CN216450720U - 一种储能电站锂离子电池冷却系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例提供一种储能电站锂离子电池冷却系统，包括柜体、储能锂离子电池、以及喷头；柜体内设置有电池固定架，电池固定架的底部与柜体内侧底部不接触；储能锂离子电池固定连接于电池固定架上；喷头设置于储能锂离子电池的上方，喷头的入口通过管道连接到位于柜体外部的液体介质供应装置上；电池柜的侧壁下部设置排放口；储能锂离子电池通过导线与外部电网电连接。本技术方案的电池柜，不再采用传统的风冷式降温方法，而是以液体介质为柜体内的锂离子电池降温，其效率高、可靠性好，最大程度地避免了因电池温度过高导致的事故，使得储能电站的安全运行得到了有效保证。

Description

一种储能电站锂离子电池冷却系统

技术领域

本实用新型涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种储能电站锂离子电池冷却系统。

背景技术

储能电站是解决新能源风电、光伏间歇波动性，实现“削峰平谷”功能的重要手段之一。在我国的电力储能实际应用中，可再生能源并网、用户侧、电网侧以及辅助服务是四个最重要的领域。当前，在储能电站中，锂离子电池由于其优异的性能，得到了越来越广泛的应用。在储能电站中，通常包括若干储能装置，每个储能装置又包括由多个储能锂离子电池组成的电池柜，每个电池柜中当众多的锂离子电池聚在一起时，温度上升很快，需要进行降温处理，否则会产生火灾甚至爆炸的安全隐患。现有技术中，通常将储能锂离子电池置于电池柜中，风冷或冷气冷却。

在实现本实用新型过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

现有的风冷或冷气冷却降温方式效率低、可靠性差，对电池柜中的储能锂离子电池的冷却效果常常不理想，因此，如何更高效、更可靠地对电池柜中的储能锂离子电池进行安全防护，是需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型实施例提供一种储能电站锂离子电池冷却系统，用以更高效、更可靠地为电池柜中的储能锂离子电池提供安全防护。

为达上述目的，本实用新型实施例提供一种储能电站锂离子电池冷却系统，包括柜体、储能锂离子电池、以及喷头；所述柜体内设置有电池固定架，所述电池固定架的底部与所述柜体内侧底部不接触；所述储能锂离子电池固定连接于所述电池固定架上；所述喷头位于所述柜体内部且设置于所述储能锂离子电池的上方，所述喷头的入口通过管道连接到位于所述柜体外部的液体介质供应装置上；所述电池柜的侧壁下部设置排放口；所述储能锂离子电池通过导线与外部电网电连接。

进一步的，所述液体介质供应装置包括循环泵；所述液体介质供应装置的出口连接到所述喷头；所述液体介质供应装置的入口连接到所述排放口。

进一步的，所述液体介质供应装置还包括循环液冷却装置。

进一步的，所述液体介质为去离子水、或纯水、或水；所述导线包括电缆和金属连接件。

进一步的，所述储能锂离子电池的的上半部分的外侧设置有绝缘防护套；所述导线的裸露部分覆盖有绝缘层。

进一步的，所述储能锂离子电池为多块，所述多块储能锂离子电池之间通过导线依次连接；所述喷头为多个。

进一步的，所述电池固定架为多层结构；所述多块储能锂离子电池分布为多层，且上下相邻的两层储能锂离子电池之间不接触；所述喷头分布为多层。

进一步的，所述柜体的上部设置有泄压装置。

进一步的，所述柜体顶部还设置有可燃气体探测器。

进一步的，所述液体介质供应装置还包括水处理设备。

上述技术方案具有如下有益效果：

本实用新型的储能电站锂离子电池冷却系统，采用液体冷却的方式，以喷头喷洒的液体介质为锂离子电池降温，其效率高、可靠性好，最大程度地避免了因储能锂离子电池温度过高而导致的事故，进而使得整个储能电站的安全运行得到了有效保证。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例一种储能电站锂离子电池冷却系统的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中用到的绝缘防护套的结构示意图；

附图标号：1、储能锂离子电池；2、柜体；3、喷头；4、可燃气体探测器；5、泄压装置；6、排放口；7、循环泵；8、循环液冷却装置；9、水处理设备；10、电池固定架；11、PH值传感器；12、电导率传感器；13、冷却系统前温度传感器；14、冷却系统后温度传感器；15、压力表；16、流量计；17、补水阀；21、电缆；22、金属连接件；23、直流高压箱；24、储能变流器；31、电池护盖；32、极耳护盖；321、侧壁；322、顶盖；33、引线接口开孔；34、泄压开孔。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供一种储能电站锂离子电池冷却系统，包括柜体2、储能锂离子电池1、以及喷头3；所述柜体2内设置有电池固定架10，所述电池固定架10的底部与所述柜体2内侧底部不接触；所述储能锂离子电池1固定连接于所述电池固定架10上；所述喷头3位于所述柜体2内部且设置于所述储能锂离子电池1的上方，所述喷头3的入口通过管道连接到位于所述柜体2外部的液体介质供应装置上；所述柜体2的侧壁下部设置排放口6；所述储能锂离子电池1通过导线与外部电网电连接。

为克服现有风冷式电池柜技术的劣势，本实用新型采用在柜体2内设置喷头3并通过液体喷淋的方式为电池柜内的储能锂离子电池1降温，以提高降温效率、保证储能装置的可靠运行。为取得更好的防护效果，该柜体2应密封良好，柜体2上可设置柜门或开孔，但需要将柜门或开孔处进行密封设计，例如增设密封胶条等。在储能锂离子电池1的下方还留有一定的空间，形成了回流水箱，喷淋后的液体会汇集到柜体2底部(即回流水箱内)，为及时排出回流水箱内的积液，需要在柜体2底部设置排放口6。喷头3喷出的液体介质需要由柜体2外部的供应装置提供，并通过管路引入到喷头3上。

进一步的，所述液体介质供应装置包括循环泵7；所述液体介质供应装置的出口连接到所述喷头3；所述液体介质供应装置的入口连接到所述排放口6。

为了实现液体介质的循环利用，可以在排放口6至喷头3之间设置循环管路，该循环管路由循环泵7提供动力，将用过的液体介质从柜体2底部的排放口6抽出，之后使其再次返回到管路中并送到喷头3去。

进一步的，所述液体介质供应装置还包括循环液冷却装置8。

为了防止液体介质越来越热导致无法继续为锂离子电池降温，循环管路中还需要配置循环液冷却装置8，用来为抽出的液体介质降温，

进一步的，所述液体介质为去离子水、或纯水、或水；所述导线包括电缆21和金属连接件22。

当柜体2内部电气设备(包括储能锂离子电池1、导线、传感器等)有良好的的绝缘措施时、或者能保证喷淋方向而使喷出的水不会造成短路等危险的情况下，为降低成本考虑，可以采用水为介质；否则，优先采用绝缘的液体介质。储能电站的锂离子电池柜中通常包括多块储能锂离子电池1，电池之间可采用板状的金属连接件22相互连接，之后再通过电缆21与外部的储能变流器24等装置连接。

进一步的，所述储能锂离子电池1的的上半部分的外侧设置有绝缘防护套；所述导线的裸露部分覆盖有绝缘层。

为了提高安全性，可以在每个单体储能锂离子电池1上套上单独设计的绝缘防护套。该绝缘防护套采用硅胶等绝缘材质制成，具体结构如图2所示，其套在储能锂离子电池1的上半部，与电池紧密配合，可以使储能锂离子电池1顶部的电极极耳、以及极耳与导线的接触面均与外部隔绝开，在喷头3进行喷淋时不会溅上液体介质，从而使储能装置的运行更加安全可靠。为进一步保证安全，除采用前述的绝缘防护套外，这些电缆21或金属连接件22与储能锂离子电池1的极耳连接后，其裸露的地方也要进行绝缘处理，具体可采用喷涂绝缘漆、喷塑等方式。

进一步的，所述储能锂离子电池1为多块，所述多块储能锂离子电池1之间通过导线依次连接；所述喷头3为多个。

对于储能电站所用的锂离子电池柜来说，单独的一块储能锂离子电池1通常是无法达到电压、容量等方面的使用要求的，因此每个电池柜中一般要设置多块电池，将多个储能锂离子电池1按序排列，之后将众多的储能锂离子电池1组合起来使用，多个储能锂离子电池1之间采用金属连接件22相互连接，连接方式包括串联、并联，可根据设计需要而定，将众多的储能锂离子电池1连接成电池组后，再通过电缆21依次连接外部的直流高压箱23、储能变流器24，最终连接到外部电网上，即可实现从外部电网充电、或向外部电网放电。相应的，对于多块储能锂离子电池1来说，也需要多个喷头3进行保护。

进一步的，所述电池固定架10为多层结构；所述多块储能锂离子电池1分布为多层，且上下相邻的两层储能锂离子电池1之间不接触；所述多个喷头3分布为多层。

为了便于布置，通常需要将储能锂离子电池1分层均布，每一层电池固定于电池固定架10的隔板上，每相邻的两层之间留有预定间距。此时，只在最顶部设置一组喷头3是难以取得较好的冷却效果的，可以在每一层储能锂离子电池1的上方均设置多个喷头3，喷头3数量与储能锂离子电池1的数量可不必一一对应。为简化布置，可以将液体介质供应装置通过一条主进水管连入柜体2内，之后将主进水管分为几条进水管，将每条进水管对应于每层储能锂离子电池1布置，再将每层的喷头3分别设置于每层电池所对应的进水管上。

进一步的，所述柜体2的上部设置有泄压装置5。

在储能装置运行时，即使储能锂离子电池1在喷淋后得到了降温，仍不能排除其因故障导致的内部超压风险，此时单体储能锂离子电池1顶部设置的安全阀会泄压，密封的柜体2内的压力会产生变化，因此需要在柜体2的上部位置设置泄压装置5，例如安全阀等，具体位置可选择柜体2的顶部或者是柜体2的侧壁的靠顶板处。

进一步的，在所述柜体2的顶部设置有可燃气体探测器4。

在单体储能锂离子电池1故障时，其通过安全阀泄放的气体是可燃的，为了安全考虑，需要在柜体2的顶部设置可燃气体探测器4，以便故障发生时控制系统能够及时收到警告，便于操作人员处置。

进一步的，所述液体介质供应装置还包括水处理设备9。

为了保证水质满足使用要求，管路中还设置了水处理设备9。

此外，为了及时补充管路中的损耗，还在排放口6的后方设置了补水阀10。此外，为了保证循环管路的可靠运行，管路中还分别设置了PH值传感器11、电导率传感器12、冷却系统前温度传感器13、冷却系统后温度传感器14、压力表15和流量计16等部件。

图2为本申请中用到的绝缘防护套的示意，该绝缘防护套包括电池护盖31和两个连接于电池护盖上方的极耳护盖32；电池护盖31包括水平布置的矩形的顶部盖板、以及垂直连接在顶部盖板下方的侧部盖板；侧部盖板由前侧盖板、右侧盖板、后侧盖板、左侧盖板依次连接而成；在顶部盖板上沿长度方向分布有两个顶部开孔；极耳护盖32包括中空圆柱形的侧壁321和位于侧壁顶部的顶盖322；极耳护盖32的底部与顶部开孔同轴并与顶部开孔相贯通；顶盖322为环形，其中部设置有引线接口开孔33，引线接口开孔33的孔径小于侧壁321的内径。常用的储能锂离子电池1中，在其顶部的左右两侧，分别设置有两个极耳，作为对外电连接的接点。为了对储能锂离子电池1进行绝缘防护，该绝缘防护套能够直接套在电池顶部，且与电池顶部的各个面进行配合，为了保护极耳，在方形结构的顶部对应于电池极耳的位置设置了两个凸出的极耳护盖32，用于包裹住电池的两个极耳，使极耳与周围的外部设备、接线等绝缘。这两个极耳护盖32均是有顶、无底且内部中空的圆柱体结构，其底部与下方的电池护盖1贯通，顶部也不是完全封闭的，而是在顶部设置有一个引线接口开孔33，用于连接电池引线。为取得更好的绝缘性能和防水性能，绝缘防护套整体采用硅橡胶制作，采用注塑等工艺制成。锂离子电池为了安全起见，经常在顶部设置有爆破片式的安全阀，安全阀表面上设置有塑料膜。当电池内部因短路等意外情况超压时，可通过开启安全阀泄压。为了保证该功能的正常实现，在电池护盖31的顶部对应于安全阀的位置设置有泄压开孔34，其外形也呈与安全阀外形相应的长圆形，但其各方向尺寸均略小于塑料膜的尺寸。在装配时，该泄压开孔34的周边结构压紧在塑料膜上，实现了防水功能。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要比清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本实用新型处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本实用新型单独的优选实施方案。

为使本领域内的任何技术人员能够实现或者使用本实用新型，上面对所公开实施例进行了描述。对于本领域技术人员来说；这些实施例的各种修改方式都是显而易见的，并且本文定义的一般原理也可以在不脱离本公开的精神和保护范围的基础上适用于其它实施例。因此，本公开并不限于本文给出的实施例，而是与本申请公开的原理和新颖性特征的最广范围相一致。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，包括柜体(2)、储能锂离子电池(1)、以及喷头(3)；所述柜体(2)内设置有电池固定架(10)，所述电池固定架(10)的底部与所述柜体(2)内侧底部不接触；所述储能锂离子电池(1)固定连接于所述电池固定架(10)上；所述喷头(3)位于所述柜体(2)内部且设置于所述储能锂离子电池(1)的上方，所述喷头(3)的入口通过管道连接到位于所述柜体(2)外部的液体介质供应装置上；所述柜体(2)的侧壁下部设置有排放口(6)；所述储能锂离子电池(1)通过导线与外部电网电连接。

2.如权利要求1所述的储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，所述液体介质供应装置包括循环泵(7)；所述液体介质供应装置的出口连接到所述喷头(3)，所述液体介质供应装置的入口连接到所述排放口(6)。

3.如权利要求2所述的储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，所述液体介质供应装置还包括循环液冷却装置(8)。

4.如权利要求1所述的储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，所述液体介质为去离子水、或纯水、或水；所述导线包括电缆(21)和金属连接件(22)。

5.如权利要求1所述的储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，所述储能锂离子电池(1)的上半部分的外侧设置有绝缘防护套；所述导线的裸露部分覆盖有绝缘层。

6.如权利要求1所述的储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，所述储能锂离子电池(1)为多块，所述多块储能锂离子电池(1)之间通过导线依次连接；所述喷头(3)为多个。

7.如权利要求6所述的储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，所述电池固定架(10)为多层结构；所述多块储能锂离子电池(1)分布为多层，且上下相邻的两层储能锂离子电池(1)之间不接触；所述多个喷头(3)分布为多层。

8.如权利要求1所述的储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，所述柜体(2)的上部设置有泄压装置(5)。

9.如权利要求1所述的储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，在所述柜体(2)的顶部设置有可燃气体探测器(4)。

10.如权利要求1所述的储能电站锂离子电池冷却系统，其特征在于，所述液体介质供应装置还包括水处理设备(9)。

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