CN220732162U - 电气设备及储能系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电气设备及储能系统，属于储能技术领域。电气设备包括壳体、温度传感器、控制器、至少一个储能变流器、电池包和换热组件，壳体内限定出选择性连通的第一容纳腔和第二容纳腔；储能变流器设置在第一容纳腔内；电池包设置在第二容纳腔内；换热组件设置在壳体内，在第一容纳腔和第二容纳腔连通的情况下，换热组件用于实现储能变流器和电池包之间的热交换。通过电气设备中第一容纳腔和第二容纳腔选择性地连通，并设置换热组件、温度传感器以及控制器，进而实现第一容纳腔和第二容纳腔之间的定期热交换以及每次热交换的时长，从而实现对储能变流器的散热的同时保证电气设备的安全性和防护等级，延长储能变流器以及电气设备的运行寿命。

Description

电气设备及储能系统

技术领域

本申请属于储能技术领域，尤其涉及一种电气设备及储能系统。

背景技术

在储能系统，储能变流器作为不可或缺的结构之一，其是否能长时间正常运行影响着整个储能系统的工作效率，故而对储能变流器的散热性能也越来越高。目前传统的散热方式大多是采用风冷式和液冷式。

前者主要是在通过设置与外界相连通的风道以便储能变流器和外界空气进行热交换，不仅难以保证储能变流器的防护等级，还难以且增加了储能变流器的空间大小和能耗；后者主要是在储能变流器表面设置液冷板，不仅需要额外安装管路结构，造成安装繁琐复杂，且管路结构和液冷板表面容易产生凝露的同时还存在漏液风险，进而影响储能变流器以及整个储能系统整体的运行寿命。

实用新型内容

本申请旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本申请提出一种电气设备及储能系统，通过第一容纳腔和第二容纳腔选择性地连通，并设置换热组件、温度传感器以及控制器，进而实现第一容纳腔和第二容纳腔之间的定期热交换以及每次热交换的时长，从而实现对储能变流器的散热的同时保证电气设备的安全性和防护等级，延长储能变流器、电池包以及电气设备的运行寿命。

第一方面，本申请提供了一种电气设备，包括：

壳体，所述壳体内限定出选择性连通的第一容纳腔和第二容纳腔；

至少一个储能变流器，所述储能变流器设置在所述第一容纳腔内；

至少一个电池包，所述电池包设置在所述第二容纳腔内；

至少一个换热组件，设置在所述壳体内，在所述第一容纳腔和所述第二容纳腔连通的情况下，所述换热组件用于实现所述储能变流器和所述电池包之间的热交换；

温度传感器，用于监测所述第一容纳腔内的温度；

控制器，用于基于所述温度传感器的信号控制所述第一容纳腔和所述第二容纳腔的连通或隔断。

根据本申请的电气设备，直接利用第一容纳腔和第二容纳腔之间的热交换，从而无需设置与外界相连通的风道以及对储能变流器进行散热的液冷板，保证了整个电气设备的防护等级，提高了储能变流器使用的安全性，延长储能变流器的运行寿命以及电气设备的运行寿命。另外，在外界温度降低时(比如冬季或者寒冷地区)，会极大地影响电池包的充放电性能，故通过第一容纳腔和第二容纳腔之间的热交换，提高第二容纳腔内的温度，进而对电池包起到了加热作用，以使电池包能正常运行，保证了电气设备的运行效率。

根据本申请的一个实施例，所述电气设备还包括隔板，安装于所述壳体以将所述壳体内腔分隔形成所述第一容纳腔和所述第二容纳腔；所述换热组件包括：

通风口，设置在所述隔板上，用于实现所述第一容纳腔的气体和所述第二容纳腔之间的气体的热交换。

根据本申请的一个实施例，还包括密封组件，安装于所述隔板并与所述控制器通信连接，用于打开或关闭所述通风口。

根据本申请的一个实施例，所述通风口包括：

进风口，用于使气体从所述第一容纳腔流入所述第二容纳腔；

出风口，与所述进风口对称设置，用于使气体从所述第二容纳腔流入所述第一容纳腔。

根据本申请的一个实施例，所述换热组件还包括排风结构，安装于所述隔板并与所述控制器通信连接，且所述排风结构位于所述第一容纳腔和/或所述第二容纳腔中。

根据本申请的一个实施例，所述换热组件还包括导风道，安装于所述隔板，且所述导风道沿所述通风口的边缘向所述第一容纳腔和/或所述第二容纳腔延伸。

根据本申请的一个实施例，所述储能变流器和所述电池包均设置有多个，多个所述储能变流器沿第一方向间隔设置在所述第一容纳腔内，多个所述电池包沿所述第一方向间隔设置在所述第二容纳腔内，所述第一容纳腔和所述第二容纳腔沿第二方向分布，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

根据本申请的一个实施例，所述换热组件设置有多个，多个所述换热组件沿第一方向间隔设置。

根据本申请的一个实施例，还包括：

液冷机组，设置在所述壳体内；

液冷管路，设置在所述壳体内，所述液冷管路的第一端与所述液冷机组连接，另一端延伸至所述第二容纳腔内并与所述电池包连接。

第二方面，本申请提供了一种储能系统，该储能系统包括：

发电装置；

至少一个如上所述的电气设备，所述电气设备和所述发电装置电连接。

根据本申请的储能系统，通过电气设备中第一容纳腔和第二容纳腔选择性地连通，并设置换热组件、温度传感器以及控制器，进而实现第一容纳腔和第二容纳腔之间的定期热交换以及每次热交换的时长，从而实现对储能变流器的散热的同时保证电气设备的安全性和防护等级，延长储能变流器、电池包以及电气设备的运行寿命。

本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请实施例提供的电气设备的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的隐去电池包和储能变流器的电气设备的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的隐去电池包、储能变流器、导风道和排风结构的电气设备的结构示意图。

附图标记：

110、柜体；111、第一容纳腔；112、第二容纳腔；113、第三容纳腔；

120、储能变流器；

130、电池包；

140、换热组件；141、通风口；1411、进风口；1412、出风口；142、排风结构；143、导风道；

150、隔板；

160、液冷机组。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述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，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考图1-图3描述本申请实施例提供的电气设备，该电气设备包括壳体、储能变流器120、电池包130、换热组件140、温度传感器(未示出)和控制器(未示出)。

壳体包括相连接的门体(未示出)和柜体110，柜体110内限定出选择性连通的第一容纳腔111和第二容纳腔112。即通过闭合门体使整个柜体110呈密封状态，以满足放置在柜体110内的储能变流器120和电池包130能正常运行的防护等级。可以理解的是，为了方便提高维护的便利性，本实施例中，门体包括第一门体和第二门体，第一门体用于盖合第一容纳腔111以实现第一容纳腔111的内部密封，第二门体用于盖合第二门体以实现第二容纳腔112的内部密封。当然，在一些实施例中，也可通过一个门体实现第一容纳腔111和第二容纳腔112的同时密封，以降低成本和提高使用的方便性，本实施例对此不做具体限制。

至少一个储能变流器120(PCS)设置在第一容纳腔111内，储能变流器120主要用于控制电池充放电过程以及进行交直流电的变换。可以理解的是，储能变流器120的数量和分布可根据实际需求进行调整，本实施例对此不做具体限制。

至少一个电池包130设置在第二容纳腔112内，电池包130由多个电池集成形成以提供和存储大容量的电能。可以理解的是，电池包130的数量和分布可根据实际需求进行调整，本实施例对此不做具体限制。

需要说明的是，由于第一容纳腔111和第二容纳腔112选择性连通，即第一容纳腔111和第二容纳腔112即可相互独立又可相互连通，从而适应电气设备的不同运行情况，在保证电气设备尽可能高效率工作的同时提高安全性。其中，当储能变流器120或电池包130出现热失控现象时，通过第一容纳腔111和第二容纳腔112的相互独立能尽可能降低损失范围，减少维护成本。

至少一个换热组件140设置在壳体内，在第一容纳腔111和第二容纳腔112连通的情况下，换热组件140用于实现储能变流器120和电池包130之间的热交换。可以理解的是，换热组件140的数量和分布可根据实际需求进行调整，本实施例对此不做具体限制。

需要说明的是，由于储能变流器120中的电子器件远远多于电池包130中的电子器件，在电气设备正常运行的过程中，储能变流器120所产生的热量远远高于电池包130所产生的热量，从而导致第一容纳腔111和第二容纳腔112相互独立时第一容纳腔111内的温度高于第二容纳腔112，通过使第一容纳腔111和第二容纳腔112连通，利用换热组件140实现两者之间的热交换，从而降低第一容纳腔111内的温度，进而对储能变流器120起到了散热作用，以延长电气设备的使用寿命。

同时，直接利用第一容纳腔111和第二容纳腔112之间的热交换，从而无需设置与外界相连通的风道以及对储能变流器120进行散热的液冷板，保证了整个电气设备的防护等级，提高了储能变流器120使用的安全性，延长储能变流器120的运行寿命以及电气设备的运行寿命。

另外，在外界温度降低时(比如冬季或者寒冷地区)，会极大地影响电池包130的充放电性能，故通过第一容纳腔111和第二容纳腔112之间的热交换，提高第二容纳腔112内的温度，进而对电池包130起到了加热作用，以使电池包130能正常运行，保证了电气设备的运行效率。

温度传感器用于监测第一容纳腔111内的温度。即通过对第一容纳腔111内的温度进行实时监测，以确保热交换的开始和结束时间，从而精准控制储能变流器120和电池包130的工作温度，尽可能提高电气设备的运行效率。可以理解的是，温度传感器是指能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。温度传感器包括但不限于热电偶、热敏电阻、电阻温度检测器(RTD)和IC温度传感器。

在一些实施例中，温度传感器还用于检测第二容纳腔112内的温度，一方面，可以避免出现第二容纳腔112内的温度过低，电池包130无法正常运行；另一方面，也可避免出现电池包130在热失控的情况下第一容纳腔111和第二容纳腔112相连通的情况发生，进而导致造成不必要的损失。

控制器用于基于温度传感器的信号控制第一容纳腔111和第二容纳腔112的连通或隔断。可以理解的是，当温度传感器确定第一容纳腔111内的当前温度高于第一阈值的情况下，控制器根据从温度传感器接收的电信号输出控制信号，控制信号用于连通第一容纳腔111和第二容纳腔112，以使换热组件140开始工作，实现第一容纳腔111和第二容纳腔112的热交换；当温度传感器确定第一容纳腔111内的当前温度低于第二阈值的情况下，控制器根据从温度传感器接收的电信号输出控制信号，控制信号用于隔断第一容纳腔111和第二容纳腔112，从而结束第一容纳腔111和第二容纳腔112的热交换。

需要说明的是，第一阈值和第二阈值的数值可根据实际需求进行设计，本实施例对此不做具体限制。

根据本申请实施例提供的电气设备，通过第一容纳腔111和第二容纳腔112选择性地连通，并设置换热组件140、温度传感器以及控制器，进而实现第一容纳腔111和第二容纳腔112之间的定期热交换以及每次热交换的时长，从而实现对储能变流器120的散热的同时保证电气设备的安全性和防护等级，延长储能变流器120、电池包130以及电气设备的运行寿命。

在一些实施例中，如图1至图3所示，电气设备还包括隔板150，隔板150安装于壳体以将壳体内腔分隔形成第一容纳腔111和第二容纳腔112；换热组件140包括设置在隔板150上的通风口141，通风口141用于实现第一容纳腔111的气体和第二容纳腔112之间的气体的热交换。

可以理解的是，通过隔板150安装于柜体110的内壁，从而使壳体内形成相互独立的第一容纳腔111和第二容纳腔112；当第一容纳腔111和第二容纳腔112相连通时(连通的方式包括但不限于打开通风口141或打开第一容纳腔111和第二容纳腔112对应的第一门体和第二门体)，由于连通前第一容纳腔111的温度高于第二容纳腔112的温度，利用分子的热运动原理，热量通过通风口141从第一容纳腔111的空气中传递到第二容纳腔112的空气中，实现了两者之间的热交换。

在一些实施例中，为了方便实现第一容纳腔111和第二容纳腔112连通或隔断，电气设备还包括密封组件(未示出)，密封组件安装于隔板150并与控制器通信连接，用于打开或关闭通风口141。本实施例中，密封组件包括调节阀，用于实现空气流经通风口141处的流量大小的调整。

在一些实施例中，如图3所示，通风口141包括进风口1411和出风口1412，进风口1411用于使气体从第一容纳腔111流入第二容纳腔112；出风口1412与进风口1411对称设置，用于使气体从第二容纳腔112流入第一容纳腔111。即第一容纳腔111中的高温气体从进风口1411流入第二容纳腔112中，第二容纳腔112中的低温气体从出风口1412流入第一容纳腔111内，以实现气体在柜体110内的循环流动的同时加快散热效率，提高散热效果。需要说明的是，进风口1411和出风口1412的形状和大小可根据实际需求进行设计，本实施例对此不做具体限制。

在一些实施例中，如图2所示，换热组件140还包括排风结构142，安装于隔板150并与控制器通信连接，且排风结构142位于第一容纳腔111和/或第二容纳腔112中。

可以理解的是，通过设置排风结构142，从而进一步地加快气体流动的速度，促进相邻气体之间混合，进行热交换。排风结构142可以设置在第一容纳腔111中，也可设置在第二容纳腔112中，还可同时设置在第一容纳腔111和第二容纳腔112内，本实施例对此不做具体限制。本实施例中，排风系统包括电机和扇叶，扇叶设置在进风口1411和/或出风口1412处，并在电机的驱使下旋转，从而实现气体流速的加快。

在一些实施例中，如图2所示，换热组件140还包括导风道143，安装于隔板150，且导风道143沿通风口141的边缘向第一容纳腔111和/或第二容纳腔112延伸。

可以理解的是，通过设置导风道143，从而引导气体流动和汇集，提高气体从导风道143处经过通风口141流向第一容纳腔111或第二容纳腔112的速率，增强通风散热效果。导风道143可设置在在第一容纳腔111中，也可设置在第二容纳腔112中，还可同时设置在第一容纳腔111和第二容纳腔112内，本实施例对此不做具体限制。本实施例中，导风道143的截面为矩形。

在一些实施例中，导风道143和排风结构142中的一个位于出风口1412处，另一个位于进风口1411处，从而进一步地提高整个电气设备结构的紧凑性。

在一些实施例中，储能变流器120和电池包130均设置有多个，多个储能变流器120沿第一方向间隔设置在第一容纳腔111内，多个电池包130沿第一方向间隔设置在第二容纳腔112内，第一容纳腔111和第二容纳腔112沿第二方向分布，第一方向和第二方向相互垂直。

可以理解的是，通过设置多个储能变流器120和电池包130进一步地提高整个电气设备的工作性能，并通过第一方向和第二方向相互垂直，从而确保整个电气设备结构紧凑的同时方便布置和维护电气设备。可以理解的是，多个包括两个或两个以上，储能变流器120和电池包130的数量可根据实际情况进行调整，本实施例对此不做具体限制。

本实施例中，第一方向为柜体110的长度方向，第二方向为柜体110的高度方向。

在一些实施例中，换热组件140设置有多个，多个换热组件140沿第一方向间隔设置，以进一步地提高整个第一容纳腔111的散热效率。

本实施例中，换热组件140、储能变流器120和电池包130一一对应，即每个储能变流器120的两侧分别设置有进风口1411和出风口1412，且排风结构142和导风道143分别设置在出风口1412和进风口1411处，且进风口1411和出风口1412沿柜体110的宽度方向设置，以尽可能保证散热效果的同时提高电气设备的结构紧凑性。

在一些实施例中，电气设备还包括液冷机组160和液冷管路(未示出)，液冷机组160设置在壳体内；液冷管路设置在壳体内，液冷管路的第一端与液冷机组160连接，另一端延伸至第二容纳腔112内并与电池包130连接，从而对电池包130进行液冷散热，以保证电池包130的正常运行，避免电池包130出现热失控现象。

本实施例中，隔板150呈T型，用于使壳体内还形成分别与第一容纳腔111和第二容纳腔112相独立的第三容纳腔113，液冷机组160设置在壳体内的第三容纳腔113内，门体还包括第三门体，用于盖合第三容纳腔113以实现第三容纳腔113的密封连接，从而实现对储能变流器120、电池包130和液冷机组160的分类容置。

可以理解的是，液冷机组160包括但不限于散热器和驱动泵，散热器的进口端与一个液冷管路的第一端连接，散热器的出口端与另一个液冷管路的第一端连接，即一个液冷管路将低温的冷却液输入电池包130中以进行热交换，冷却液经过热交换后温度变高利用另一个液冷管路流回至散热器中进行降温；驱动泵用于驱动冷却液循环流动。本实施例中，散热器包括但不限于风冷式散热器、热管式散热器或液冷式散热器。

需要说明的是，冷却液包括但不限于液氟化液、去离子水和不可燃油类。其中，氟化液可以包括但不限于氢代氯氟烃、氢氟烃、全氟碳化合物或者氢氟醚。

本申请实施例还提供了一种储能系统，该储能系统包括发电装置和至少一个上述的电气设备，电气设备和发电装置电连接。

发电装置包括但不限于光伏发电装置、水能发电装置、风能发电装置或者潮汐能发电装置。

可以理解的是，由于电气设备整体是密封的，故多个电气设置可以沿柜体110的长度方向布置，也可沿柜体110的宽度方向布置，不会对单个电气设备内的储能变流器120散热造成影响，进一步地提高了适用范围和布局的便利性。需要说明的是，电气设备的数量和分布可根据实际需求进行调整，本实施例对此不做具体限制。

根据本申请实施例提供的电气设备，通过电气设备中第一容纳腔111和第二容纳腔112选择性地连通，并设置换热组件140、温度传感器以及控制器，进而实现第一容纳腔111和第二容纳腔112之间的定期热交换以及每次热交换的时长，从而实现对储能变流器120的散热的同时保证电气设备的安全性和防护等级，延长储能变流器120、电池包130以及电气设备的运行寿命。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

在本申请的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一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。

在本申请的描述中，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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种电气设备，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体内限定出选择性连通的第一容纳腔和第二容纳腔；

至少一个储能变流器，所述储能变流器设置在所述第一容纳腔内；

至少一个电池包，所述电池包设置在所述第二容纳腔内；

至少一个换热组件，设置在所述壳体内，在所述第一容纳腔和所述第二容纳腔连通的情况下，所述换热组件用于实现所述储能变流器和所述电池包之间的热交换；

温度传感器，用于监测所述第一容纳腔内的温度；

控制器，用于基于所述温度传感器的信号控制所述第一容纳腔和所述第二容纳腔的连通或隔断。

2.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于，所述电气设备还包括隔板，安装于所述壳体以将所述壳体内腔分隔形成所述第一容纳腔和所述第二容纳腔；所述换热组件包括：

通风口，设置在所述隔板上，用于实现所述第一容纳腔的气体和所述第二容纳腔之间的气体的热交换。

3.根据权利要求2所述的电气设备，其特征在于，还包括密封组件，安装于所述隔板并与所述控制器通信连接，用于打开或关闭所述通风口。

4.根据权利要求2所述的电气设备，其特征在于，所述通风口包括：

进风口，用于使气体从所述第一容纳腔流入所述第二容纳腔；

出风口，与所述进风口对称设置，用于使气体从所述第二容纳腔流入所述第一容纳腔。

5.根据权利要求2所述的电气设备，其特征在于，所述换热组件还包括排风结构，安装于所述隔板并与所述控制器通信连接，且所述排风结构位于所述第一容纳腔和/或所述第二容纳腔中。

6.根据权利要求2所述的电气设备，其特征在于，所述换热组件还包括导风道，安装于所述隔板，且所述导风道沿所述通风口的边缘向所述第一容纳腔和/或所述第二容纳腔延伸。

7.根据权利要求1至6任一项所述的电气设备，其特征在于，所述储能变流器和所述电池包均设置有多个，多个所述储能变流器沿第一方向间隔设置在所述第一容纳腔内，多个所述电池包沿所述第一方向间隔设置在所述第二容纳腔内，所述第一容纳腔和所述第二容纳腔沿第二方向分布，所述第一方向和所述第二方向相互垂直。

8.根据权利要求1至6任一项所述的电气设备，其特征在于，所述换热组件设置有多个，多个所述换热组件沿第一方向间隔设置。

9.根据权利要求1至6任一项所述的电气设备，其特征在于，还包括：

液冷机组，设置在所述壳体内；

液冷管路，设置在所述壳体内，所述液冷管路的第一端与所述液冷机组连接，另一端延伸至所述第二容纳腔内并与所述电池包连接。

10.一种储能系统，其特征在于，包括：

发电装置；

至少一个如权利要求1至9任一项所述的电气设备，所述电气设备和所述发电装置电连接。