CN219393504U - 储能集装装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及储能技术领域，具体涉及一种储能集装装置。本实用新型提供的储能集装装置包括：箱体；至少一个承载体，设置在所述箱体内，所述承载体适于存放电芯，所述承载体设置有换热器，所述换热器内流动有具有阻燃性的换热工质，所述换热器上设置有释放阀；制冷机，与所述换热器连通，适于冷却所述换热工质；控制模块，与所述释放阀通信连接，适于控制所述释放阀的开闭。本实用新型提供的储能集装装置，温控系统中的换热工质同时用于消防，不需要额外设置消防系统，既可以节省消防投资，又可减小温控系统和消防系统占用的体积，有助于高效利用储能集装装置的内部空间，提高箱体内部单位体积的储能容量。

Description

储能集装装置

技术领域

本实用新型涉及储能技术领域，具体涉及一种储能集装装置。

背景技术

可再生能源电站通常要求配套一定规模的储能设备，以避免因诸如风力发电和光伏发电的随机性和波动性影响电网的稳定运行，其中集装箱布置的电化学储能因其具有能量密度高、效率高和建设成本低的优势成为配套储能的首选。但是储能集装箱逐渐向大规模、高电芯密度方向发展后，带来了两个问题：

一是电化学储能电芯对温度较为敏感，温度较高时则存在严重火灾隐患。集装箱内电芯密集的堆放形式会进一步增大局部换热压力，从而影响集装箱内部的温度控制。因此，集装箱内需安装温控系统，以控制集装箱内的温度。

二是电芯堆放密集，在局部的电芯发生起火事故时，极易引燃周边电芯导致火势扩大。因此，集装箱内需安装消防系统，以快速准确的在起火初期完成灭火。

针对上述问题，目前主流的解决方案是在集装箱内分别安装温控设备与气体灭火设备。温控设备主要采用传统挂机空调或一体式空调，通过风机盘管在集装箱内部的一侧进行送风。气体灭火设备主要使用以二氟-氯-溴甲烷、三氟溴甲烷或1,2-二溴四氟乙烷为代表的灭火剂，发生火灾时利用灭火剂充满整个集装箱完成灭火。温控设备与灭火设备独立设置，需要集装箱同时布置换热系统和消防系统，压榨了储能集装箱的有效存储空间，降低了储能集装箱的储能效率。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中储能集装箱内温控设备与灭火设备独立设置，导致储能集装箱的存储空间过小的缺陷，从而提供一种储能集装装置。

本实用新型提供的储能集装装置，包括：

箱体；

至少一个承载体，设置在所述箱体内，所述承载体适于存放电芯，所述承载体设置有换热器，所述换热器内流动有具有阻燃性的换热工质，所述换热器上设置有释放阀；

制冷机，与所述换热器连通，适于冷却所述换热工质；

控制模块，与所述释放阀通信连接，适于控制所述释放阀的开闭。

可选的，所述换热工质为二氧化碳。

可选的，所述换热器包括供给管和回流管，所述制冷机的出口与所述供给管连通，所述制冷机的入口与所述回流管连通，所述供给管与所述回流管间通过至少两个并联设置的中间连接管连通。

可选的，至少一个所述中间连接管的表面连接有翅片；

和/或所述中间连接管为管板，所述管板内设置有连通所述供给管和所述回流管的微通道。

可选的，所述储能集装装置还包括储罐，所述储罐与所述换热器连通，所述储罐适于补充所述换热器内的换热工质。

可选的，不同所述承载体的所述换热器并联，且均与所述制冷机连通，所述制冷机与不同所述承载体的所述换热器间均设置有电磁阀，所述电磁阀与所述控制模块通信连接。

可选的，所述箱体内设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制模块通信连接；

和/或所述箱体内设置有气体探测器，所述气体探测器与所述控制模块通信连接。

可选的，所述储能集装装置还包括电芯，所述电芯置于所述承载体上，所述电芯与所述控制模块通信连接，所述控制模块适于控制所述电芯存放电。

可选的，所述箱体内设置有隔板，所述隔板适于将所述承载体与所述制冷机，和/或所述承载体与所述控制模块分隔开。

可选的，所述承载体上设置有风机。

本实用新型具有以下优点：

1.本实用新型提供的储能集装装置，存放电芯的承载体设置在箱体内，承载体设置有换热器，换热器与制冷机连通，其内部流动有具有阻燃性的换热工质，同时换热器上设置有释放阀，换热工质在流动过程既能通过换热为电芯降温，当电芯意外起火时，换热器上的释放阀打开将换热工质排出，具有阻燃性的换热工质还能够隔离空气完成灭火，温控系统中的换热工质同时用于消防，不需要额外设置消防系统，既可以节省消防投资，又可减小温控系统和消防系统占用的体积，有助于高效利用储能集装装置的内部空间，提高箱体内部单位体积的储能容量。

2.本实用新型提供的储能集装装置，选用二氧化碳作为换热工质，可以将二氧化碳这一传统能源系统中的排放废物转化为可以利用的资源，支持低碳可再生能源的发展，二氧化碳在自然界天然存在，臭氧破坏潜能值和全球变暖潜能值几乎为零，使用过程中的排放和泄漏不会对环境造成影响，且二氧化碳单位体积制冷量大，设置在储能集装装置内可以减小温控系统所需体积。

3.本实用新型提供的储能集装装置，换热器包括供给管和回流管，供给管与回流管间通过至少两个中间连接管连通，中间连接管能够多条并联设置，提高换热器的换热效率。

4.本实用新型提供的储能集装装置，中间连接管的表面连接的翅片能够增加换热面积，提升换热器的换热效率。

5.本实用新型提供的储能集装装置，管板内可设置多条微通道，进一步提升了换热器的换热性能。

6.本实用新型提供的储能集装装置，储罐能够补充在管道中的换热工质，当换热工质消耗后及时为系统补充，将系统快速恢复至正常运行状态，保证系统能够稳定运行。

7.本实用新型提供的储能集装装置，各承载体的换热器上均单独设置有电磁阀，各承载体上的温控系统可独立管理，相较于集中冷却的方式，可以通过释放超临界二氧化碳针对目标高温电芯区域进行针对性调节，避免局部高温引起的安全隐患，也避免了承载体间的相互干扰。

8.本实用新型提供的储能集装装置，箱体内设置有隔板，隔板将能够将存放电芯的承载体与其他控制设备、制冷设备分隔开，确保电芯起火时不会危害其他设备。

9.本实用新型提供的储能集装装置，风机设置在承载体的背板上，能够从背板侧为承载体送风，配合换热器使用，能够进一步提升装置的降温效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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为本实用新型实施例储能集装装置的结构示意图；

图2为图1的储能集装装置的俯视图；

图3为本实用新型实施例储能集装装置的承载体的结构示意图一；

图4为本实用新型实施例储能集装装置的承载体的结构示意图二；

图5为本实用新型实施例储能集装装置的换热器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例储能集装装置的换热器的正视图；

图7为图6的A-A剖视图；

图8为本实用新型实施例储能集装装置的系统示意图。

附图标记说明：

10、箱体；11、隔板；20、承载体；21、支架；22、支撑板；23、背板；231、风机；30、电芯；40、换热器；41、供给管；42、回流管；43、管板；431、翅片；432、微通道；44、释放阀；50、制冷机；51、电磁阀；60、储罐；61、开关阀；70、控制模块。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

参考图1-图8，本实用新型实施例提供的储能集装装置，包括：

箱体10；

至少一个承载体20，设置在箱体10内，承载体20适于存放电芯30，承载体20设置有换热器40，换热器40内流动有具有阻燃性的换热工质，换热器40上设置有释放阀44；

制冷机50，与换热器40连通，适于冷却换热工质；

控制模块70，与释放阀44通信连接，适于控制释放阀44的开闭。

本实施例中，存放电芯30的承载体20设置在箱体10内，承载体20设置有换热器40，换热器40与制冷机50连通，其内部流动有具有阻燃性的换热工质，同时换热器40上设置有释放阀44，换热工质在流动过程既能通过换热为电芯30降温，当电芯30意外起火时，换热器40上的释放阀44打开将换热工质排出，具有阻燃性的换热工质还能够隔离空气完成灭火，温控系统中的换热工质同时用于消防，不需要额外设置消防系统，既可以节省消防投资，又可减小温控系统和消防系统占用的体积，有助于高效利用储能集装装置的内部空间，提高箱体10内部单位体积的储能容量。

本实施例中，对换热工质的材料不作具体限定，能够流动且具有阻燃性即可，作为一种实施方式，其可以是R-123(CF₃CHCl₂)；作为另一种实施方式，换热工质为二氧化碳。

本实施例中，选用二氧化碳作为换热工质，可以将二氧化碳这一传统能源系统中的排放废物转化为可以利用的资源，支持低碳可再生能源的发展，二氧化碳在自然界天然存在，臭氧破坏潜能值和全球变暖潜能值几乎为零，使用过程中的排放和泄漏不会对环境造成影响，且二氧化碳单位体积制冷量大，设置在储能集装装置内可以减小温控系统所需体积。

本实施例中，制冷机50确保供给的二氧化碳工质的压力在8MPa-12MPa范围内，温度在2℃-7℃范围内，保证其处于超临界状态。

作为一种优选的实施方式，换热器40包括供给管41和回流管42，制冷机50的出口与供给管41连通，制冷机50的入口与回流管42连通，供给管41与回流管42间通过至少两个并联设置的中间连接管连通。

本实施方式中，换热器40包括供给管41和回流管42，供给管41与回流管42间通过至少两个中间连接管连通，中间连接管能够多条并联设置，提高换热器40的换热效率。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，参考至少一个中间连接管的表面连接有翅片431，具体的，参考图5和图6，翅片431可以是设置在相邻的两个中间连接管之间，倾斜设置，首位相接。

本实施方式中，中间连接管的表面连接的翅片431能够增加换热面积，提升换热器40的换热效率。

本实施例中，对中间连接管的结构不作具体限定，能够供流体流通即可，作为一种实施方式，中间连接管为一中空圆管；作为另一种实施方式，参考图7，中间连接管为管板43，管板43内设置有连通供给管41和回流管42的微通道432，微通道432可根据需求调整直径与数量。

本实施例中，管板43内可设置多条微通道432，进一步提升了换热器40的换热性能。

作为一种优选的实施方式，储能集装装置还包括储罐60，储罐60与换热器40连通，储罐60适于补充换热器40内的换热工质。参考图8，当系统中二氧化碳压力低于8MPa-12MPa时开关阀61开启，储罐60内的二氧化碳可补充至系统中。

本实施方式中，储罐60能够补充在管道中的换热工质，当换热工质消耗后及时为系统补充，将系统快速恢复至正常运行状态，保证系统能够稳定运行。

作为一种优选的实施方式，不同承载体20的换热器40并联，且均与制冷机50连通，制冷机50与不同承载体20的换热器40间均设置有电磁阀51，电磁阀51与控制模块70通信连接。具体的，参考图1、图2和图8，箱体10内布置十个承载体20，共分为两排，每排五个，总供给管和总回流管分别为两路，各自与制冷机50相连接，每一路与五个承载体20的换热器40相连接，实现二氧化碳的供给、回流功能，每个承载体20的换热器40采用并联布置，各换热器40上均设置有电磁阀51。电磁阀51可以接受控制模块70的流量控制信号，在全开和全闭之间进行调节，从而改变二氧化碳供给量，二氧化碳工质流经承载体20的换热器40后，经总回流管返回至制冷机50中。

本实施方式中，各承载体20的换热器40上均单独设置有电磁阀51，各承载体20上的温控系统可独立管理，相较于集中冷却的方式，可以通过释放超临界二氧化碳针对目标高温电芯区域进行针对性调节，避免局部高温引起的安全隐患，也避免了承载体20间的相互干扰。

作为一种优选的实施方式，箱体10内设置有温度传感器，温度传感器与控制模块70通信连接。具体的，温度传感器为布置在释放阀44上的热敏电阻。

本实施方式中，温度传感器能够感应承载体20上电芯30的温度，电芯30温度异常时将信号传递至控制模块70，使释放阀44开启。

作为一种优选的实施方式，箱体10内设置有气体探测器，气体探测器与控制模块70通信连接。具体的，释放阀44上布置有红外式气体探测器。

本实施方式中，气体探测器能够在发生火灾释放阀44开启后，持续监测对应承载体20处的二氧化碳浓度及氧气浓度，为后续控制模块70控制阀门的开启状态提供参考依据。

本实施例中，储能集装装置还包括电芯30，电芯30置于承载体20上，电芯30与控制模块70通信连接，控制模块70适于控制电芯30存放电。

本实施例中，对承载体20的结构不作具体限定，作为一种实施方式，参考图3和图4，承载体20由平行排布的支撑板22经由支架21固定而成，电芯30放置在支撑板22上。具体的，承载体20包括十层支撑板22，每个支撑板22上布置有十二个电芯30。

本实施例中，电芯30可以是磷酸铁锂电芯，也可以是固态锂离子电芯，还可以是钠离子电芯，此处不作具体限定。

作为一种优选的实施方式，参考图1和图2，箱体10内设置有隔板11，隔板11能够将承载体20与制冷机50分隔开。同样的，隔板11也能够将承载体20与控制模块70分隔开。隔板11具有防火性能即可，作为一种实施方式，隔板11可以是水泥板；作为另一种实施方式，隔板可以是金属板，具体可以是钢板。

本实施例中，箱体10内设置有隔板11，隔板11将能够将存放电芯30的承载体20与其他控制设备、制冷设备分隔开，确保电芯30起火时不会危害其他设备。

在上述实施方式的基础上，在一个优选的实施方式中，承载体20上设置有风机231。具体的，参考图3，承载体20的一侧固定有背板23，风机231设置在背板23上，能够从背板23侧为承载体20送风，配合换热器40使用，能够进一步提升装置的降温效果。

基于上述具体实施方式，本实施例储能集装装置的工作流程为：

1.起火工况：换热器40的回流管42和供给管41上布置有释放阀44，当释放阀44检测到电芯30温度达到起火温度时，对应释放阀44将释放超临界二氧化碳对起火电芯30进行灭火降温。完成灭火降温后，释放阀44将持续监测对应承载体20区域的二氧化碳浓度及氧气浓度，通过间歇性释放二氧化碳确保该区域空气中氧气的浓度小于12％，二氧化碳的浓度大于35％，保证该区域不会复燃。

2.常规工况：承载体20的背板23上设置有两组风机231，可以使箱体10内空气通过换热器40降温后，为电芯30提供冷量。释放阀44实时监测对应区域的电芯30温度，控制模块70根据温度信号对背板23上设置的风机231进行调速控制，从而实现根据电芯30温度动态调节冷却效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种储能集装装置，其特征在于，包括：

箱体(10)；

至少一个承载体(20)，设置在所述箱体(10)内，所述承载体(20)适于存放电芯(30)，所述承载体(20)设置有换热器(40)，所述换热器(40)内流动有具有阻燃性的换热工质，所述换热器(40)上设置有释放阀(44)；

制冷机(50)，与所述换热器(40)连通，适于冷却所述换热工质；

控制模块(70)，与所述释放阀(44)通信连接，适于控制所述释放阀(44)的开闭。

2.根据权利要求1所述的储能集装装置，其特征在于，所述换热工质为二氧化碳。

3.根据权利要求1所述的储能集装装置，其特征在于，所述换热器(40)包括供给管(41)和回流管(42)，所述制冷机(50)的出口与所述供给管(41)连通，所述制冷机(50)的入口与所述回流管(42)连通，所述供给管(41)与所述回流管(42)间通过至少两个并联设置的中间连接管连通。

4.根据权利要求3所述的储能集装装置，其特征在于，至少一个所述中间连接管的表面连接有翅片(431)；

和/或所述中间连接管为管板(43)，所述管板(43)内设置有连通所述供给管(41)和所述回流管(42)的微通道(432)。

5.根据权利要求1所述的储能集装装置，其特征在于，所述储能集装装置还包括储罐(60)，所述储罐(60)与所述换热器(40)连通，所述储罐(60)适于补充所述换热器(40)内的换热工质。

6.根据权利要求1所述的储能集装装置，其特征在于，不同所述承载体(20)的所述换热器(40)并联，且均与所述制冷机(50)连通，所述制冷机(50)与不同所述承载体(20)的所述换热器(40)间均设置有电磁阀(51)，所述电磁阀(51)与所述控制模块(70)通信连接。

7.根据权利要求1所述的储能集装装置，其特征在于，所述箱体(10)内设置有温度传感器，所述温度传感器与所述控制模块(70)通信连接；

和/或所述箱体(10)内设置有气体探测器，所述气体探测器与所述控制模块(70)通信连接。

8.根据权利要求1所述的储能集装装置，其特征在于，所述储能集装装置还包括电芯(30)，所述电芯(30)置于所述承载体(20)上，所述电芯(30)与所述控制模块(70)通信连接，所述控制模块(70)适于控制所述电芯(30)存放电。

9.根据权利要求1-8任一项所述的储能集装装置，其特征在于，所述箱体(10)内设置有隔板(11)，所述隔板(11)适于将所述承载体(20)与所述制冷机(50)，和/或所述承载体(20)与所述控制模块(70)分隔开。

10.根据权利要求1-8任一项所述的储能集装装置，其特征在于，所述承载体(20)上设置有风机(231)。