CN217507470U - 一种中高压直挂式储能液冷系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种中高压直挂式储能液冷系统，包括集装箱和液冷循环管路，所述集装箱内容置有储能PCS和电池，所述液冷循环管路设置于所述集装箱，以使所述液冷循环管路实现对储能PCS和电池的液冷散热。上述中高压直挂式储能液冷系统，采用液冷系统设计，是解决中高压直挂储能系统电池容积率不高、电芯温度一致性比较差、电芯容易出现短板效应、提高电池储能系统容量利用率的关键性技术。

Description

一种中高压直挂式储能液冷系统

技术领域

本申请涉及储能设备散热技术领域，特别涉及一种中高压直挂式储能液冷系统。

背景技术

随着3060双碳目标的确立，特别是十四五规划将我国能源战略进行了重大调整，提高新能源光伏、风电发电比例，将传统化石能源向清洁能源转换。作为新能源光伏、风电重要支撑技术—储能，解决光伏、风电并网给电网带来的间歇性、不确定性和波动性，平滑并网输出和稳定电力系统运行都具有非常重要的作用。

根据国家发改委和各省市发改委相关文件要求，对新能源并网发电厂强制配置一定容量的储能，根据各省对新能源调节能力和电网结构的不同，按照新能源发电功率，一般配置10％～30％的储能。储能系统正朝着高电压、大容量、集群化、规模化的方向发展，特别是共享储能的提出，对储能系统容量和寿命都提出了更高的要求，目前，35kV高压直挂储能具有运行电压等级比较高，不需要并网升压变压器，单机容量最大20MW/40MWh，在百兆瓦大容量储能系统，特别是对光伏、风电新能源发电侧，高压直挂储能具有很大的技术优势。

中高压直挂储能系统单机容量比较大，电池采用0.5C电池，电池发热量也比较大，传统的空调加强制风冷风道设计难以满足大容量储能系统的需求，电芯级、模组级、PACK级、电池簇级以及簇与簇电芯之间的温度差异比较大，电芯温度不一致性非常严重，电芯易出现短板效应，严重影响储能系统的正常运行，导致储能系统容量利用率大大降低，影响储能电站的正常收益。中高压直挂储能系统运行于6kV～35kV电力系统中，采用集装箱设计，储能系统对地高电压悬浮运行，如果采用空调加强制风冷技术，PACK电芯散热不能采用强制小风机散热方式，故障率高，可靠性差，对高位取电变换器容量提出了很高的要求；为了满足风冷散热需求，一般采用统一大风道设计，占据集装箱很大的空间，储能系统电池容积率大大降低。

因此，如何能够提供一种解决上述技术问题的中高压直挂式储能液冷系统是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种中高压直挂式储能液冷系统，采用液冷系统设计，是解决中高压直挂储能系统电池容积率不高、电芯温度一致性比较差、电芯容易出现短板效应、提高电池储能系统容量利用率的关键性技术。

为实现上述目的，本申请提供一种中高压直挂式储能液冷系统，包括集装箱和液冷循环管路，所述集装箱内容置有储能PCS和电池，所述液冷循环管路设置于所述集装箱，以使所述液冷循环管路实现对储能PCS和电池的液冷散热。

在一些实施例中，还包括液冷PACK，所述液冷PACK内容置有电芯和模组，所述液冷PACK连通所述液冷循环管路。

在一些实施例中，所述液冷循环管路包括：

第一级管路，设置于所述集装箱外部；

第二级管路，设置于所述集装箱内部且与所述第一级管路连通；

第三级管路，设置于所述集装箱内部且与所述第二级管路连通，每一所述第三级管路对应于每一簇电池；

第四级管路，用于使每一所述液冷PACK和储能PCS与所述第三级管路连通。

在一些实施例中，所述第一级管路设置于所述集装箱顶部外，采用不锈钢设计，外敷保温层。

在一些实施例中，所述第四级管路为软管，所述液冷PACK的进出水管件采用热插拔设计。

在一些实施例中，所述第二级管路、所述第三级管路和所述第四级管路采用PPH绝缘材料，所述第二级管路在所述集装箱底部内采用绝缘树脂绝缘支撑件支撑并围绕电池簇一圈。

在一些实施例中，所述液冷循环管路还包括控制阀，所述控制阀用于调整储能PCS的液冷流量。

在一些实施例中，所述液冷PACK包括采用IP防护等级的箱体以及设置于所述箱体内的液冷板，在电芯底部和所述液冷板之间垫一层导热硅胶，所述液冷板内部具有供液冷流动的管路。

在一些实施例中，还包括液冷空调，所述液冷空调设置于所述集装箱内。

在一些实施例中，所述第一级管路包括用于向所述第二级管路进水的一级进水管以及回水的一级回水管，所述第一级管路还包括用于向所述液冷空调进水的液冷空调进水管以及回水的液冷空调回水管。

相对于上述背景技术，本申请所提供的中高压直挂式储能液冷系统包括集装箱和液冷循环管路，集装箱内容置有储能PCS和电池，液冷循环管路设置于集装箱，以使液冷循环管路实现对储能PCS和电池的液冷散热。该中高压直挂式储能液冷系统采用液冷系统设计，是解决中高压直挂储能系统电池容积率不高、电芯温度一致性比较差、电芯容易出现短板效应、提高电池储能系统容量利用率的关键性技术。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的中高压直挂式储能液冷系统的正视图；

图2为本申请实施例提供的中高压直挂式储能液冷系统的轴测图。

其中：

10-第一级管路、20-第二级管路、30-第三级管路、40-第四级管路、50-液冷PACK、60-储能PCS、101-一级进水管、102-一级回水管、103-液冷空调进水管、104-液冷空调回水管。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，其中，图1为本申请实施例提供的中高压直挂式储能液冷系统的正视图，图2为本申请实施例提供的中高压直挂式储能液冷系统的轴测图。

在第一种具体的实施方式中，本申请提供了一种中高压直挂式储能液冷系统，采用液冷系统设计，是解决中高压直挂储能系统电池容积率不高、电芯温度一致性比较差、电芯容易出现短板效应、提高电池储能系统容量利用率的关键性技术。

该中高压直挂式储能液冷系统包括集装箱和液冷循环管路，集装箱内容置有储能PCS60和电池，液冷循环管路设置于集装箱，以使液冷循环管路实现对储能PCS60和电池的液冷散热。

需要注意的是，本实施例的中高直挂储能系统采用液冷技术，增强了储能PCS60和电池散热效果，电芯温度一致性好，温差控制在±3℃，克服电池短板效应，提高储能系统容量利用率；中高压直挂储能系统采用液冷技术，消除了传统空调加风机统一大风道设计，节省集装箱空间，提高储能集装箱电池容积率。

在一些实施例中，还包括液冷PACK50，液冷PACK50内容置有电芯和模组，液冷PACK50连通液冷循环管路。

在本实施例中，中高压直挂储能系统电芯和模组放到液冷PACK50中。电芯采用液冷技术，保证电芯温度一致性，电芯温度差异控制在±3℃。

示例性的，液冷PACK50包括采用IP65防护等级的箱体以及设置于箱体内的液冷板，电芯底部与液冷板相接触，液冷板内部充满管路，液冷在管路流动，带走电芯在工作过程中产生的热量。

为了增强电芯与液冷板换热效果，一般在电芯底部和液冷板之间垫一层导热硅胶。

在一些实施例中，液冷循环管路包括：

第一级管路10，设置于集装箱外部；

第二级管路20，设置于集装箱内部且与第一级管路10连通；

第三级管路30，设置于集装箱内部且与第二级管路20连通，每一第三级管路30对应于每一簇电池；

第四级管路40，用于使每一液冷PACK50和储能PCS60与第三级管路30连通。

在本实施例中，中高压直挂储能系统液冷系统采用四级管路集装箱设计，保证一级管路的水压均衡，保证每个集装箱液冷流量一致；每个集装箱内部管路通过对流量的控制，保证二级管路、三级管路和四级管路的流量保持一致，保证每一簇和每一个液冷PACK50的流量基本一致。

示例性的，第一级管路10设置于集装箱顶部外，采用不锈钢设计，外敷保温层，可有效阻止外部环境对液冷管路水温度的扰动。

具体而言，第一级管路10分为一级进水管101、一级回水管102和均流管路，一级进水管101用于向第二级管路20进水，一级回水管102用于由第二级管路20回水，均流管路主要保证进入每个集装箱的液冷流量均衡。

除此以外，第二级管路20有与一级进水管101连通的进水管以及与一级回水管102连通的回水管，第二级管路20与第一级管路10通过法兰盘连接。第二级管路20在集装箱底部内采用支撑件支撑并围绕电池簇一圈。

每一簇电池都对应第三级管路30，每一簇液冷PACK50进出水接口通过第四级管路40与第三级管路30相连。

在一些实施例中，第四级管路40为软管，与第三级管路30和液冷PACK50进出水接口连接。

示例性的，液冷PACK50的进出水管件采用热插拔设计；中高压直挂储能系统第四级管路40与每簇液冷PACK50和储能PCS60通过热插拔管件连接。热插拔管件可以带水压将液冷PACK50或储能PCS60与第四级管路40接通或断开，方便液冷PACK50和储能PCS60的运维。

示例性的，第二级管路20、第三级管路30和第四级管路40采用PPH绝缘材料，增强管路的绝缘性能和防凝露，提高液冷管路在中高压环境中的安全性和可靠性；第二级管路20采用绝缘树脂绝缘支撑件进行支撑，提高集装箱内部液冷管路绝缘性能，提高中高压直挂储能系统运行安全性和可靠性。

在一些实施例中，液冷循环管路还包括控制阀，控制阀用于调整储能PCS60的液冷流量。

在本实施例中，中高压直挂储能系统采用电池和储能PCS60共舱设计，储能PCS60散热采用第四级管路40与第三级管路30直接相连，考虑储能PCS60的发热功率与液冷PACK50的发热功率不同，通过控制阀调整储能PCS60的液冷流量，保证储能PCS60有效散热。

本申请对中高压直挂储能系统液冷系统进行设计，液冷系统共分为四级管路架构，保证电芯级、模组级、PACK级、簇级电芯温度均衡的一致性，提高电芯的换热能力，为电芯提供安全舒适的外部温度环境，降低热失控风险，同时，液冷系统也为中高压直挂储能PCS60进行换热，保证储能PCS60安全可靠运行。

在一些实施例中，还包括液冷空调，液冷空调设置于集装箱内。

在本实施例中，中高压直挂储能系统内采用液冷空调对集装箱在太阳辐射情况下吸收的辐射能进行有效散热，保持集装箱工作环境温度在25℃。同时液冷空调利用液冷系统自身的液冷循环系统，降低用电功耗。液冷空调具有除湿和加热功能，可以有效防止集装箱内部凝露的发生。

具体而言，第一级管路10还包括用于向液冷空调进水的液冷空调进水管103以及回水的液冷空调回水管104。

在一种具体实施例的说明中，液冷机出水口连接集装箱的第一级管路10，第一级管路10通过集装箱内部法兰与第二级管路20相连，第三级管路30与第二级管路20相连，第四级管路40与第二级管路20相连，并且第四级管路40通过热插拔管件相连。集装箱内部液冷PACK50和中高压直挂储能PCS60通过液冷系统散热，回水通过四级、三级、二级和一级管路回到液冷机组。

需要强调的是，本申请具备以下优点：

1、中高压直挂储能液冷系统采用四级管路架构，可以对液冷PACK50和储能PCS60实现有效地散热，保证液冷PACK50内电池温度均衡一致性；

2、中高压直挂储能系统液冷系统四级管路与液冷PACK50和储能PCS60采用热插拔管件连接，方便对液冷PACK50和储能PCS60运维，防止在运维中的跑、冒、滴、漏水现象；

3、中高压直挂储能系统采用液冷技术，提高储能系统电池容积率，有效利用集装箱空间；

4、液冷空调代替普通空调，具有除湿、加热功能，防止凝露的发生，减少用电损耗。

需要注意的是，本申请中提及的诸多部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本申请所提供的中高压直挂式储能液冷系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，包括集装箱和液冷循环管路，所述集装箱内容置有储能PCS(60)和电池，所述液冷循环管路设置于所述集装箱，以使所述液冷循环管路实现对储能PCS(60)和电池的液冷散热。

2.根据权利要求1所述的中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，还包括液冷PACK(50)，所述液冷PACK(50)内容置有电芯和模组，所述液冷PACK(50)连通所述液冷循环管路。

3.根据权利要求2所述的中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，所述液冷循环管路包括：

第一级管路(10)，设置于所述集装箱外部；

第二级管路(20)，设置于所述集装箱内部且与所述第一级管路(10)连通；

第三级管路(30)，设置于所述集装箱内部且与所述第二级管路(20)连通，每一所述第三级管路(30)对应于每一簇电池；

第四级管路(40)，用于使每一所述液冷PACK(50)和储能PCS(60)与所述第三级管路(30)连通。

4.根据权利要求3所述的中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，所述第一级管路(10)设置于所述集装箱顶部外，采用不锈钢设计，外敷保温层。

5.根据权利要求3所述的中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，所述第四级管路(40)为软管，所述液冷PACK(50)的进出水管件采用热插拔设计。

6.根据权利要求3所述的中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，所述第二级管路(20)、所述第三级管路(30)和所述第四级管路(40)采用PPH绝缘材料，所述第二级管路(20)在所述集装箱底部内采用绝缘树脂绝缘支撑件支撑并围绕电池簇一圈。

7.根据权利要求3所述的中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，所述液冷循环管路还包括控制阀，所述控制阀用于调整储能PCS(60)的液冷流量。

8.根据权利要求2至7任一项所述的中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，所述液冷PACK(50)包括采用IP65防护等级的箱体以及设置于所述箱体内的液冷板，在电芯底部和所述液冷板之间垫一层导热硅胶，所述液冷板内部具有供液冷流动的管路。

9.根据权利要求3至7任一项所述的中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，还包括液冷空调，所述液冷空调设置于所述集装箱内。

10.根据权利要求9所述的中高压直挂式储能液冷系统，其特征在于，所述第一级管路(10)包括用于向所述第二级管路(20)进水的一级进水管(101)以及回水的一级回水管(102)，所述第一级管路(10)还包括用于向所述液冷空调进水的液冷空调进水管(103)以及回水的液冷空调回水管(104)。

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