CN217545366U - 用于储能电站电池房的多级冷却结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种用于储能电站电池房的多级冷却结构：搭建于单栋电池储能楼，分为内冷水循环结构和外冷水循环结构；其中，单个电池储能房间的电池共用一套内冷水循环结构，循环介质为去离子水，单个楼层共用一套外冷水循环结构，循环介质为水；所述内冷水循环结构和外冷水循环结构通过换热器连接，外冷水循环结构连接冷水机组。其主要针对单栋电池储能楼的电池冷却问题，设计了一种新的以液冷和模块化为基础的冷却结构。

Description

用于储能电站电池房的多级冷却结构

技术领域

本实用新型涉及储能电站、电池房冷却技术领域，尤其涉及一种用于储能电站电池房的多级冷却结构。

背景技术

当前，新型储能面临从商业化初期向规模化发展转变的关键时期。基于电力发展现状，水力发电和风力发电高速发展，但均受制于风光资源时空分布不均匀的特性，电能输送存在波峰波谷，缺乏稳定电力输出，储能电站的建立在此背景下显得尤为重要。水冷系统作为电池储能电站的配套关键设备，市场已经铺开，相应的水冷产品更应规范成形，并进行技术升级迭代更新，以满足更多更大的市场需求。

储能电站是现代电力系统和智能电网的重要组成部分，也是实现可再生能源并网消纳及分布式发电高效应用的重要环节。相比于其它储能方式，电化学储能具有相应时间短、能量密度高、场地受限小等优势，尤其适用于城市储能系统。相比铅酸、钠酸等电化学储能系统而言，锂离子电池储能系统具有能量密度高、转换效率高、自放电率低、适用寿命长等优势。近年来随着电池技术的不断进步及其成本的降低，以锂离子电池为主的电化学储能系统得到了迅速发展和工程应用。然而，锂离子电池采用易燃的有机电解液，且材料体系热值高。在电池本体或电气设备发生故障后，电池温度失控引发链式分解反应，进而演化为储能系统燃烧爆炸等重大安全事故。

温度对于锂离子电池的容量、功率和安全性都有很大的影响。大容量锂离子电池储能系统出现性能下降甚至安全事故的一个重要原因就是热管理系统设计不合理。现有储能电站大多采用空气冷却方式，以空调冷风作为冷源给电池降温。然而，储能系统在一个较为狭小的空间内聚集了大量锂离子电池，电池排列紧密，运行工况复杂多变；基于空气冷却的热管理系统虽然简单、可靠性高，但其热容低、换热系数有限，不足以应对储能系统日益提高的热管理需求；同时，空气冷却缺乏控制局部热失控蔓延的能力。

实用新型内容

为了克服现有技术当中存在的缺陷和不足，本实用新型提出了一种用于储能电站电池房的多级冷却结构，主要针对单栋电池储能楼的电池冷却问题，设计了一种新的以液冷和模块化为基础的冷却结构。

其具体采用以下技术方案：

一种用于储能电站电池房的多级冷却结构，其特征在于：搭建于单栋电池储能楼，分为内冷水循环结构和外冷水循环结构；其中，单个电池储能房间的电池共用一套内冷水循环结构，循环介质为去离子水，单个楼层共用一套外冷水循环结构，循环介质为水；所述内冷水循环结构和外冷水循环结构通过换热器连接，外冷水循环结构连接冷水机组。

进一步地，所述内冷水循环结构中，管路一端分别与各电池储能柜水冷板连接，另一端连接换热器的一端；所述换热器的另一端与外冷水循环结构的管路一端连接，管路另一端连接冷水机组。

进一步地，所述内冷水循环结构的管路连接有主循环水泵和过滤器；所述外冷水循环结构的管路上连接有二次循环水泵和稳压储水罐。

进一步地，所述主循环水泵设置在内冷水循环结构的管路的送水侧，过滤器设置在回水侧；所述主循环水泵和换热器之间设置有电动三通阀，电动三通阀的第三个接口通过管路连接至过滤器和换热器之间。

进一步地，所述电池储能柜水冷板安装有温湿度送变器；所述过滤器至电池储能柜水冷板的回水管路上安装有温度送变器。

进一步地，所述内冷水循环结构的管路连接有电加热器。

本实用新型及其优选方案针对单栋电池储能楼的电池冷却问题，采用液冷系统通过模块化的结构设计进行集中供冷，既减少占地面积，又极大的提高了单位体积的换热效率，还有效降低噪音（相比风冷方案），为集中式储能电站的液冷方案提供了新的可行结构设计。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：

图1是本实用新型实施例管路结构示意图。

图中：1-主循环水泵；2-电动三通阀；3-过滤器；4-电池储能柜水冷板；5-二次循环水泵；6-板式换热器；7-稳压储水罐；8-冷凝风机；9-压缩机；10-蒸发器；11-冷凝器；12-温度送变器；13-电加热器；14-温湿度送变器。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下：

储能电站由磷酸铁锂储能电池、储能变流器（PCS）、电池管理系统（BMS）、汇流变压器、升压（主）变压器、高压配电装置等设备组成。充电期间，系统将电能通过主变压器、汇流变压器和储能变流器（PCS）将交流电转化为直流电，通过储能电池的充电过程，将电能储存在电解液内。放电期间，通过储能电池的放电过程，将直流电经过储能变流器（PCS）转化为交流电，再经过汇流变压器、主变压器通过高压配电装置将电能输送到电网。

如图1所示，本实施例针对单栋电池储能楼设计冷却系统，分为内冷水循环系统和外冷水循环系统，对应图中的第一换热循环回路和第二换热循环回路。

其中，单个电池储能房间共用一套内冷水循环系统，循环介质为去离子水。单个楼层共用一套外冷水循环系统，循环介质为纯净水，外冷采用冷水机组散热。对于一个典型的单栋电池储能楼，一般配备有16套内冷水循环系统，3套外冷水循环系统。

具体地，第一换热循环回路中设置有主循环泵1、机械过滤器3、电加热器13、电动三通阀2等组件。其中，电加热器13的设置目的是：考虑冬季可能出现水温较低，不满足电池工作温度范围的情况，此时反而需要为电池进行供热的情况。

内冷水循环结构中，管路一端分别与各电池储能柜水冷板4连接，另一端连接板式换热器6的一端。

主循环水泵1设置在内冷水循环结构的管路的送水侧，过滤器3设置在回水侧；主循环水泵1和换热器3之间设置有电动三通阀2，电动三通阀2的第三个接口通过管路连接至过滤器3和换热器之间。

为使第一换热循环回路具备监测当前工作环境和状态的功能，电池储能柜水冷板4处安装有温湿度送变器14；过滤器3至电池储能柜水冷板4的回水管路上安装有温度送变器12。

对于第二换热循环回路，则设计有二次循环水泵5、稳压储水罐7，板式换热器6等结构。通过二次循环水泵5提供过渡式换热循环模块流体动力，将经制冷机组蒸发器10换热后的冷水送至板式换热器6与第一换热循环中来自被冷却器件的热水进行热交换。

第二换热循环回路管路末端连接的是冷水机组，如图1所示，作为“第三换热循环回路”，其包括有：冷凝风机8、压缩机9、蒸发器10和冷凝器11等组件，也属于现有技术的部分，在此不对其进行展开对原理一一赘述。

本实施例设计中，以单个电池储能柜房间为单元，采用模块化设备供水，冷却系统采用板式换热器+冷水机组的形式。内冷水循环系统直接与电池储能柜水冷板对接，电池储能柜的热量首先传递给板式换热器，然后外冷水循环系统通过板式换热器对内冷水循环系统进行降温；在板式换热器内被加热升温的外冷水进入室外冷水机组的蒸发器，冷水机组对冷却水进行降温，降温后的冷却水由循环水泵再送至板式换热器，如此周而复始地循环。

至此，已对本实施例装置整体结构和主要工作原理进行了完整的介绍，为进一步反应该装置设计在实际场景中的工作和维护状态，以下结合已有技术，对本实施例装置方案作补充说明，但该部分内容不视为实现发明目的的主要要素，以及对本实用新型保护范围的限定。

如图1所示，还可以对内冷水循环配置水处理回路（旁滤稳压回路，其核心在于如图中标有“C/A”的旁滤罐）用于对内冷水循环进行去离子水质提纯及系统稳压。在内冷水循环中也可不设置补水箱，补水形式为补水小车对接各内冷水循环补水管路。

装置可以配置有常规电气系统，为电动阀门、仪表、水泵、板式换热等设备供电。配置有常规控制系统负责对水冷系统电控设备进行自动监测、控制，各机电单元及传感器均可设置为连接 PLC 进行控制和监测。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的用于储能电站电池房的多级冷却结构，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种用于储能电站电池房的多级冷却结构，其特征在于：搭建于单栋电池储能楼，分为内冷水循环结构和外冷水循环结构；其中，单个电池储能房间的电池共用一套内冷水循环结构，循环介质为去离子水，单个楼层共用一套外冷水循环结构，循环介质为水；所述内冷水循环结构和外冷水循环结构通过换热器连接，外冷水循环结构连接冷水机组。

2.根据权利要求1所述的用于储能电站电池房的多级冷却结构，其特征在于：所述内冷水循环结构中，管路一端分别与各电池储能柜水冷板连接，另一端连接换热器的一端；所述换热器的另一端与外冷水循环结构的管路一端连接，管路另一端连接冷水机组。

3.根据权利要求2所述的用于储能电站电池房的多级冷却结构，其特征在于：所述内冷水循环结构的管路连接有主循环水泵和过滤器；所述外冷水循环结构的管路上连接有二次循环水泵和稳压储水罐。

4.根据权利要求3所述的用于储能电站电池房的多级冷却结构，其特征在于：所述主循环水泵设置在内冷水循环结构的管路的送水侧，过滤器设置在回水侧；所述主循环水泵和换热器之间设置有电动三通阀，电动三通阀的第三个接口通过管路连接至过滤器和换热器之间。

5.根据权利要求4所述的用于储能电站电池房的多级冷却结构，其特征在于：所述电池储能柜水冷板安装有温湿度送变器；所述过滤器至电池储能柜水冷板的回水管路上安装有温度送变器。

6.根据权利要求5所述的用于储能电站电池房的多级冷却结构，其特征在于：所述内冷水循环结构的管路连接有电加热器。

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