CN218569078U - 一种储能系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种储能系统，涉及储能系统技术领域。该储能系统包括箱体、储能装置及热管理机构。储能装置设置于所述箱体内，所述储能装置包括若干个电池簇，若干个所述电池簇之间并联连接；所述热管理机构设置于所述箱体内且位于所述储能装置的一侧，所述热管理机构包括若干个冷却管路，每个所述冷却管路均与一个所述电池簇连接，所述箱体对应所述电池簇与所述热管理机构的位置开设有检修门。该储能系统能够布置更多的电池簇，从而提高系统的能量密度，降低单位电量的成本，且能够在不影响储能系统正常运行的前提下对故障的电池簇进行维修更换。

Description

一种储能系统
技术领域
本实用新型涉及储能系统技术领域，尤其涉及一种储能系统。
背景技术
在储能应用场景中，大多数都是将电池储能系统安装在固定的地方，然后接入用电网络使用，尤其是大型储能应用，都是先将电池组装成电池包，再将电池包组成电池簇放置在集装箱内，电池簇接入汇流柜组成储能系统。
当某一电池簇出现故障时，往往导致整个储能系统的暂停或低效能运行，无法做到单柜退出，整个储能系统都会出现影响，针对某一个电池簇进行维修更换时需要对储能系统整体断电，影响储能系统的正常运行。而为了降低故障的影响，需要操作人员尽快对故障的电池簇进行维修或更换，故集装箱内预留了操作人员维护与操作的空间，导致集装箱内部空间的利用率较低，储能系统的单位电量成本过高。
针对上述问题，需要开发一种储能系统，以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种储能系统，能够布置更多的电池簇，从而提高系统的能量密度，降低单位电量的成本，且能够在不影响储能系统正常运行的前提下对故障的电池簇进行维修更换。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种储能系统，包括：
箱体；
储能装置，设置于所述箱体内，所述储能装置包括若干个电池簇，若干个所述电池簇之间并联连接；
热管理机构，所述热管理机构设置于所述箱体内且位于所述储能装置的一侧，所述热管理机构包括若干个冷却管路，每个所述冷却管路均与一个所述电池簇连接，所述箱体对应所述电池簇与所述热管理机构的位置开设有检修门。
优选地，所述电池簇包括支架与电池包，所述支架沿竖直方向设置有多个容纳腔，所述容纳腔内可拆卸设置有电池包。
优选地，每个所述电池簇的所述电池包之间串联连接。
优选地，所述电池包包括内部冷却管，所述热管理机构包括热管理主机，所述热管理主机设置于所述箱体内，所述冷却管路连通所述热管理主机与所述内部冷却管。
优选地，所述箱体内设置有隔墙，所述隔墙与所述箱体的侧壁合围成隔断室，所述热管理主机设置于所述隔断室内。
优选地，所述储能系统还包括消防机构，所述消防机构包括消防主机及消防管路，所述消防主机设置于所述箱体内，所述消防管路连通所述消防主机与所述电池包。
优选地，所述消防管路包括一级消防管、二级消防管及三级消防管，所述电池包包括内部消防管，所述三级消防管设置于支架上，且每个所述电池包的所述内部消防管均连通一个所述三级消防管，每个所述电池簇的所述三级消防管与一个所述二级消防管连通，所述二级消防管通过所述一级消防管与所述消防主机连通。
优选地，所述电池簇还包括火情探测器，所述一级消防管、所述二级消防管及所述三级消防管内设置有灭火剂，所述灭火剂能够根据所述火情探测器的探测结果流入对应的所述内部消防管。
优选地，所述冷却管路包括一级冷却管、二级冷却管及三级冷却管，每个所述电池包均连通一个所述三级冷却管，每个所述电池簇的所述三级冷却管与一个所述二级冷却管连通，所述二级冷却管通过所述一级冷却管与所述热管理主机连通。
优选地，所述热管理主机包括制冷组件，所述一级冷却管与所述制冷组件换热连接。
优选地，所述箱体的顶部设置有若干个消防喷头，所述消防喷头与外部的消防系统连通。
本实用新型的有益效果：
本实用新型提供了一种储能系统。该储能系统中，由于箱体对应电池簇与热管理机构的位置均开设有检修门，故在某个电池簇或热管理机构出现故障时，操作人员只需要打开检修门，即可在箱体外部对故障的电池簇或热管理机构进行维修，而不需要进入到箱体内部。也就是说，箱体内部不需要预留操作人员维护与操作的空间，也就能够布置更多的电池簇，从而提高系统的能量密度，降低单位电量的成本。而且，由于电池簇之间并联连接，故能够在不影响储能系统正常运行的前提下对故障的电池簇进行维修更换。
附图说明
图1是本实用新型提供的储能系统的主视图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是本实用新型提供的储能系统的俯视图；
图4是本实用新型提供的储能系统去除冷却管路与消防管路后的俯视图；
图5是图3中B处的局部放大图；
图6是图3中C处的局部放大图。
图中：
1、箱体；2、电池簇；3、热管理机构；4、消防机构；5、汇流柜；
21、支架；22、电池包；31、热管理主机；32、冷却管路；41、消防主机；42、消防管路；
321、一级冷却管；322、二级冷却管；323、三级冷却管；421、一级消防管；422、二级消防管；423、三级消防管。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
在储能应用场景中，大多数都是将电池储能系统安装在固定的地方，然后接入用电网络使用，尤其是大型储能应用，都是先将电池组装成电池包，再将电池包组成电池簇放置在集装箱内，电池簇接入汇流柜组成储能系统。
当某一电池簇出现故障时，往往导致整个储能系统的暂停或低效能运行，无法做到单柜退出，整个储能系统都会出现影响，针对某一个电池簇进行维修更换时需要对储能系统整体断电，影响储能系统的正常运行。而为了降低故障的影响，需要操作人员尽快对故障的电池簇进行维修或更换，故集装箱内预留了操作人员维护与操作的空间，导致集装箱内部空间的利用率较低，储能系统的单位电量成本过高。
为解决上述问题，本实施例提供了一种储能系统。如图1～图4所示，该储能系统包括箱体1、储能装置及热管理机构3。储能装置设置于箱体1内，储能装置包括若干个电池簇2，若干个电池簇2之间并联连接。热管理机构3设置于箱体1内且位于储能装置的一侧，热管理机构3包括若干个冷却管路32，每个冷却管路32均与一个电池簇2连接，箱体1对应电池簇2与热管理机构的位置开设有检修门。
该储能系统中，由于箱体1对应电池簇2与热管理机构3的位置均开设有检修门，故在某个电池簇2或热管理机构3出现故障时，操作人员只需要打开检修门，即可在箱体1外部对故障的电池簇或热管理机构进行维修，而不需要进入到箱体1内部。也就是说，箱体1内部不需要预留操作人员维护与操作的空间，也就能够布置更多的电池簇2，从而提高系统的能量密度，降低单位电量的成本。而且，由于电池簇2之间并联连接，故能够在不影响储能系统正常运行的前提下对故障的电池簇2进行维修更换。
优选地，电池簇2包括支架21与电池包22，支架21沿竖直方向设置有多个容纳腔，容纳腔内可拆卸设置有电池包22。在电池簇2发生故障时，操作人员可直接对该电池簇2中故障的电池包22进行更换，方便快捷。
可以理解的是，当某一个电池簇2的电池包22出现故障时，操作人员能够暂时断开该电池簇2并进行维修，且不会影响其他电池簇2的连通以及整个储能系统的运行。而且，将电池簇2并联也能够根据实际需求增减电池簇2的数量，并调整对应的参数即可，而无需更改或变动整体线路布局，极大地提高了储能系统的兼容性。
其中，每个电池簇2的电池包22之间串联连接。将同一个电池簇2的电池包22进行串联，能够提高电池簇2的电压，从而降低储能系统在供电时的损耗。
具体地，支架21的容纳腔可设置滑轨与托盘，托盘滑动设置于滑轨并能够部分伸出容纳腔，电池包22能够固定设置于托盘，并随托盘进入容纳腔完成固定。利用滑轨与托盘能够便于操作人员取出或放入电池包22，提高效率。
其中，热管理机构3的作用是对电池包22进行散热，以防电池包22温度上升导致热失控的发生。电池包22包括内部冷却管，而为了能够实现对电池包22的有效散热，内部冷却管设置于电池包22的内部，且与电芯贴合以提高换热效率。热管理机构3还包括热管理主机31，热管理主机31设置于箱体1内，冷却管路32连通热管理主机31与内部冷却管。
冷却管路32内流动设置有换热介质，热管理主机31包括制冷组件，换热介质在电池包22处吸收热量，电池包22温度下降，换热介质流动至制冷组件时，制冷组件吸收换热介质的热量以使换热介质降温，而制冷组件吸收的热量能够排出箱体1之外，从而使换热介质能够循环吸收电池包22的热量。
其中，制冷组件原理与空调相同，都是通过压缩机控制制冷剂的相变来对换热介质制冷，而换热介质的种类为现有技术，且较为成熟，有多种可供选择的换热介质，例如乙二醇溶液，此处不再赘述。
如图2、图3及图5所示，冷却管路32包括一级冷却管321、二级冷却管322及三级冷却管323，每个电池包22均连通一个三级冷却管323，每个电池簇2的三级冷却管323与一个二级冷却管322连通，二级冷却管322通过一级冷却管321与热管理主机31连通。具体地，一级冷却管321与热管理主机31的换热组件换热连接。三级冷却管323与对应的电池包22的内部冷却管连通。为使三级冷却管323安装稳固，三级冷却管323设置于支架21上。
换热介质从制冷组件处开始流入一级冷却管321，而一级冷却管321连通若干个二级冷却管322，而每一个二级冷却管322对应一个电池簇2，换热介质流入二级冷却管322后，通过该电池簇2的支架21上设置的若干个三级冷却管323分别流入对应的电池包22内的内部冷却管，从而能够与电池包22的电芯进行换热以冷却电池包22。冷却管路32分三级设置，使得该储能系统能够对每一个电池包22进行精准快速降温。每个三级冷却管323均设置有电子流量阀，且电子流量阀与控制器通讯连接，控制器能够根据需要对每一个电池包22的冷却效果进行控制。
可以理解的是，换热介质在吸收电池包22热量使电池包22降温后，需要回到制冷组件处并通过制冷组件降温以循环利用，而上述的冷却管路32仅能够使换热介质流向电池包22，故热管理系统还包括使换热介质从电池包22回到制冷组件的管路，且该管路与制冷管路的结构相同，也是分三级设置，只不过不需要设置电子流量阀。故电池包22内的内部冷却管的流量完全由三级冷却管323的电子流量阀控制，且冷却管路32连通内部冷却管的进口，使换热介质从电池包22回到制冷组件的管路连通内部冷却管的出口，以使热管理机构3形成循环管路。
然而，即便热管理机构3能够对电池包22进行冷却以防止电池包22温度过高引起热失控，但仍然无法完全避免热失控的发生。若某一个或某几个电池包22发生了热失控，则需要迅速灭火，以防引起其他电池包22发生热失控导致火情不可控。
如图3和图6所示，该储能系统还包括消防机构4，消防机构4包括消防主机41及消防管路42，消防主机41设置于箱体1内，消防管路42连通消防主机41与电池包22。其中，消防主机41包括泵体，消防管路42和/或消防主机41内设置有灭火剂，当电池包22发生热失控时，消防主机41的泵体能够驱动灭火剂流向电池包22以对电池包22进行灭火。同理，箱体1对应消防主机41的位置也开设有检修门，便于操作人员对消防主机41进行维修或零部件的更换。
进一步地，消防管路42包括一级消防管421、二级消防管422及三级消防管423，电池包22包括内部消防管，一级消防管421、二级消防管422及三级消防管423内设置有灭火剂，且每个电池包22的内部消防管均连通一个三级消防管423，每个电池簇2的三级消防管423与一个二级消防管422连通，二级消防管422通过一级消防管421与消防主机41连通。同理，为了使三级消防管423安装稳固，三级消防管423设置于支架21上。
灭火剂从消防主机41处开始流入一级消防管421，而一级消防管421连通若干个二级消防管422，而每一个二级消防管422对应一个电池簇2，灭火剂流入二级消防管422后，通过该电池簇2的支架21上设置的若干个三级消防管423分别流入对应的电池包22内，从而能够达到阻燃的效果，以为多个电池包22进行灭火。消防管路42分三级设置，使得该储能系统能够对每一个电池包22进行精准快速灭火。
为了保证消防机构4能够迅速获知每个电池包22的状态并作出反应，电池簇2还包括火情探测器，灭火剂能够根据火情探测器的探测结果流入对应的内部消防管。
现有技术中，电池包22内部大多设置有内部消防管，内部消防管与对应的三级消防管423连通，当电池包22热失控时会使内部消防管破裂以使灭火剂流出。可以理解的是，内部消防管破裂的位置一定是电池包22内温度最高的位置，也就是热失控最严重的位置，故灭火剂流出能够迅速对电池包22火势最大的位置进行灭火，快速有效。
为便于管理，也为了在满足不同电池簇2数量需求的客户要求时能够快速增减电池簇2的数量，每个一级冷却管321只对应两个或三个电池簇2。也就是说，每个一级冷却管321只连接两个或三个二级冷却管322。
以图4为例，该储能系统共设置两排电池簇2，其中一排设置五个，另一排设置四个，共设置有四个一级冷却管321，其中三个一级冷却管321分别与两个二级冷却管322相连接，另一个一级冷却管321与三个二级冷却管322相连接。
在本实施例中，热管理主机31能够控制换热介质的流动速度以及制冷组件的功率，消防主机41能够控制灭火剂的流动速度，故热管理主机31与消防主机41均与汇流柜5内的控制器通讯连接，以便控制器综合控制整个储能系统，提高效率与安全性。
可以理解的是，当部分电池包22发生热失控时，热管理机构3依然需要保证能够正常工作以对其他电池包22进行冷却。为保护热管理主机31，箱体1内设置有隔墙，隔墙与箱体1的侧壁合围成隔断室，热管理主机31设置于隔断室内。优选地，隔墙由隔热且不易燃的材料制成。
优选地，箱体1的顶部设置有若干个消防喷头，消防喷头与外部的消防系统连通。当箱体1内的消防机构4不能抑制火情时，可将外部的消防设施与消防喷头连通进行灭火，从而有效的防止险情的发生。具体地，箱体1设置有消防接口，消防接口与消防喷头连通，外部的消防设施，如消防栓、消防车的水泵等可以与消防接口连接。为便于连接外部的消防设施与消防接口，消防接口设置于箱体1的侧板。
如图1和图4所示，储能系统还包括汇流柜5，汇流柜5设置于箱体1内，汇流柜5与电池簇2电连接。同理，箱体1对应汇流柜5的位置也开设有检修门，便于操作人员对汇流柜5进行维修或零部件的更换。
可以理解的是，汇流柜5内设置有电池簇2的总开关，同时，汇流柜5包括控制器，控制器与热管理机构3、消防机构4等均通讯连接，热管理机构3与消防机构4的手动操作面板和信息显示等也设置于汇流柜5内。多数情况下，操作人员只需要打开汇流柜5即可对储能系统的运行情况做判断，并能够通过电池簇2的总开关控制整个储能系统的供电情况。具体地，该储能系统与外部电路也是通过汇流柜5连通的。而为了在电池包22出现故障时能够单独关闭对应的电池簇2，每个电池簇2均设置有独立的分开关。
在本实施例中，箱体1为集装箱，集装箱强度高、保护能力强，形状规整且占用空间相对较少，既能够为储能系统内部的结构提供保护，又能够提高能量密度。为便于对该储能系统进行维护与检修，箱体1的侧板在对应容纳腔、热管理机构3、消防机构4及汇流柜5的开口位置开设有检修门，且箱体1的侧板均能够独立开启。操作人员可以打开故障结构对应的检修门进行维护与检修，而在故障较为严重或是需要同时查看多个部件时，可直接打开对应位置的侧板。
以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (11)

1.一种储能系统，其特征在于，包括：
箱体(1)；
储能装置，设置于所述箱体(1)内，所述储能装置包括若干个电池簇(2)，若干个所述电池簇(2)之间并联连接；
热管理机构(3)，所述热管理机构(3)设置于所述箱体(1)内且位于所述储能装置的一侧，所述热管理机构(3)包括若干个冷却管路(32)，每个所述冷却管路(32)均与一个所述电池簇(2)连接，所述箱体(1)对应所述电池簇(2)与所述热管理机构的位置开设有检修门。
2.根据权利要求1所述的储能系统，其特征在于，所述电池簇(2)包括支架(21)与电池包(22)，所述支架(21)沿竖直方向设置有多个容纳腔，所述容纳腔内可拆卸设置有电池包(22)。
3.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，每个所述电池簇(2)的所述电池包(22)之间串联连接。
4.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述电池包(22)包括内部冷却管，所述热管理机构(3)包括热管理主机(31)，所述热管理主机(31)设置于所述箱体(1)内，所述冷却管路(32)连通所述热管理主机(31)与所述内部冷却管。
5.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述箱体(1)内设置有隔墙，所述隔墙与所述箱体(1)的侧壁合围成隔断室，所述热管理主机(31)设置于所述隔断室内。
6.根据权利要求2所述的储能系统，其特征在于，所述储能系统还包括消防机构(4)，所述消防机构(4)包括消防主机(41)及消防管路(42)，所述消防主机(41)设置于所述箱体(1)内，所述消防管路(42)连通所述消防主机(41)与所述电池包(22)。
7.根据权利要求6所述的储能系统，其特征在于，所述消防管路(42)包括一级消防管(421)、二级消防管(422)及三级消防管(423)，所述电池包(22)包括内部消防管，且每个所述电池包(22)的所述内部消防管均连通一个所述三级消防管(423)，每个所述电池簇(2)的所述三级消防管(423)与一个所述二级消防管(422)连通，所述二级消防管(422)通过所述一级消防管(421)与所述消防主机(41)连通。
8.根据权利要求7所述的储能系统，其特征在于，所述电池簇(2)还包括火情探测器，所述一级消防管(421)、所述二级消防管(422)及所述三级消防管(423)内设置有灭火剂，所述灭火剂能够根据所述火情探测器的探测结果流入对应的所述内部消防管。
9.根据权利要求4所述的储能系统，其特征在于，所述冷却管路(32)包括一级冷却管(321)、二级冷却管(322)及三级冷却管(323)，每个所述电池包(22)均连通一个所述三级冷却管(323)，每个所述电池簇(2)的所述三级冷却管(323)与一个所述二级冷却管(322)连通，所述二级冷却管(322)通过所述一级冷却管(321)与所述热管理主机(31)连通。
10.根据权利要求9所述的储能系统，其特征在于，所述热管理主机(31)包括制冷组件，所述一级冷却管(321)与所述制冷组件换热连接。
11.根据权利要求1～10中任一项所述的储能系统，其特征在于，所述箱体(1)的顶部设置有若干个消防喷头，所述消防喷头与外部的消防系统连通。
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