CN117614147A - 一种集中式储能电站散热系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于储能技术领域,涉及一种集中式储能电站散热系统,包括:若干电池舱、若干电控舱、热泵储电系统和冷却液储蓄罐;一所述电池舱与一电控舱电气连接,且每个所述电控舱上均设置一液冷冷却系统,每个所述液冷冷却系统通过液冷管路与热泵储电系统连接,所述热泵储电系统通过液冷管路与所述冷却液储蓄罐,所述冷却液储蓄罐为所述热泵储电系统提供冷却液。其可以提高大规模集中式储能电站系统的运行效率。

Description

一种集中式储能电站散热系统
技术领域
本发明涉及一种集中式储能电站散热系统,属于储能技术领域。
背景技术
随着新能源装机的快速提升,储能产业也迎来了爆发式的增长。为缓解电网运行压力,电网侧大规模集中式储能电站的建设需求也日益强烈。在储能系统的散热方案设计上,已逐渐由原来的风冷散热方案向液冷散热方案转变,主要是因为后者能够带来更精准的温控和更高的安全性,但液冷的散热方案当前在储能系统中主要应用在电池舱,对电池模组进行散热,在电控舱的变流器上仍采用了风冷的散热方案。
关于变流器的液冷散热方案已在风力发电机组中得到应用,对于模块及变流器的温度控制性能有较好的提升。随着储能系统建设规模的提高,其单台变流器的容量也在快速提升,目前已有部分机型容量和风电变流器相当,未来大规模集中式储能电站的变流环节也有采用液冷散热方案的趋势。
相变储热技术的发展,在余热回收领域将得到应用,有助于提升系统的整体效能,但相变储热技术和储能技术的结合目前仍少有研究。
现有技术方案在涉及大规模集中式储能电站的散热系统设计时,没有考虑如何将热量进行收集利用的问题;当前相变储热技术的发展已取得进步,但在与电化学储能系统结合提高储能系统效率的应用中还处于空白。
发明内容
针对上述问题,本发明的目的是提供了一种集中式储能电站散热系统,其可以提高大规模集中式储能电站系统的运行效率。
为实现上述目的,本发明提出了以下技术方案:一种集中式储能电站散热系统,包括:若干电池舱、若干电控舱、热泵储电系统和冷却液储蓄罐;一所述电池舱与一电控舱电气连接,且每个所述电控舱上均设置一液冷冷却系统,每个所述液冷冷却系统通过液冷管路与热泵储电系统连接,所述热泵储电系统通过液冷管路与所述冷却液储蓄罐连接,所述冷却液储蓄罐用于存储冷却液。
进一步,所述电控舱的交流侧输出交流电流,通过变压器升压后并入电网系统。
进一步,所述液冷冷却系统用于对电控舱的变流器IGBT模组进行散热,所述电控舱在运行过程中产生的热量通过相变储热进行回收利用。
进一步,所述电控舱的网侧逆变器温度控制在120℃以下,所述电控舱的柜体温度控制在65℃以下。
进一步,所述热泵储电系统通过正有机朗肯循环或逆有机朗肯循环进行储电兼供热功能。
进一步,所述热泵储电系统包括:蒸发器、相变储热器和冷凝器,所述蒸发器包括两条并行的管路,一条管路连接热源,另一条管路连接所述相变储热器,所述冷凝器也包括两条并行的管路,一条管路连接冷源,另一条管路连接所述相变储热器。
进一步,所述蒸发器与所述相变储热器之间进行热泵循环,所述冷凝器与所述相变储热器之间进行ORC(有机朗肯循环,Organic Rankine Cycle)热泵循环。
进一步,所述相变储热器的两端各包括一个三通阀,三通阀的三个出口分别与相变储热器、蒸发器和冷凝器连接。
进一步,一个所述三通阀连接所述蒸发器的管路上设置压缩机,所述压缩机用于为所述热泵储电系统提供电能,另一个所述三通阀连接所述蒸发器的管路上设置膨胀阀。
进一步,一个所述三通阀连接所述冷凝器的管路上设置膨胀机,所述膨胀机用于输出电能,另一个所述三通阀连接所述冷凝器的管路上设置工质泵,用于带动工质循环。
本发明由于采取以上技术方案,其具有以下优点:
1、本发明将大规模集中式储能电站液冷系统与相变储热技术结合应用的散热设计方案,可实现储能系统运行效率的提升考虑到,储能系统变流器单机容量逐渐大型化发展的趋势,储能变流器的液冷散热技术将得到应用,采用相变储热技术对储能系统变流环节热量进行回收利用,从而有效提升整个储能系统的效率。
2、本发明中电池舱和电控舱均采用液冷散热方案,从而实现对温度的更精准控制。
附图说明
图1是本发明一实施例中集中式储能电站散热系统的结构示意图;
图2是本发明一实施例中热泵储电系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案,通过具体实施例对本发明进行详细的描绘。然而应当理解,具体实施方式的提供仅为了更好地理解本发明,它们不应该理解成对本发明的限制。在本发明的描述中,需要理解的是,所用到的术语仅仅是用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
为了解决现有技术中存在没有考虑如何将热量进行收集利用的问题,在电化学储能系统结合提高储能系统效率的应用中还处于空白等问题,本发明提出了一种集中式储能电站散热系统,若干电池舱、若干电控舱、热泵储电系统和冷却液储蓄罐;一电池舱与一电控舱电气连接,且每个电控舱上均设置一液冷冷却系统,每个液冷冷却系统通过液冷管路与热泵储电系统连接,热泵储电系统通过液冷管路与冷却液储蓄罐连接,冷却液储蓄罐用于存储冷却液。可实现储能系统运行效率的提升。考虑到,储能系统变流器单机容量逐渐大型化发展的趋势,储能变流器的液冷散热技术将得到应用,采用相变储热技术对储能系统变流环节热量进行回收利用,从而有效提升整个储能系统的效率。下面结合附图,通过实施例对本发明方案进行详细说明。
技术术语定义:
储能系统:在本实施例中特指磷酸铁锂电池储能系统。
电池舱:指储能系统中的直流侧电池预制舱,主要包括电池系统、电池架、高压箱、汇流柜、消防装置、监控装置等。
电控舱:指储能系统的交流控制系统预制舱,主要包括变流器、变压器等。
实施例:
本实施例公开了一种集中式储能电站散热系统,如图1所示,包括:若干电池舱、若干电控舱、热泵储电系统和冷却液储蓄罐;一电池舱与一电控舱电气连接,电控舱的交流侧输出交流电流,通过变压器升压后并入电网系统,每个电控舱上均设置一液冷冷却系统,每个液冷冷却系统通过液冷管路与热泵储电系统连接,热泵储电系统通过液冷管路与冷却液储蓄罐连接,冷却液储蓄罐用于存储冷却液。在图1中,电池舱和电控舱均采用液冷散热方案,从而实现对温度的更精准控制。电池舱中锂电池的最佳工作环境温度一般在25℃左右,对电池系统进行冷却的冷却液一般温度都不超过30℃,因为温度相对偏低,难以通过储热技术进行收集利用;电控舱中的液冷冷却系统主要对变流器IGBT模组进行散热,网侧逆变器温度一般控制在120℃以下,柜体温度一般控制在65℃以下,电控舱在运行过程中产生的热量适合通过相变储热的方式进行回收利用。
热泵储电系统通过正有机朗肯循环或逆有机朗肯循环进行储电兼供热功能。正有机朗肯循环或逆有机朗肯循环的热泵储电系统基本原理如图2所示,系统通过热泵循环和ORC两种模式的分时切换运行实现储电功能。在应用过程中,ORC冷端可作为供热热源而实现系统储电兼供热功能。由于有机循环介质的相变过程为等温过程,为降低传热不可逆损失,系统采用相变储热作为热泵循环的冷凝端和ORC循环的蒸发端。系统涉及中品位热能输入、高品位热能储存和释放、低品位热能排放等传热过程和热电相互转换等多个物理过程。不同品位的能量之间的输运、储存和转化过程具有强耦合关系。
如图2所示,热泵储电系统包括:蒸发器、相变储热器和冷凝器,蒸发器包括两条并行的管路,一条管路连接热源,另一条管路连接相变储热器,冷凝器也包括两条并行的管路,一条管路连接冷源,另一条管路连接相变储热器。蒸发器与相变储热器之间进行热泵循环,冷凝器与相变储热器之间进行ORC热泵循环。相变储热器的两端各包括一个三通阀,三通阀的三个出口分别与相变储热器、蒸发器和冷凝器连接。一个三通阀连接蒸发器的管路上设置压缩机,压缩机用于为热泵储电系统提供电能,另一个三通阀连接蒸发器的管路上设置膨胀阀。一个三通阀连接冷凝器的管路上设置膨胀机,膨胀机用于输出电能,另一个三通阀连接冷凝器的管路上设置工质泵,用于带动工质循环。
通过上述将储能电站液冷散热系统与热泵储电系统相结合,从而对储能电站余热进行回收,可用于发电,或与电站内办公楼宇蓄冷蓄热设施结合进行冷热调节等,从而提高储能系统的效率。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。上述内容仅为本申请的具体实施方式,但本申请的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内,可轻易想到变化或替换,都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此,本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种集中式储能电站散热系统,其特征在于,包括:若干电池舱、若干电控舱、热泵储电系统和冷却液储蓄罐;
一所述电池舱与一电控舱电气连接,且每个所述电控舱上均设置一液冷冷却系统,每个所述液冷冷却系统通过液冷管路与热泵储电系统连接,所述热泵储电系统通过液冷管路与所述冷却液储蓄罐,所述冷却液储蓄罐用于存储冷却液。
2.如权利要求1所述的集中式储能电站散热系统,其特征在于,所述电控舱的交流侧输出交流电流,通过变压器升压后并入电网系统。
3.如权利要求1所述的集中式储能电站散热系统,其特征在于,所述液冷冷却系统用于对电控舱的变流器IGBT模组进行散热,所述电控舱在运行过程中产生的热量通过相变储热进行回收利用。
4.如权利要求3所述的集中式储能电站散热系统,其特征在于,所述电控舱的网侧逆变器温度控制在120℃以下,所述电控舱的柜体温度控制在65℃以下。
5.如权利要求1所述的集中式储能电站散热系统,其特征在于,所述热泵储电系统通过正有机朗肯循环或逆有机朗肯循环进行储电兼供热功能。
6.如权利要求5所述的集中式储能电站散热系统,其特征在于,所述热泵储电系统包括:蒸发器、相变储热器和冷凝器,所述蒸发器包括两条并行的管路,一条管路连接热源,另一条管路连接所述相变储热器,所述冷凝器也包括两条并行的管路,一条管路连接冷源,另一条管路连接所述相变储热器。
7.如权利要求6所述的集中式储能电站散热系统,其特征在于,所述蒸发器与所述相变储热器之间进行热泵循环,所述冷凝器与所述相变储热器之间进行ORC热泵循环。
8.如权利要求5所述的集中式储能电站散热系统,其特征在于,所述相变储热器的两端各包括一个三通阀,三通阀的三个出口分别与相变储热器、蒸发器和冷凝器连接。
9.如权利要求8所述的集中式储能电站散热系统,其特征在于,一个所述三通阀连接所述蒸发器的管路上设置压缩机,所述压缩机用于为所述热泵储电系统提供电能,另一个所述三通阀连接所述蒸发器的管路上设置膨胀阀。
10.如权利要求8所述的集中式储能电站散热系统,其特征在于,一个所述三通阀连接所述冷凝器的管路上设置膨胀机,所述膨胀机用于输出电能,另一个所述三通阀连接所述冷凝器的管路上设置工质泵,用于带动工质循环。
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