CN220830061U - 储能集装箱和光伏系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种储能集装箱和光伏系统。储能集装箱包括液冷系统和储能电池组件，液冷系统包括多个内部具有冷却液流道的石墨液冷板，多个石墨液冷板围合形成容置空间；储能电池组件容置于容置空间内。本申请的储能集装箱，通过采用多个石墨液冷板包围在储能电池组件外部，构成包覆式循环液冷换热结构，实现对储能电池组件整体进行制冷，加大热交换面积，加大储能电池组件散热面积，提高散热速率，制冷效率高，热交换更均匀，还可以进行加热调温，方便热管理设计，有利于维持储能电池组件的工作温度稳定，保障储能集装箱平稳运行；而且石墨液冷板的加工难度小，节省制造成本，储能集装箱的负担小，降低成本，经济性高。

Description

储能集装箱和光伏系统

技术领域

本申请涉及光伏储能技术领域，特别是涉及储能集装箱和光伏系统。

背景技术

大容量电池储能技术应用于光伏发电，能够平滑功率输出波动，降低光伏发电对电力系统的冲击，对光伏发电规模化应用具有重要价值。得益于锂电池行业的迅速发展，锂电池储能成为目前光伏储能的最主要增长形式。锂电池储能一般采用储能集装箱的布置方式，实际运行的储能集装箱中储能电池的温差普遍较大，导致温度较高储能电池的循环寿命及储能效率降低，并增加了热失控的风险。因此，储能集装箱热管理一直都是业界难题。

相关技术中，储能集装箱大多采用液冷管对储能电池进行制冷，并带走热量。然而，液冷管覆盖面积有限，而且材质导热性能有限，最大能量交换速率不足，导致散热速率不足，且热交换不均；另外液冷管普遍采用铜、铝等金属材料制造，加工难度高、易生锈或发生电化学腐蚀，材料成本高。

实用新型内容

基于此，有必要针对液冷管的散热速率不足、热交换不均、加工难度高及成本高的问题，提供一种储能集装箱和光伏系统。

第一方面，本申请提供一种储能集装箱，包括：

液冷系统，包括多个内部具有冷却液流道的石墨液冷板，多个所述石墨液冷板围合形成容置空间；以及

储能电池组件，容置于所述容置空间内。

在其中一个实施例中，所述石墨液冷板包括侧板、底板和顶板，所述侧板、所述底板与所述顶板包围所述储能电池组件的外部；和/或，所述储能电池组件包括多个电池单元，多个所述石墨液冷板在所述容置空间内分隔形成多个电池槽，多个所述电池槽一一对应容置多个所述电池单元。

在其中一个实施例中，所述石墨液冷板设有与所述冷却液流道相连通的两个进/出液口；两个所述进/出液口开设于所述石墨液冷板的同一侧面上，或者，两个所述进/出液口开设于所述石墨液冷板的相对两个侧面上。

在其中一个实施例中，所述液冷系统还包括液冷管组件，所述液冷管组件用于连接两个所述石墨液冷板的所述进/出液口。

在其中一个实施例中，所述液冷管组件包括液冷软管和管接头，所述石墨液冷板的所述进/出液口密封连接有所述管接头，两个所述石墨液冷板上的所述管接头通过所述液冷软管连接。

在其中一个实施例中，所述储能集装箱还包括箱体，所述液冷系统安装于所述箱体；所述液冷系统还包括悬挂组件，所述悬挂组件与所述石墨液冷板中的侧板连接，并将所述侧板悬挂安装于所述箱体内。

在其中一个实施例中，所述悬挂组件包括安装件和弹性连接件，所述安装件安装于所述箱体，所述弹性连接件的一端与所述安装件连接、另一端连接于所述侧板的顶部。

在其中一个实施例中，所述弹性连接件包括第一连接部和弹性部，所述侧板的顶面上设有第二连接部；所述第一连接部与所述第二连接部可拆卸连接，所述弹性部的一端与所述第一连接部连接、另一端与所述安装件连接。

在其中一个实施例中，所述侧板的顶部连接有多个所述弹性连接件；和/或，所述侧板的顶部和底部均连接有所述弹性连接件。

第二方面，本申请提供一种光伏系统，包括光伏电池以及如上述第一方面任一项所述的储能集装箱，所述光伏电池与所述储能集装箱电连接。

上述储能集装箱，通过采用多个石墨液冷板包围在储能电池组件外部，构成包覆式循环液冷换热结构，实现对储能电池组件整体进行制冷，加大热交换面积，加大储能电池组件散热面积，提高散热速率，制冷效率高，热交换更均匀，还可以进行加热调温，方便热管理设计，有利于维持储能电池组件的工作温度稳定，保障储能集装箱平稳运行；而且石墨液冷板的加工难度小，节省制造成本，储能集装箱的负担小，储能集装箱从生产到运输、安装和使用、维护，均可达到降低成本、减少周期等效果，经济性高；储能集装箱整体可以实现法拉第笼抗干扰效果，防止大功率电力设备互相干扰，抗干扰性好，安全性较高，有效解决液冷管的散热速率不足、热交换不均、加工难度高及成本高的问题。

附图说明

图1为本申请一实施例的储能集装箱的分解结构示意图。

图2为本申请一实施例的石墨液冷板的透视结构示意图。

图3为本申请另一实施例的石墨液冷板的透视结构示意图。

图4为本申请一实施例的石墨液冷板与弹性连接件的结构示意图。

图5为本申请又一实施例的石墨液冷板的透视结构示意图。

图6为本申请一实施例的弹性连接件的结构示意图。

图7为本申请一实施例的石墨液冷板与液冷管组件的结构示意图。

附图标号：

100、储能集装箱；

10、液冷系统；20、储能电池组件；

1、石墨液冷板；11、冷却液流道；12、进/出液口；13、侧板；14、底板；15、顶板；16、第二连接部；101、容置空间；

2、悬挂组件；21、安装件；22、弹性连接件；221、第一连接部；222、弹性部；

3、液冷管组件；31、液冷软管；32、管接头。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

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。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

光伏发电的间歇性和易变性，对现有电网系统的正常运行和调度提出了严峻的挑战。大容量电池储能技术应用于光伏发电，能够平滑功率输出波动，降低光伏发电对电力系统的冲击，对光伏发电规模化应用具有重要价值。得益于锂电池行业的迅速发展，锂电池储能成为目前光伏储能的最主要增长形式，采用电池堆进行储能和供能还能够增加输出电压。储能电池在工作过程中，即存储电能和释放电能的过程中，会产生热量，当热量过多使得储能电池的温度过高，会对储能电池造成损害，影响储能电池的储能效率以及循环寿命。锂电池储能一般采用储能集装箱的布置方式，实际运行的储能集装箱中储能电池的温差普遍较大，导致温度较高储能电池的循环寿命及储能效率降低，并增加了热失控的风险。因此，储能集装箱热管理一直都是业界难题。

目前，储能集装箱大多采用液冷管对储能电池制冷，并带走热量。然而，液冷管覆盖面积有限，而且材质导热性能有限，最大能量交换速率不足，导致散热速率不足；而且液冷管热交换不均，需要额外的热管理系统设计，增加成本；另外液冷管普遍采用铜、铝等金属材料制造，加工难度高、易生锈或发生电化学腐蚀，材料成本高。

参阅图1至图3，图1示出了本申请一实施例中的储能集装箱的分解结构示意图，图2示出了本申请一实施例中的石墨液冷板的透视结构示意图，图3示出了本申请另一实施例中的石墨液冷板的透视结构示意图。本申请一实施例提供的储能集装箱100，包括液冷系统10和储能电池组件20；液冷系统10包括多个内部具有冷却液流道11的石墨液冷板1，多个石墨液冷板1围合形成容置空间101；储能电池组件20容置于容置空间101内。

在本实施例中，石墨液冷板1为石墨材料制件，整体采用石墨材料制作，石墨液冷板1内部的冷却液流道11用于容纳冷却液等热交换介质，并用作热交换介质的流动通路；石墨材料具有高导热性，可以加快制冷速率，液冷板相比于液冷管加大了热交换面积，提高散热速率，制冷效率加强，使得石墨液冷板1的热交换性能更好；石墨材料还允许制热，通过提高流过石墨液冷板1内冷却液流道11中的热交换介质的温度，石墨液冷板1可以用于加热；而且石墨材料的密度远小于现有液冷管常用材料的密度，石墨材料具有较低的生产、运输、安装难度以及较好的经济性，减小石墨液冷板1的加工难度，节省制造成本，从而可以优化储能集装箱100设计，储能集装箱100的负担小，降低成本。

多个石墨液冷板1围合形成具有一定长、宽、高的容置空间101，容置空间101内可安放需要维持特定工作温度的储能电池组件20，储能电池组件20可以包括任意方式堆叠形成的电池堆，例如柱形叠放电池堆等，在此不做限定；储能电池组件20用于储存电能以及为用电设备供电，例如储能电池组件20可以与光伏发电装置电连接，以储存光伏发电的电能，用电设备可以是电动汽车等。储能集装箱100使用时，储能电池组件20工作释放大量热量，冷却液等热交换介质流过石墨液冷板1内的冷却液流道11时吸收并带走储能电池组件20的热量，实现对储能电池组件20进行散热制冷；同时，也可以通过石墨液冷板1对储能电池组件20进行加热，从而实现维持储能电池组件20的工作温度。

另外，石墨材料具有导电性能，多个石墨液冷板1围合形成的容置空间101构成法拉第笼，整体可以实现法拉第笼抗干扰效果，防止大功率电力设备互相干扰，抗干扰性好。液冷系统10整体具有良好导电性，可以实现储能集装箱100整体最小电阻接地，保证安全，有效防止电力事故造成损失，安全性好。

本申请实施例的储能集装箱100，通过采用多个石墨液冷板1包围在储能电池组件20外部，构成包覆式循环液冷换热结构，实现对储能电池组件20整体进行制冷，加大热交换面积，加大储能电池组件20散热面积，提高散热速率，制冷效率高，热交换更均匀，还可以进行加热调温，方便热管理设计，有利于维持储能电池组件20的工作温度稳定，保障储能集装箱100平稳运行；而且石墨液冷板1的加工难度小，节省制造成本，储能集装箱100的负担小，储能集装箱100从生产到运输、安装和使用、维护，均可达到降低成本、减少周期等效果，经济性高；另外储能集装箱100整体可以实现法拉第笼抗干扰效果，防止大功率电力设备互相干扰，抗干扰性好，安全性较高，有效解决液冷管的散热速率不足、热交换不均、加工难度高及成本高的问题。

本申请实施例的储能集装箱100，可以但不限用于光伏发电、风电等可再生能源电站中的储能系统，还可以用于车辆、船舶或飞行器等用电设备中的电源系统。

可选地，容置空间101的尺寸和形状与储能电池组件20的尺寸和形状相适配，石墨液冷板1贴合于储能电池组件20设置。如此，有利于进一步提高热交换性能，提高制冷散热速率，散热效果更好。

可选地，石墨液冷板1为预制件，采用预制件生产、现场组装的方式，可以节省生产时间，大大节省运输成本。

在一些实施例中，如图1所示，石墨液冷板1包括侧板13、底板14和顶板15，侧板13、底板14与顶板15包围储能电池组件20的外部。

在本实施例中，侧板13、底板14和顶板15均是采用石墨材料制作的液冷板，内部均成型有冷却液流道11；侧板13覆盖在储能电池组件20的前侧、背侧、左侧及右侧，底板14覆盖在储能电池组件20的底部，顶板15覆盖在储能电池组件20的顶部，从而侧板13、底板14和顶板15全包围储能电池组件20外部，构成全包围循环液冷结构，进一步加大储能电池组件20的热交换面积，提高储能集装箱100的散热效果，而且液冷系统10可以实现整体热封闭，制冷效率加强，加热调温效果更好，进一步保障储能电池组件20平稳运行。

可选地，侧板13、底板14和顶板15内部的冷却液流道11的形状可以相同，也可以不相同，在此不做限制。

在一些未示出的实施例中，储能电池组件20包括多个电池单元，多个石墨液冷板1在容置空间101内分隔形成多个电池槽，多个电池槽一一对应容置多个电池单元。

在本实施例中，储能电池组件20包括多个电池单元，以储存更多的电能。通过设置多个石墨液冷板1分隔储能电池组件20中的多个电池单元，可以增加每个电池单元的散热面积，提高散热效果，达到减少热扩散、降低热失控风险的目的，提高储能集装箱100的安全性。

可选地，基于特定温度控制要求，可以在全包围循环液冷结构中继续增加石墨液冷板1，以形成全包围分隔结构；或者，也可以由多个石墨液冷板1形成多个顶部开口的电池槽，形成半包围分隔结构。

在一些实施例中，如图2和图3所示，石墨液冷板1设有与冷却液流道11相连通的两个进/出液口12；两个进/出液口12开设于石墨液冷板1的同一侧面上，或者，两个进/出液口12开设于石墨液冷板1的相对两个侧面上。

在本实施例中，石墨液冷板1的一个进/出液口12用于冷却液由外部流入冷却液流道11内，另一个进/出液口12用于冷却液由冷却液流道11流出，从而实现冷却液流道11中冷却液的循环流动。两个进/出液口12可以开设于石墨液冷板1的同一个侧面上，例如两个进/出液口12均开设于石墨液冷板1的左侧面、右侧面、上侧面或下侧面，此时冷却液由石墨液冷板1的同一侧进入和流出冷却液流道11。两个进/出液口12也可以开设于石墨液冷板1的相对两个侧面上，例如一个进/出液口12开设于石墨液冷板1的上侧面、另一个进/出液口12开设于石墨液冷板1的下侧面，此时冷却液由石墨液冷板1的一侧进入冷却液流道11并从石墨液冷板1的另一侧流出。石墨液冷板1具有多种冷却液流道11及进/出液口12布局结构，可以根据组装及使用需要选择，降低加工难度，使用灵活方便，降低成本。

在一些具体实施例中，如图2所示，一个进/出液口12开设于石墨液冷板1的上侧面、另一个进/出液口12开设于石墨液冷板1的下侧面，冷却液流道11在石墨液冷板1内沿S型曲线盘绕延伸，从而形成纵式布局的石墨液冷板1。如图3所示，两个进/出液口12均开设于石墨液冷板1的右侧面上，冷却液流道11在石墨液冷板1内沿S型曲线盘绕延伸，从而形成横式布局的石墨液冷板1。

可选地，侧板13、底板14和顶板15上的进/出液口12的设置位置可以相同，也可以不相同，在此不做限制。

在一些实施例中，如图1所示，储能集装箱100还包括箱体(图中未示出)，液冷系统10安装于箱体；液冷系统10还包括悬挂组件2，悬挂组件2与石墨液冷板1中的侧板13连接，并将侧板13悬挂安装于箱体内。

在本实施例中，通过设置悬挂组件2将侧板13悬挂安装于箱体内，侧板13悬挂包围在储能电池组件20的四周，石墨液冷板1的安装更加方便。

在一些实施例中，如图1所示，悬挂组件2包括安装件21和弹性连接件22，安装件21安装于箱体，弹性连接件22的一端与安装件21连接、另一端连接于侧板13的顶部。

在本实施例中，悬挂组件2通过安装件21安装于箱体，弹性连接件22将侧板13连接于悬挂组件2，从而将侧板13悬挂安装于箱体内；并且弹性连接件22能够弹性伸缩运动，可以缓冲侧板13受到的冲击力，保护侧板13，液冷系统10运行稳定可靠，保障储能集装箱100平稳运行。

可选地，安装件21与箱体可拆卸连接，方便拆装维护更换悬挂组件2。

在一些实施例中，如图4至图6所示，弹性连接件22包括第一连接部221和弹性部222，侧板13的顶面上设有第二连接部16，第一连接部221与第二连接部16可拆卸连接，弹性部222的一端与第一连接部221连接、另一端与安装件21连接。

在本实施例中，通过设置第一连接部221与第二连接部16可拆卸连接，方便弹性连接件22与侧板13的拆装更换，方便石墨液冷板1的安装维护。弹性部222可以为弹性件或者弹性材料制件，例如弹性件为弹簧，弹性材料制件为橡胶制件等。

在一些实施例中，如图5所示，第二连接部16为连接孔，连接孔设有内螺纹；如图6所示，第一连接部221为设有外螺纹的螺丝，弹性部222为弹簧，螺丝与连接孔螺纹连接，从而将弹性连接件22安装于侧板13顶部。

在另一些未示出的实施例中，第一连接部221与第二连接部16可以卡配连接，例如第一连接部221与第二连接部16两者之一为卡扣、两者之另一为卡孔，卡扣与卡孔卡接。

在一些实施例中，如图1和图4所示，侧板13的顶部连接有多个弹性连接件22。通过多个弹性连接件22将侧板13悬挂安装于箱体内，受力分布分散均匀，侧板13悬挂安装更加稳定，有利于更好地缓冲保护侧板13。

在一些实施例中，如图4所示，侧板13的顶部和底部均连接有弹性连接件22。通过在侧板13的顶部和底部均连接弹性连接件22，避免侧板13底部晃动，侧板13悬挂安装更加稳定，有利于更好地缓冲保护侧板13。

在一些具体实施例中，如图4所示，侧板13的顶部和底部均连接有三个弹性连接件22。

可选地，多个石墨液冷板1的冷却液流道11并联，或者，多个石墨液冷板1的冷却液流道11串联相互连通。

在一些实施例中，如图7所示，液冷系统10还包括液冷管组件3，液冷管组件3用于连接两个石墨液冷板1的进/出液口12。通过液冷管组件3组件连接两个石墨液冷板1的进/出液口12，以将两个石墨液冷板1的冷却液流道11通过液冷管组件3连通，方便冷却液的循环流动，实现循环制冷。

在一些实施例中，如图7所示，液冷管组件3包括液冷软管31和管接头32，石墨液冷板1的进/出液口12密封连接有管接头32，两个石墨液冷板1上的管接头32通过液冷软管31连接。通过液冷软管31和管接头32将两个石墨液冷板1的冷却液流道11连通，结构简单，密封效果好，安全防漏。

可选地，液冷软管31的两端还设有密封圈。

本申请一实施例提供的光伏系统，包括光伏电池以及由上述任一实施例提供的储能集装箱100，光伏电池与储能集装箱100电连接。

由于光伏系统包括由上述实施例提供的储能集装箱100，具有相同的有益效果，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种储能集装箱，其特征在于，包括：

液冷系统，包括多个内部具有冷却液流道的石墨液冷板，多个所述石墨液冷板围合形成容置空间；以及

储能电池组件，容置于所述容置空间内。

2.根据权利要求1所述的储能集装箱，其特征在于，所述石墨液冷板包括侧板、底板和顶板，所述侧板、所述底板与所述顶板包围所述储能电池组件的外部；

和/或，所述储能电池组件包括多个电池单元，多个所述石墨液冷板在所述容置空间内分隔形成多个电池槽，多个所述电池槽一一对应容置多个所述电池单元。

3.根据权利要求1所述的储能集装箱，其特征在于，所述石墨液冷板设有与所述冷却液流道相连通的两个进/出液口；两个所述进/出液口开设于所述石墨液冷板的同一侧面上，或者，两个所述进/出液口开设于所述石墨液冷板的相对两个侧面上。

4.根据权利要求3所述的储能集装箱，其特征在于，所述液冷系统还包括液冷管组件，所述液冷管组件用于连接两个所述石墨液冷板的所述进/出液口。

5.根据权利要求4所述的储能集装箱，其特征在于，所述液冷管组件包括液冷软管和管接头，所述石墨液冷板的所述进/出液口密封连接有所述管接头，两个所述石墨液冷板上的所述管接头通过所述液冷软管连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的储能集装箱，其特征在于，所述储能集装箱还包括箱体，所述液冷系统安装于所述箱体；

所述液冷系统还包括悬挂组件，所述悬挂组件与所述石墨液冷板中的侧板连接，并将所述侧板悬挂安装于所述箱体内。

7.根据权利要求6所述的储能集装箱，其特征在于，所述悬挂组件包括安装件和弹性连接件，所述安装件安装于所述箱体，所述弹性连接件的一端与所述安装件连接、另一端连接于所述侧板的顶部。

8.根据权利要求7所述的储能集装箱，其特征在于，所述弹性连接件包括第一连接部和弹性部，所述侧板的顶面上设有第二连接部；所述第一连接部与所述第二连接部可拆卸连接，所述弹性部的一端与所述第一连接部连接、另一端与所述安装件连接。

9.根据权利要求7或8所述的储能集装箱，其特征在于，所述侧板的顶部连接有多个所述弹性连接件；

和/或，所述侧板的顶部和底部均连接有所述弹性连接件。

10.一种光伏系统，其特征在于，包括光伏电池以及如权利要求1至9任一项所述的储能集装箱，所述光伏电池与所述储能集装箱电连接。