CN220984646U - 一种防冷凝水的储能集装箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种防冷凝水的储能集装箱，包括箱体，所述箱体内设置隔板，用于将箱体分隔为相互独立的电池舱和设备舱；储能模块，设置在所述电池舱内；制冷机组，位于所述设备舱内，所述制冷机组与储能模块连接，用于对所述储能模块进行散热；除湿模块，位于所述设备舱内，所述除湿模块设置气体流道、液冷流道，所述气体流道的两端分别与所述电池舱连通，用于与所述液冷流道换热以冷凝除湿。本实用新型通过设置除湿模块能够对电池舱内的空气主动进行降温除湿，同时换热后的液冷管道温度略有升高，从而有效避免电池舱内出现冷凝水；降温除湿后的空气可用于电池舱的散热，有利于实现储能模块的均匀散热，使用寿命长。

Description

一种防冷凝水的储能集装箱

技术领域

本实用新型涉及储能装备技术领域，具体而言，涉及一种防冷凝水的储能集装箱。

背景技术

储能集装箱是一种高度集成的储能装置，内部放置有多个储能电池模组，电池模组连接到逆变器后再通过少量的接口与外部设备进行连接，具有集成度高、占地面积小以及扩展性好的特点，是储能系统中分布式能源、智能电网、能源互联网发展的重要组成部分。

随着储能集装箱内储能单元的不断增加，为了满足需求，现有技术正在从风冷散热向液态冷却散热方向发展。利用液冷散热方案能有效提升散热效率，但是冷却管道上容易生产冷凝水，尤其是靠近冷却管道入口端位置，产生的冷凝水若进入高压系统会影响绝缘安全，同时外部的湿气和水沿冷凝水排放系统倒灌进入集装箱体内部容易引发安全事故。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型解决的问题是现有的储能集装箱易产生冷凝水且储能模块的散热不均匀而存在温度差病影响最终的使用寿命。

为解决上述问题，本实用新型提供一种防冷凝水的储能集装箱，包括

箱体，所述箱体内设置隔板，用于将箱体分隔为相互独立的电池舱和设备舱；

储能模块，设置在所述电池舱内，用于存储或释放能量；

制冷机组，位于所述设备舱内，所述制冷机组通过第一管路与所述储能模块连接，用于对所述储能模块进行散热；

除湿模块，位于所述设备舱内，所述除湿模块设置气体流道、液冷流道，所述液冷流道分别与所述制冷机组的出口端、所述储能模块的入口端连接，所述气体流道的两端分别与所述电池舱连通，用于与所述液冷流道换热以冷凝除湿。

通过除湿模块对气体流道内来自电池舱的气体进行冷却降温以除湿，而降温后的气体可返回电池舱内以对整个电池舱进行风冷散热，使整个储能模块的温差小，使用寿命长；气体流道内的空气接触低温液冷流道时产生冷凝水经汇集后排出，有效降低电池舱内的空气湿度；同时，通过与气体流道内的空气换热可适当提到液冷流道内流体的温度，当经过第一管路流经储能模块时产生极少甚至不产生冷凝水，储能模块运行更加安全；制冷机组产生的冷量仍全部用于储能模块的散热，控温效果好。

优选的，所述储能模块包括第一储能单元、第二储能单元，所述除湿模块通过第一管路依次与第一储能单元、第二储能单元串联连接，用于对第一储能单元、第二储能单元进行散热。该设置结构简单，对现有结构改动小，便于实施。

优选的，所述气体流道的进口端、出口端分别靠近所述第一储能单元、第二储能单元设置，所述气体流道设置风机，用于驱动电池舱内空气流动。

该设置可使气体流道内经换热降温后输送至第二储能单元，进一步改善第二储能单元的散热效率；相较于不设置除湿模块来说，本申请中因与气体流道内空气换热，流向第一储能单元的流体温度偏高，而电池舱内的湿度降低因此不易产生冷凝水，且第一储能单元、第二储能单元的温差小，使用寿命更长。

优选的，所述防冷凝水的储能集装箱还包括干燥模块，位于所述设备舱内，所述干燥模块能够选择性的与所述气体流道连通，用于对电池舱内空气进行除湿。

该设置使气体流道内的空气经除湿后进入干燥模块内，进一步除去空气中的水分，通过提高流经储能模块的第一管路内流体温度，同时降低空气湿度以防止储能模块产生冷凝水，提高其运行安全性。

优选的，防冷凝水的储能集装箱还包括第一阀、第二阀、第二管路，所述第一阀分别与所述干燥模块、气体流道、第二管路连通，所述第二阀位于所述干燥模块的出口端且与所述第二管路并联设置，所述第二管路用于将气体输送至第二储能单元。该设置可根据需要将经除湿模块处理后的空气通入干燥模块内进行二次干燥，从而避免电池舱内产生冷凝水，提高储能集装箱的运行安全性。

优选的，所述防冷凝水的储能集装箱还包括检测模块、控制模块，所述检测模块位于所述电池舱内，用于第一管路的温度及电池舱内的湿度，所述检测模块、第一阀、第二阀分别与所述控制模块连接。该设置可根据电池舱内的空气湿度以及电池舱内第一管路的最低温度来判断是否会产生冷凝水，并基于这一判断来控制第一阀、第二阀的通断，自动化程度高，方便实施。

优选的，干燥模块包括盒体、盒盖，所述盒体内具有存储空间，用于储存干燥剂，所述盒盖与所述盒体密封连接，所述盒盖设置进气通路、出气通路，所述进气通路的进气端与所述气体流道连接，所述进气通路的出气端延伸至所述盒体内存储空间的底部。该设置可使所述出气通路的进气端与盒体内存储空间连通，出气通路的出气端与回气管连接，优选的，出气通路的进气端设置在干燥剂的上方，不与其接触，以降低干燥剂随气流进入电池舱的概率。

优选的，所述进气通路的出气端设置出气装置，所述出气装置内设置与所述进气通路连通的第一腔体，所述出气装置设置多个出气管，所述出气管的一端与所述第一腔体连通，另一端设置防堵帽，所述出气管的侧壁设置出气口，所述防堵帽与所述出气装置的外壁之间存在间隙。该设置可利用防堵帽对出气管、出气口进行遮蔽，避免干燥剂直接堆积在出气管处，避免造成出气口的堵塞，以确保气流的正常流通。

优选的，所述干燥模块包括图像检测器，所述控制模块与图像检测器电连接，用于对所述干燥剂的外观进行检测。该设置可提高干燥模块的自动化程度，使干燥剂的更换或者加热除水份更加科学合理。

相对于现有技术，本实用新型所述防冷凝水的储能集装箱具有下述有益效果：1)通过在设备舱内设置除湿模块能够对电池舱内的空气主动进行降温除湿，产生的冷凝水排至储能集装箱外，同时换热后的液冷管道温度略有升高，从而有效避免电池舱内出现冷凝水；2)降温除湿后的空气可用于电池舱的散热，整个储能集装箱的散热能力不降低，同时有利于实现储能模块的均匀散热，使用寿命长；3)对现有储能集装箱的改动小，方便实施。

附图说明

图1为本实用新型实施例1所述储能集装箱的结构示意图；

图2为本实用新型实施例2所述储能集装箱的结构示意图；

图3为本实用新型实施例2所述干燥模块的结构示意图；

图4为图3中A处的局部放大图。

附图标记说明：

1-箱体；11-隔板；2-储能模块；21-第一储能单元；22-第二储能单元；3-制冷机组；31-第一管路；4-除湿模块；41-气体流道；42-液冷流道；5-干燥模块；51-盒体；52-盒盖；53-进气通路；54-出气通路；55-干燥剂；56-图像检测器；57-出气装置；571-第一腔体；58-出气管；59-出气口；510-防堵帽；511-间隙；6-检测模块；7-风机；8-第一阀；9-第二阀；10-第二管路。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。需要说明的是，在不冲突的前提下，本实用新型实施例中的技术特征可以相互组合。

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。在本实用新型的描述中，“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。

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。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。

储能集装箱是针对移动储能市场的需求开发的集成化储能系统，通常利用锂电池作为能量储存载体，一定时间内存储电能和一定时间内供应电能的系统，具有平滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能，能够适用于火力、风能、太阳能等电站或海岛、小区、学校、科研机构、工厂、大型负荷中心等应用场合。

目前储能集装箱主要通过风冷散热和液冷散热两种模式，其中风冷散热利用空调器的原理将储能模块产生的热量传导至室外，不仅需要布设冷媒管路且散热能力有限，一旦冷媒泄露会存在严重的安全隐患；而液冷散热则是在储能单元上设置换热件，换热件内的液体换热后通过管路连通于液冷机组，并由液冷机组进行放热后返回换热件内，如此往复实现对电池的液冷降温。

但上述方案存在以下问题：1)通常储能模块2为锂电池，最佳工作温度为10-35℃，而在靠近制冷机组4入口端位置的散热效果最优，但过低的温度会导致电解液凝固、阻抗增加；而随着管路的延伸其换热效率逐渐降低，因此靠近制冷机组4入口端位置的散热效果差；若储能集装箱内储能模块2的温差大于10℃时，储能模块2的使用寿命将缩短15％以上；2)靠近制冷机组4入口端位置的低温液冷管路易产生冷凝水，若进入高压系统会造成安全隐患甚至引发火灾等安全事故。为此，申请人提出如下技术方案：

实施例1

如图1所示，一种防冷凝水的储能集装箱，包括箱体1，所述箱体1内设置隔板11，用于将箱体1分隔为相互独立的电池舱和设备舱；

储能模块2，设置在所述电池舱内，用于存储或释放能量；

制冷机组3，位于所述设备舱内，所述制冷机组3通过第一管路31与所述储能模块2连接，用于对所述储能模块2进行散热；

除湿模块4，位于所述设备舱内，所述除湿模块4设置气体流道41、液冷流道42，所述液冷流道42的两端分别与所述第一管路31连接，所述气体流道41的两端分别与所述电池舱连通，用于与所述液冷流道42换热以冷凝除湿。

该设置可通过除湿模块4对气体流道41内来自电池舱的气体进行冷却降温以除湿，而降温后的气体可返回电池舱内以对整个电池舱进行风冷散热，使整个储能模块2的温差小，使用寿命长；气体流道41内的空气接触低温液冷流道42时产生冷凝水经汇集后排出，有效降低电池舱内的空气湿度；同时，通过与气体流道41内的空气换热可适当提到液冷流道42内流体的温度，当经过第一管路31流经储能模块2时产生极少甚至不产生冷凝水，储能模块2运行更加安全；制冷机组3产生的冷量仍全部用于储能模块2的散热，控温效果好。

优选的，所述储能模块2包括第一储能单元21、第二储能单元22，所述第一储能单元21、第二储能单元22可根据需要进行并联或串联设置以用于充、放电，第一储能单元21、第二储能单元22可以是最小的储能单元如电池包单块电池，也可以是电池模组本身，所述第一储能单元21、第二储能单元22上分别设置换热件，所述换热件与所述除湿模块4通过第一管路31串联连接，用于对第一储能单元21、第二储能单元22进行散热降温。所述换热件通过第一管路31内的低温流体来对储能模块2进行散热降温，其具体结构为现有技术。

相对而言，第二储能单元22位于所述第一储能单元21的下游，其对应第一管路31内的流体温度更高，散热效果较差，而第一储能单元21因为靠近制冷机组3的出口端，因此散热效果佳且易产生冷凝水。

作为本实用新型的一个示例，所述除湿模块4包括壳体，所述壳体内设置蒸发器，蒸发器内设置液冷流道42，所述壳体的两端设置气体流道41，用于与蒸发器进行换热。优选的，所述气体流道41的进口端、出口端分别靠近所述第一储能单元21、第二储能单元22设置，所述气体流道41设置风机7，用于驱动电池舱内空气流动。该设置可使气体流道41内经换热降温后输送至第二储能单元22，进一步改善第二储能单元22的散热效率；相较于不设置除湿模块4来说，本申请中因与气体流道41内空气换热，流向第一储能单元21的流体温度偏高，而电池舱内的湿度降低因此不易产生冷凝水，且第一储能单元21、第二储能单元22的温差小，使用寿命更长。

具体换热情况如下：制冷机组3产生的低温流体经第一管路31进入除湿模块4的液冷流道42内，经过与气体流道41内的空气换热后依次输送至第一储能单元21、第二储能单元22的换热件内以进行换热以确保储能模块2散热良好；而气体流道41内的空气与液冷流道42产生冷凝水被排出，从而使电池舱内空气的整体湿度下降，空气经冷却降温后输送至第二储能单元22以进行辅助散热，确保第一储能单元21不宜产生冷凝水且与第二储能单元22散热情况相当，二者的温差较小，运行稳定可靠。

实施例2

实验过程中，由于电池舱内尤其是第一储能单元21仍然有少量冷凝水产生，这对于储能集装箱而言仍存在安全隐患。为此，申请人基于实施例1进行如下改进：

如图2所示，一种防冷凝水的储能集装箱，包括箱体1，所述箱体1内设置隔板11，用于将箱体1分隔为相互独立的电池舱和设备舱；

储能模块2，设置在所述电池舱内，用于存储或释放能量；

制冷机组3，位于所述设备舱内，所述制冷机组3通过第一管路31与所述储能模块2连接，用于对所述储能模块2进行散热；

除湿模块4，位于所述设备舱内，所述除湿模块4设置气体流道41、液冷流道42，所述液冷流道42的两端分别与所述第一管路31连接，所述气体流道41的两端分别与所述电池舱连通，用于与所述液冷流道42换热以冷凝除湿；

干燥模块5，位于所述设备舱内，所述干燥模块5能够选择性的与所述气体流道41连通，用于对电池舱内空气进一步除湿。

通过除湿模块4对气体流道41内的气体接触低温液冷流道42时进行冷却降温，当空气温度低于凝露点时会析出冷凝水，而降温后的气体可返回电池舱内以对整个电池舱进行风冷散热，使整个储能模块2的温差小，使用寿命长，同时气体流动能够降低凝露的生成概率；气体流道41内的空气经除湿后进入干燥模块5内，进一步除去空气中的水分，通过提高流经储能模块2的第一管路31内流体温度，同时降低空气湿度以防止储能模块2产生冷凝水，提高其运行安全性。

对于防冷凝水集装箱，通过设置除湿模块4以将在电池舱内产生的冷凝水主动收集并排除；若除湿后在电池舱内仍可能产生冷凝水，通过干燥模块5以进一步降低电池舱内空气的湿度，从而确保电池舱内第一管路31的最低温度相对于而言仍高于电池舱内空气湿度对应的凝露点，确保电池舱内仍不会出现冷凝水，当然这可能是电池舱处于相对密闭的情况下的理想情况。在实际使用中可根据需要调整干燥模块5、除湿模块4的相对大小与性能，以确保电池舱内基本不产生冷凝水。

优选的，所述防冷凝水的储能集装箱还包括第一阀8、第二阀9、第二管路10，所述第一阀8分别与所述干燥模块5、气体流道41、第二管路10连通，所述第二阀9位于所述干燥模块5的出口端且与所述第二管路10并联设置，所述第二管路10用于将气体输送至第二储能单元22。该设置可根据需要将经除湿模块4处理后的空气通入干燥模块5内进行二次干燥，从而避免电池舱内产生冷凝水，提高储能集装箱的运行安全性。

优选的，所述防冷凝水的储能集装箱还包括检测模块6、控制模块，所述检测模块6位于所述电池舱内，用于检测连接第一管路31在第一储能单元21、第二储能单元22的入口端的温度以及电池舱内的空气湿度，所述检测模块6、第一阀8、第二阀9分别与所述控制模块连接。该设置可根据电池舱内的空气湿度以及电池舱内第一管路31的最低温度来判断是否会产生冷凝水，并基于这一判断来控制第一阀8、第二阀9的通断。

通常电池舱处于封闭状态，可认为与外界基本保持断开，通过提高电池舱内第一管路31的最低温度，同时降低电池舱内的空气湿度即可有效防止产生冷凝水；若进入电池仓的第一管路31需要保持低温以满足储能模块2的散热需求时，通过控制除湿后空气进入干燥模块5以进一步除去水分，从而有效避免产生冷凝水，提高运行安全性。

如图3-4所示，作为本实用新型的一个示例，所述干燥模块5包括过滤装置，所述过滤装置被设置在所述干燥模块5的出口端，用于对干燥后的气体进行过滤。优选的，所述过滤装置位于所述第二阀9、干燥模块5之间，该设置可避免干燥剂55吸湿后随着气流进入到电池舱内。对于过滤装置可以为常规的滤网、过滤器等常规过滤设备，不进行赘述。

所述干燥模块5包括盒体51、盒盖52，所述盒体51内具有存储空间，用于储存干燥剂55，盒盖52与盒体51密封连接，所述盒盖52设置进气通路53、出气通路54，所述进气通路53的进气端与气体流道41连接，所述进气通路53的出气端延伸至盒体51内存储空间的底部，并使得进气通路53的出气端至少能够延伸至干燥剂55的内部或底部。所述出气通路54的进气端与盒体51内存储空间连通，出气通路54的出气端与回气管连接，优选的，出气通路54的进气端设置在干燥剂55的上方，不与其接触，以降低干燥剂55随气流进入电池舱的概率。

作为本实用新型的一个示例，所述干燥剂55为无水硫酸亚铁。利用无水硫酸亚铁这一吸湿盐作为干燥剂55的成本较低，同时除湿后形成的盐类物质(水合物)，经过简单的加热脱水或风化干燥脱水过程，可再次形成吸湿盐进行循环利用，减少废物的产生。

所述进气通路53的出气端设置出气装置57，所述出气装置57内设置与进气通路53连通的第一腔体571，所述出气装置57设置多个出气管58，所述出气管58的一端与第一腔体571连通，另一端设置防堵帽510，所述出气管58的侧壁设置出气口59，所述防堵帽510与出气装置57的外壁之间存在间隙511，使得防堵帽510能够对出气管58、出气口59进行遮蔽，避免干燥剂55直接堆积在出气管58处，避免造成出气口59的堵塞，以确保气流的正常流通。

优选的，所述出气装置57呈扁平状的中空结构，其水平面积(横截面积)略小于盒体51内存储空间的底部水平面积，所述出气管58以均匀阵列的方式与出气装置57的上侧壁连接，从而一方面增大了气流与无水硫酸亚铁物料的接触面积，有利于提高除湿效率，另一方面使得气流在同一水平截面上能够均匀在盒体51内流动，确保同一水平截面上无水硫酸亚铁均能够进行充分吸湿，有利于提高吸湿盐的单次利用率，避免因吸湿位置过于集中而导致部分吸湿盐无法起到除湿作用的问题。

所述干燥模块5包括图像检测器56，如摄像头、照相器、色彩采集仪等；所述控制模块与图像检测器56电连接，用于对无水硫酸亚铁物料的颜色进行检测。优选的，所述图像检测器56可以设置在盒体51的内部，例如与盒体51的上侧壁连接，或与盒盖52的内侧连接。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种防冷凝水的储能集装箱，其特征在于，包括

箱体(1)，所述箱体(1)内设置隔板(11)，用于将箱体(1)分隔为相互独立的电池舱和设备舱；

储能模块(2)，设置在所述电池舱内，用于存储或释放能量；

制冷机组(3)，位于所述设备舱内，所述制冷机组(3)通过第一管路(31)与所述储能模块(2)连接，用于对所述储能模块(2)进行散热；

除湿模块(4)，位于所述设备舱内，所述除湿模块(4)设置气体流道(41)、液冷流道(42)，所述液冷流道(42)分别与所述制冷机组(3)的出口端、所述储能模块(2)的入口端连接，所述气体流道(41)的两端分别与所述电池舱连通，用于与所述液冷流道(42)换热以冷凝除湿。

2.根据权利要求1所述的防冷凝水的储能集装箱，其特征在于，所述储能模块(2)包括第一储能单元(21)、第二储能单元(22)，所述除湿模块(4)通过第一管路(31)依次与第一储能单元(21)、第二储能单元(22)串联连接，用于对第一储能单元(21)、第二储能单元(22)进行散热。

3.根据权利要求2所述的防冷凝水的储能集装箱，其特征在于，所述气体流道(41)的进口端、出口端分别靠近所述第一储能单元(21)、第二储能单元(22)设置，所述气体流道(41)设置风机(7)，用于驱动电池舱内空气流动。

4.根据权利要求1所述的防冷凝水的储能集装箱，其特征在于，所述防冷凝水的储能集装箱还包括干燥模块(5)，位于所述设备舱内，所述干燥模块(5)能够选择性的与所述气体流道(41)连通，用于对电池舱内空气进行除湿。

5.根据权利要求4所述的防冷凝水的储能集装箱，其特征在于，防冷凝水的储能集装箱还包括第一阀(8)、第二阀(9)、第二管路(10)，所述第一阀(8)分别与所述干燥模块(5)、气体流道(41)、第二管路(10)连通，所述第二阀(9)位于所述干燥模块(5)的出口端且与所述第二管路(10)并联设置，所述第二管路(10)用于将气体输送至第二储能单元(22)。

6.根据权利要求5所述的防冷凝水的储能集装箱，其特征在于，所述防冷凝水的储能集装箱还包括检测模块(6)、控制模块，所述检测模块(6)位于所述电池舱内，用于第一管路(31)的温度及电池舱内的湿度，所述检测模块(6)、第一阀(8)、第二阀(9)分别与所述控制模块连接。

7.根据权利要求6所述的防冷凝水的储能集装箱，其特征在于，干燥模块(5)包括盒体(51)、盒盖(52)，所述盒体(51)内具有存储空间，用于储存干燥剂(55)，所述盒盖(52)与所述盒体(51)密封连接，所述盒盖(52)设置进气通路(53)、出气通路(54)，所述进气通路(53)的进气端与所述气体流道(41)连接，所述进气通路(53)的出气端延伸至所述盒体(51)内存储空间的底部。

8.根据权利要求7所述的防冷凝水的储能集装箱，其特征在于，所述进气通路(53)的出气端设置出气装置(57)，所述出气装置(57)内设置与所述进气通路(53)连通的第一腔体(571)，所述出气装置(57)设置多个出气管(58)，所述出气管(58)的一端与所述第一腔体(571)连通，另一端设置防堵帽(510)，所述出气管(58)的侧壁设置出气口(59)，所述防堵帽(510)与所述出气装置(57)的外壁之间存在间隙(511)。

9.根据权利要求8所述的防冷凝水的储能集装箱，其特征在于，所述干燥模块(5)包括图像检测器(56)，所述控制模块与图像检测器(56)电连接，用于对所述干燥剂(55)的外观进行检测。