量传递至墙体11；风冷组件50用于接收墙体11的热量并将热量排出储能箱体。

上述技术方案中，在墙体11的外侧设置保温层，可以隔绝墙体11外部的热量，使墙体11与储能箱体内部的温度相近且低于储能组件21的温度，本实施例通过将墙体11和储能组件21设置在液冷回路30上，且墙体11位于储能组件21的下游，可以利用墙体11对与储能组件21换热后的冷却液进行冷却，以将墙体11作为液冷回路30的冷却装置，并且墙体11将热量排入储能箱体内，通过风冷组件50将热量排出储能箱体，从而降低冷却液的温度，这样，充分利用了墙体11温度较低以及散热的优势，将光储与建筑结合，不仅利用了建筑体的优势，而且相对于现有技术中需额外设置制冷机而言，本实施例还能够降低能耗。

具体地，本发明的实施例中，墙体11与液冷回路30为接触式散热，区别于通过空气非接触式散热，这样，墙体11可以快速吸收液冷回路30内的热量，并将热量排入储能箱体内，然后低温的冷却液通过流体动力构件22循环至储能组件21，且储能箱体内的热量可以通过风冷组件50排出。

优选地，本发明的实施例中，流体动力构件22为循环泵。循环泵采用地源热泵系统，通过与地下冷量进行交换，可以大幅度降低能量使用。

需要说明的是，本发明的实施例中的墙体11采用导热性高的材料制成。

需要说明的是，本发明的实施例中，在墙体11的外侧设置保温层，可以避免外部温度影响墙体11的冷却效果。

如图1所示，本发明的实施例中，储能箱体还包括盖设于墙体11的顶部12，顶部12由光伏组件构成，光伏组件布置在液冷回路30上。

通过上述设置，液冷回路30不仅可以对储能组件21进行降温，还可以对光伏组件进行降温。

具体地，如图1所示，本发明的实施例中，沿冷却液的流动方向，流体动力构件22、储能电池组件、光伏组件和墙体11依次布置于液冷回路30。

如图1所示，本发明的实施例中，液冷回路30包括并联设置的两个支管路32和与两个支管路32连接的主管路31，储能组件21和光伏组件分别与两个支管路32对应设置，流体动力构件22用于将主管路31内的冷却液泵送至两个支管路32。

通过上述设置，两个支管路32分别与储能组件21和光伏组件对应设置，可以分别对储能组件21和光伏组件进行降温，且互不干扰，这样，可以保证对储能组件21和光伏组件较好的降温效果。

具体地，本发明的实施例中，循环泵为每个储能电池和光伏组件设置独立的液冷回路，冷却液从循环泵的出水口流出，通过两个支管路32分别进入储能电池和光伏组件内，对储能电池和光伏组件进行降温，从而使储能电池和光伏组件可以在适当的工作温度内工作，然后冷却液再通过主管路31穿过墙体11，通过墙体11的高效散热性对被加热的冷却液进行降温，冷却后的冷却液回流至循环泵内。

具体地，本发明的实施例中，主管路31包括依次相连通的多个管段，多个管段平行或呈夹角布置，多个管段中的第一个管段与两个支管路32连通，多个管段中的最后一个管段与流体动力构件22连通。

通过上述设置，可以增加冷却液在墙体11内的行走路径，从而达到良好的降温效果，且将储能电池和光伏组件的热量通过墙体11排入储能箱体内并通过风冷组件50散热。

优选地，本发明的实施例中，主管路31为蛇形管道，且墙体11与蛇形管道之间为接触式散热。

如图1所示，本发明的实施例中，光伏储能系统还包括控制阀71和喷淋构件72。其中，控制阀71设置于液冷回路30，控制阀71具有与液冷回路30连通的出口端；喷淋构件72位于储能组件21的上方，喷淋构件72的进口与出口端连通，喷淋构件72的出口朝向储能组件21设置。

通过上述设置，当储能组件发生火灾时，可以通过打开控制阀71的出口端来打开喷淋构件，从而对储能组件进行消防冷却。

优选地，本发明的实施例中，控制阀71为电磁三通阀，电磁三通阀的一个出口端与喷淋构件72连通。

优选地，本发明的实施例中，控制阀71设置在两个支管路32与主管路31的连接处，喷淋构件72优选为喷淋嘴。

具体地，本发明的实施例的光伏储能系统的集成度较高，在墙体11的上方设置光伏组件，在通过冷却液对光伏组件冷却的同时，冷却液可通过喷淋嘴直接从上方对下方的储能电池进行消防，充分利用了光储上下位置的优势，无需重新铺设消防管路，集成度更高。

如图1至图3所示，本发明的实施例中，储能箱体设置于地面，储能箱体上设有出风口，风冷组件50包括风扇51和进风管52。其中，风扇51设置于出风口，风扇51用于在储能箱体内形成负压；进风管52埋设于地下，进风管52的进风端与储能箱体的外部连通，进风管52的出风端55与储能箱体的内部连通，且出风端55和风扇51分别位于储能箱体内部的两侧。

上述技术方案中，将进风管52埋入地下，可以充分利用地下土壤温度低的优势，对进风管52内的空气进行降温，风扇51将储能箱体内的高温空气往储能箱体外排，从而使储能箱体内形成负压，进而使储能箱体外的空气通过埋入地下的低温进风管52进入储能箱体内，因进风管52内的温度要远低于室温，因此，吸入室内的空气可有效为室内降温，这样，可以大幅度降低液冷的能量损耗。

优选地，本发明的实施例中，风扇51为排气扇，可以将储能箱体内的气体排出储能箱体外形成负压。

需要说明的是，本发明的实施例中，在地下埋有进风管52，进风管52内的气温受到地下土壤的影响，地下土壤与地表距离远且受地下水影响，温度要远低于室温。

需要说明的是，本发明的实施例中，液冷与风冷相结合，设置风扇51，不仅可以避免储能箱体内局部温度过高，还可以调整风扇风速对温度过高的液冷回路30降温，以提高液冷回路30的散热效果。

如图3所示，本发明的实施例中，风冷组件50还包括设置于墙体11的导热构件53，导热构件53的一端穿设于墙体11，导热构件53的另一端伸出墙体11并延伸至风扇51和出风端55之间。

通过上述设置，出风端55进入的冷却风可直接吹向导热构件53，从而进一步提高液冷回路30的冷却效果。

如图3所示，本发明的实施例中，储能组件21包括多个储能电池，自出风端55至风扇51，多个储能电池依次布置。这样，出风端55吹出的冷风不仅可以对墙体11进行散热，还可以对储能电池进行散热。

具体地，本发明的实施例中，且喷淋构件72为多个，多个喷淋构件72与多个储能电池一一对应设置，当储能电池发生火灾，其上方的喷淋构件72喷出冷却液对相应的储能电池进行定点消防。

如图3所示，本发明的实施例中，导热构件53包括多个散热翅片，自出风端55至风扇51，多个散热翅片依次布置。这样，可以增加散热面积，从而增加散热效果。

如图3和图4所示，本发明的实施例中，储能箱体上设有两个出风口，光伏储能系统包括两个风冷组件50，沿储能箱体的周向，风扇51和出风端55交替设置。

通过上述设置，可以促进储能箱体内的空气流动，避免储能箱体内的储能组件和光伏组件因空气不流通形成热聚集而导致电池设备的损坏，同时还可以对位于储能箱体内的储能变流器进行冷却。

如图1所示，本发明的实施例中，液冷回路30上设有温度检测构件，温度检测构件位于墙体11和流体动力构件22之间；光伏储能系统还包括控制装置57，风冷组件50和温度检测构件均与控制装置57控制连接。

通过上述设置，当温度检测构件检测到经墙体11降温后的液冷回路30的温度过高时，控制装置57增大风冷组件50的风扇51的功率，以通过散热翅片加速对液冷回路30进行降温，从而降低冷却液的温度，以实现更好地降温。

具体地，本发明的实施例中，光伏组件和多个储能电池上均设有温度传感器，且各温度传感器与控制装置57控制连接，两个支管路32上均设有与控制装置控制连接的电磁阀73，控制装置57通过光伏组件和储能电池上的温度传感器采集储能电池和光伏组件的温度，控制装置57不仅可以根据温度传感器监控储能电池和光伏组件的温度状态，以通过控制电磁阀73的开度来控制冷却液的流速，还可以通过温度传感器找出发生火灾的储能电池的位置（即当某个储能电池的温度高于设定值时，则认定为此储能电池发生火灾），从而使控制装置57控制控制阀71打开出口端，以使喷淋构件对发生火灾的储能电池进行消防。

具体地，本发明的实施例中，多个储能电池上均设有烟雾传感器，烟雾传感器与控制装置57控制连接，以监测储能电池的状态。控制装置57可以根据烟雾传感器检测到的储能电池的状态来控制控制阀71的开闭，以在储能电池发生火灾时对其进行消防。

具体地，本发明的实施例中，光伏储能系统包括两个储能组件21、两个光伏组件、与两个储能组件21对应设置的两个液冷回路30以及与两个储能组件21对应设置的两个控制阀71和两个喷淋构件72，两个光伏组件与两个液冷回路30对应设置。其中，每个储能组件包括多个储能电池，这样，可以使多个储能电池在储能箱体内沿着长度和宽度方向阵列布置。

需要说明的是，本发明的实施例中，通过控制电磁阀73的开度可以实现储能电池和光伏组建的温度闭环控制，此时，冷却液的流动路径为：循环泵→储能电池、光伏组件→汇流至墙体11内的主管路31→循环泵。

需要说明的是，本发明的实施例中，控制装置根据发生火灾的储能电池的位置，控制电磁三通阀，改变冷却液的流动路径，打开储能电池上方的喷淋嘴，对储能电池进行消防，此时冷却液流动路径为：循环泵→储能电池、光伏组件→喷淋嘴。

需要说明的是，本发明的实施例的光伏储能系统，用光伏组件充当屋顶，充分利用了墙体11的散热，并利用地下冷量来实现降温，从而充分利用了建筑优势，降低了空调制冷成本。

需要说明的是，本发明的实施例的光伏储能系统，墙体11通过液冷回路30对光伏组件和储能组件进行降温，可大幅度降低循环泵的运行功率，提高储能电池的能量利用率；同时，储能箱体内还设有风扇51，可通过风扇51对温度过高的液冷回路30进行降温；并且在建筑上方建设光伏组件，在通过冷却液对光伏组件冷却的同时，冷却液可通过喷淋嘴直接从上方对下方的储能电池进行消防，充分利用了光储上下位置的优势，无需重新铺设消防管路，集成度更高。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：在墙体的外侧设置保温层，可以隔绝墙体外部的热量，使墙体与储能箱体内部的温度相近且低于储能组件的温度，本实施例通过将墙体和储能组件设置在液冷回路上，且墙体位于储能组件的下游，可以利用墙体对与储能组件换热后的冷却液进行冷却，以将墙体作为液冷回路的冷却装置，并且墙体将热量排入储能箱体内，通过风冷组件将热量排出储能箱体，从而降低冷却液的温度，这样，充分利用了墙体温度较低以及散热的优势，将光储与建筑结合，不仅利用了建筑体的优势，而且相对于现有技术中需额外设置制冷机而言，本实施例还能够降低能耗。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种光伏储能系统，其特征在于，包括：

储能箱体，包括墙体（11）和位于所述墙体（11）外侧的保温层；

储能组件（21），位于所述储能箱体内，所述储能组件（21）包括至少一个储能电池；

液冷组件，包括液冷回路（30）和设置于所述液冷回路（30）的流体动力构件（22），沿冷却液的流动方向，所述储能组件（21）和所述墙体（11）依次布置在所述液冷回路（30）上，以将所述储能组件（21）的热量传递至所述墙体（11）；

风冷组件（50），用于接收所述墙体（11）的热量并将所述热量排出所述储能箱体；

所述光伏储能系统还包括：

控制阀（71），设置于所述液冷回路（30），所述控制阀（71）具有与所述液冷回路（30）连通的出口端；

喷淋构件（72），位于所述储能组件（21）的上方，所述喷淋构件（72）的进口与所述出口端连通，所述喷淋构件（72）的出口朝向所述储能组件（21）设置。

2.根据权利要求1所述的光伏储能系统，其特征在于，所述储能箱体还包括盖设于所述墙体（11）的顶部（12），所述顶部（12）由光伏组件构成，所述光伏组件布置在所述液冷回路（30）上。

3.根据权利要求2所述的光伏储能系统，其特征在于，所述液冷回路（30）包括并联设置的两个支管路（32）和与两个所述支管路（32）连接的主管路（31），所述储能组件（21）和所述光伏组件分别与两个所述支管路（32）对应设置，所述流体动力构件（22）用于将所述主管路（31）内的冷却液泵送至两个所述支管路（32）。

4.根据权利要求3所述的光伏储能系统，其特征在于，所述主管路（31）包括依次相连通的多个管段，多个管段平行或呈夹角布置，多个所述管段中的第一个所述管段与两个所述支管路（32）连通，多个所述管段中的最后一个所述管段与所述流体动力构件（22）连通。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光伏储能系统，其特征在于，所述储能箱体设置于地面，所述储能箱体上设有出风口，所述风冷组件（50）包括：

风扇（51），设置于所述出风口，所述风扇（51）用于在所述储能箱体内形成负压；

进风管（52），埋设于地下，所述进风管（52）的进风端与所述储能箱体的外部连通，所述进风管（52）的出风端（55）与所述储能箱体的内部连通，且所述出风端（55）和所述风扇（51）分别位于所述储能箱体内部的两侧。

6.根据权利要求5所述的光伏储能系统，其特征在于，所述风冷组件（50）还包括设置于所述墙体（11）的导热构件（53），所述导热构件（53）的一端穿设于所述墙体（11），所述导热构件（53）的另一端伸出所述墙体（11）并延伸至所述风扇（51）和所述出风端（55）之间。

7.根据权利要求6所述的光伏储能系统，其特征在于，所述储能组件（21）包括多个储能电池，自所述出风端（55）至所述风扇（51），多个所述储能电池依次布置；和/或，所述导热构件（53）包括多个散热翅片，自所述出风端（55）至所述风扇（51），多个所述散热翅片依次布置。

8.根据权利要求5所述的光伏储能系统，其特征在于，所述储能箱体上设有两个所述出风口，所述光伏储能系统包括两个风冷组件（50），沿所述储能箱体的周向，所述风扇（51）和所述出风端（55）交替设置。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的光伏储能系统，其特征在于，所述液冷回路（30）上设有温度检测构件，所述温度检测构件位于所述墙体（11）和所述流体动力构件（22）之间；

所述光伏储能系统还包括控制装置（57），所述风冷组件（50）和所述温度检测构件均与所述控制装置（57）控制连接。