CN222980599U - 一种核电大型储能站节能冷却系统 - Google Patents

Abstract

一种核电大型储能站节能冷却系统，其设备包括水冷冷水机组、闭式冷却塔、冷却水泵、蓄热水箱、热回收泵、定压补水水箱、冷/热水泵、电池模块，上述设备通过管道连接，并配置有电动两通调节阀、电动两通开闭阀、温度传感器，形成五个功能系统，即末端管道系统、水冷冷水机组冷水系统、热水系统、自然冷却系统和冷却水系统。本申请冷水机组带有热回收功能，能够有效回收冷水机组的冷凝热，提高全年的能源利用率；采用蓄热水箱进行储热，把冷水机组回收回来的热量储起来，当末端需要热源时把热量放出来，提高了热源的利用，降低了其他热源的使用；能够在室外温度低时直接用冷却塔供冷，降低冷水机组的使用时间，提高了系统的制冷能效。

Description

一种核电大型储能站节能冷却系统

技术领域

本实用新型涉及一种核电大型储能站的空调节能冷却系统，尤其是用在液冷电池储能站上。

背景技术

随着社会的发展，负荷侧的用电峰谷差距日益增大，电网运行压力越来越大，对电力保障稳定供应、实施平衡提出了新要求和新挑战，削峰填谷的是电网调节用电峰谷的重要手段。

同时，为了加强电力系统稳定工作，统筹各类电源规模和布局尤为重要。

随着技术的发展，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用条件。新型储能技术创新能力显著提高，核心技术装备自主可控水平大幅提升，标准体系基本完善，产业体系日趋完备，市场环境和商业模式基本成熟。

新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑，也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。

目前，电池储能是新型储能中的主导地位，尤其是液冷电池储能可以对每一个电芯进行精确的温度管理，满足大系统容量下越来越高的热管理要求，是大型储能电站的主要温控形式之一。

电池的最佳工作温度范围在 20~30 ℃，一般在0~45℃之内相对舒适，过高或过低的温度都会对电池的充放电性能、容量特性以及循环寿命造成一定的影响。当蓄电池的温度低于0℃时，容易出现充电析锂或放电功率下降以及循环寿命缩短，通常需要空调系统来保持电池的工作温度。

实用新型内容

为了解决液冷电池过冷过热的冷热源问题，本实用新型提出了一种核电大型储能站节能冷却系统。

本申请技术方案如下：

一种核电大型储能站节能冷却系统，其设备包括水冷冷水机组1、闭式冷却塔2、冷却水泵、蓄热水箱4、热回收泵、定压补水水箱6、冷/热水泵、电池模块8，其中水冷冷水机组1包括热回收器1-1、冷凝器1-2、蒸发器1-3；上述设备通过管道连接，并配置有电动两通调节阀、电动两通开闭阀、温度传感器，形成五个功能系统，即末端管道系统、水冷冷水机组冷水系统、热水系统、自然冷却系统和冷却水系统；

所述管道包括冷却水供水管道10、冷却水回水管道11、热回收供水管道12、热回收回水管道13、热水供水管道14、热水回水管道15、冷水机组供水管道16、冷水机组回水管道17、末端供水管道18、末端回水管道19、自然冷却供水管道20、自然冷却回水管道21。

进一步的，所述末端管道系统，包括：定压补水水箱6、温度传感器T2、两个冷/热水泵、末端供水管道18、电池模块8、末端回水管道19和温度传感器T3，其中：

所述定压补水水箱6通过管道连接至末端供水管道18；所述末端供水管道18与电池模块8的供水口连接，所述末端回水管道19与电池模块8的回水口连接；

所述两个冷/热水泵分别为第一冷/热水泵7-1、第二冷/热水泵7-2，为一用一备，并行设置在末端供水管道18上；

所述温度传感器T2设置在末端供水管道18上；

所述温度传感器T3设置在末端回水管道19上。

进一步的，所述水冷冷水机组冷水系统，用于电池模块8降温，包括：水冷冷水机组1的蒸发器1-3、冷水机组供水管道16、电动两通开闭阀V3、冷水机组回水管道17、电动调节阀V4，其中：

水冷冷水机组1的蒸发器1-3的出水口连接冷水机组供水管道16，所述冷水机组供水管道16连接至末端供水管道18；

水冷冷水机组1的蒸发器1-3的入水口连接冷水机组回水管道17，所述冷水机组回水管道17连接至末端回水管道19；

所述电动调节阀V3设置在冷水机组供水管道16上，所述电动调节阀V4设置在冷水机组回水管道17上。

进一步的，所述热水系统，包括：电动调节阀V1、热水回水管道15、蓄热水箱4、热水供水管道14、电动两通开闭阀V2、热回收回水管道13、两个热回收泵、水冷冷水机组1的热回收器1-1、热回收供水管道12、电动两通开闭阀V5和温度传感器T1；

热水系统工作模式分为蓄热模式和放热模式，相应的，所述蓄热水箱4的一侧为蓄热侧，另一侧为放热侧，其中：

蓄热侧的下部设有出水口，上部设有入水口，蓄热侧的下部出水口通过热回收回水管道13与水冷冷水机组1的热回收器1-1的入水口连接，水冷冷水机组1的热回收器1-1的出水口通过热回收供水管道12与蓄热侧的上部入水口连接；所述两个热回收泵分别为第一热回收泵5-1和第二热回收泵5-2，为一用一备，并行设置在热回收回水管道13上；所述电动两通开闭阀V5设置在热回收供水管道12上；所述温度传感器T1设置于蓄热水箱4；

放热侧的上部设有出水口，并连接有热水供水管道14，所述热水供水管道14与末端供水管道18连接；放热侧的下部设有入水口，并连接有热水回水管道15，所述热水回水管道15与末端回水管道19连接；所述电动调节阀V1设置在热水回水管道15上，所述电动两通开闭阀V2设置在热水供水管道14上。

进一步的，所述自然冷却系统，包括：自然冷却回水管道21、闭式冷却塔2、自然冷却供水管道20、电动两通开闭阀V6、电动两通开闭阀V7；其中：

所述自然冷却回水管道21一端连接闭式冷却塔2，另一端连接末端回水管道19；

所述自然冷却供水管道20一端连接闭式冷却塔2，另一端连接末端供水管道18；

所述电动两通开闭阀V6设置在自然冷却供水管道20、所述电动两通开闭阀V7设置在自然冷却回水管道21上。

进一步的，所述冷却水系统，包括：水冷冷水机组1的冷凝器1-2、闭式冷却塔2、冷却水供水管道10、两个冷却水泵、冷却水回水管道11；其中：

所述水冷冷水机组1的冷凝器1-2出水口通过冷却水回水管道11与闭式冷却塔2入水口连接，所述水冷冷水机组1的冷凝器入水口通过冷却水供水管道10与闭式冷却塔2出水口连接；

所述两个冷却水泵分别为第一冷却水泵3-1、第二冷却水泵3-2，一用一备，并行设置在冷却水供水管道10上。

本实用新型的优点和有益效果：

1、冷水机组采用高效的水冷冷水机组，并且冷水机组带有热回收功能，能够有效的回收冷水机组的冷凝热，提高全年的能源利用率。

2、系统采用蓄热水箱进行储热，把冷水机组回收回来的热量储起来，当末端需要热源时把热量放出来，提高了热源的利用，降低了其他热源的使用。

3、冷却水冷源采用闭式冷却塔，能够在室外温度低的时候直接用冷却塔供冷，降低冷水机组的使用时间，提高了系统的制冷能效，并且冷却塔为闭式系统，避免了冷却水直接进入末端电池组带来的水质影响。

附图说明

图1为本申请系统结构图；

图2为水冷冷水机组冷水系统运行原理图；

图3为热水系统的蓄热模式运行原理图；

图4为热水系统的放热模式运行原理图；

图5为自然冷却系统运行原理图；

图6为冷却水系统运行原理图。

附图标记：

1水冷冷水机组，1-1热回收器，1-2冷凝器，1-3蒸发器，2闭式冷却塔，3-1第一冷却水泵，3-2第二冷却水泵，4蓄热水箱，5-1第一热回收泵，5-2第二热回收泵，6定压补水水箱，7-1第一冷/热水泵，7-2第二冷/热水泵，8电池模块，9检修手阀，10冷却水供水管道，11冷却水回水管道，12热回收供水管道，13热回收回水管道，14热水供水管道，15热水回水管道，16冷水机组供水管道，17冷水机组回水管道，18末端供水管道，19末端回水管道，20自然冷却供水管道，21自然冷却回水管道，V1、V4电动两通调节阀，V2、V3、V5、V6、V7为电动两通开闭阀，T1、T2、T3为温度传感器。

具体实施方式

下面将结合具体实施例及其附图对本申请提供的技术方案作进一步说明。结合下面说明，本申请的优点和特征将更加清楚。

实施例：

如图1所示，一种核电大型储能站节能冷却系统，其设备包括水冷冷水机组1、闭式冷却塔2、冷却水泵、蓄热水箱4、热回收泵、定压补水水箱6、冷/热水泵、电池模块8，其中水冷冷水机组1包括热回收器1-1、冷凝器1-2、蒸发器1-3；上述设备通过管道连接，并配置有电动两通调节阀（V1、V4）、电动两通开闭阀（V2、V3、V5、V6、V7）、温度传感器（T1、T2、T3），形成五个功能系统，即末端管道系统、水冷冷水机组冷水系统、热水系统、自然冷却系统和冷却水系统；

所述管道包括冷却水供水管道10、冷却水回水管道11、热回收供水管道12、热回收回水管道13、热水供水管道14、热水回水管道15、冷水机组供水管道16、冷水机组回水管道17、末端供水管道18、末端回水管道19、自然冷却供水管道20、自然冷却回水管道21。

末端管道系统，包括：定压补水水箱6、温度传感器T2、两个冷/热水泵、末端供水管道18、电池模块8、末端回水管道19和温度传感器T3，所述定压补水水箱6通过管道连接至末端供水管道18；所述末端供水管道18与电池模块8的供水口连接，所述末端回水管道19与电池模块8的回水口连接；所述两个冷/热水泵分别为第一冷/热水泵7-1、第二冷/热水泵7-2，为一用一备，并行设置在末端供水管道18上；所述温度传感器T2设置在末端供水管道18上，用于检测供水温度；所述温度传感器T3设置在末端回水管道19上，用于检测回水温度。

冷/热水通过冷/热水泵（第一冷/热水泵7-1或第二冷/热水泵7-2）和末端供水管道18供到电池模块8处供电池降温/升温使用，换热后升温/降温的水通过末端回水管道19流出。其中定压补水水箱6为系统定压和补水，且安装后的液面高度和蓄热水箱4液位高度齐平。

水冷冷水机组冷水系统，用于电池模块8降温，包括：水冷冷水机组1的蒸发器1-3、冷水机组供水管道16、电动两通开闭阀V3、冷水机组回水管道17、电动调节阀V4，其中：水冷冷水机组1的蒸发器1-3的出水口连接冷水机组供水管道16，所述冷水机组供水管道16连接至末端管道系统的末端供水管道18；水冷冷水机组1的蒸发器1-3的入水口连接冷水机组回水管道17，所述冷水机组回水管道17连接至末端管道系统的末端回水管道19；所述电动调节阀V3设置在冷水机组供水管道16上，所述电动调节阀V4设置在冷水机组回水管道17上。

水冷冷水机组冷水系统的运行原理为：

如图2虚线框内所示，当运行水冷冷水机组的冷水系统模式时，打开电动调节阀V4和电动两通开闭阀V3，经过电池模块8换热后的高温冷水经过末端回水管道19、冷水机组回水管17进入水冷冷水机组1的蒸发器1-3换热降温变为低温的冷水，然后再经过冷水机组供水管道16、冷/热水泵（第一冷/热水泵7-1或第二冷/热水泵7-2）和末端供水管道18后供至电池模块8进行换热；水冷冷水机组1的能量输出根据温度传感器T2进行调节控制。

热水系统，包括：电动调节阀V1、热水回水管道15、蓄热水箱4、热水供水管道14、电动两通开闭阀V2、热回收回水管道13、两个热回收泵、水冷冷水机组1的热回收器1-1、热回收供水管道12、电动两通开闭阀V5和温度传感器T1；热水系统工作模式分为蓄热模式和放热模式，相应的，所述蓄热水箱4的一侧为蓄热侧，另一侧为放热侧，其中：

蓄热侧的下部设有出水口，上部设有入水口，蓄热侧的下部出水口通过热回收回水管道13与水冷冷水机组1的热回收器1-1的入水口连接，水冷冷水机组1的热回收器1-1的出水口通过热回收供水管道12与蓄热侧的上部入水口连接；所述两个热回收泵分别为第一热回收泵5-1和第二热回收泵5-2，为一用一备，并行设置在热回收回水管道13上；所述电动两通开闭阀V5设置在热回收供水管道12上；所述温度传感器T1设置于蓄热水箱4；

放热侧的上部设有出水口，并连接有热水供水管道14，所述热水供水管道14与末端供水管道18连接；放热侧的下部设有入水口，并连接有热水回水管道15，所述热水回水管道15与末端回水管道19连接；所述电动调节阀V1设置在热水回水管道15上，所述电动两通开闭阀V2设置在热水供水管道14上。

热水系统的运行原理为：

蓄热模式：如图3虚线框内所示，当水冷冷水机组1处于制冷运行时，根据温度传感器T1判断是否需要蓄热，需要蓄热时打开电动两通开闭阀V5，水冷冷水机组1的热回收器1-1工作，蓄热水箱4里面的冷水经过热回收回水管道13、热回收泵（第一热回收泵5-1或第二热回收泵5-2）进入水冷冷水机组1的热回收器1-1，经热回收器1-1换热升温后再经过热回收供水管道12回到蓄热水箱4，如此完成一个循环，经过不断的循环，最终蓄热水箱4里面的水温达到设定温度。

放热模式：如图4虚线框内所示，当电池末端8需要升温时，根据温度传感器T2对电动调节阀V1和V4进行调节，电动两通开闭阀V5处于关闭状态，电动两通开闭阀V2和V3处于打开状态，经过电池模块8换热后的低温热水经过末端回水管道19、热水回水管15后进入蓄热水箱4的底部，蓄热水箱4顶部的热水经过热水供水管14、冷/热水泵（第一冷/热水泵7-1或第二冷/热水泵7-2）、末端供水管道18后供至电池模块8进行换热。

自然冷却系统，包括：自然冷却回水管道21、闭式冷却塔2、自然冷却供水管道20、电动两通开闭阀V6、电动两通开闭阀V7；所述自然冷却回水管道21一端连接闭式冷却塔2，另一端连接末端管道系统的末端回水管道19；所述自然冷却供水管道20一端连接闭式冷却塔2，另一端连接末端管道系统的末端供水管道18；所述电动两通开闭阀V6设置在自然冷却供水管道20、所述电动两通开闭阀V7设置在自然冷却回水管道21上。

自然冷却系统的运行原理为：

如图5虚线框内所示，当电池模块8需要供冷且室外温度较低时，电动两通开闭阀V6、V7处于打开状态，经过电池模块8换热后的高温热水经过末端回水管道19、自然冷却回水管道21后进入闭式冷却塔2，经闭式冷却塔2后换热降温变为低温的冷水，然后再经过自然冷却供水管道20、末端供水总管18后供至电池模块8进行换热；闭式冷却塔2的风机和喷淋水泵根据温度传感器T2进行调控。

冷却水系统，包括：水冷冷水机组1的冷凝器1-2、闭式冷却塔2、冷却水供水管道10、两个冷却水泵、冷却水回水管道11；所述水冷冷水机组1的冷凝器1-2出水口通过冷却水回水管道11与闭式冷却塔2入水口连接，所述水冷冷水机组1的冷凝器入水口通过冷却水供水管道10与闭式冷却塔2出水口连接；所述两个冷却水泵分别为第一冷却水泵3-1、第二冷却水泵3-2，一用一备，并行设置在冷却水供水管道10上。

进一步的，冷却水供水管道10上还设置有检修手阀9，用于设备的检修，平时常开。

冷却水系统的运行原理为：

如图6虚线框内所示，当水冷冷水机组1处于工作状态时，经过冷凝器1-2换热后升温的冷却水经过冷却水回水管道11后进入闭式冷却塔2中进行换热降温，降温后的冷却水经过冷却水供水管道10、冷却水泵（第一冷却水泵3-1或第二冷却水泵3-2）后回到冷凝器1-2中完成循环。

本申请提出的一种核电大型储能站节能冷却系统，可按实际使用情况自动切换冷却和加热模式，以解决液冷电池过冷过热的冷热源问题。在夏季利用高能效的水冷冷水机组进行制冷提供冷源。在冬季利用水冷冷水机组的热回收功能，回收热量到蓄热水箱，当电池模块的电池组需要加热时，把蓄热水箱中的热量放出来供电池使用；从而避免额外增加热源浪费能源。在冬季利用闭式冷却塔进行自然冷却从而替代冷水机组进行直接供冷到达节能的目的。

冷热源控制模式为:

当电池模块8需要降温，温度传感器T2超过设定温度上限时，在室外气温较高时系统运行水冷冷水机组冷水系统和冷却水系统，室外温度较低时系统运行自然冷却系统。

当电池模块8需要升温，温度传感器T2低于设定温度下限时，系统运行热水系统的放热模式。其中当冷水机组1处于工作状态时，系统根据温度传感器T1判断是否需要蓄热，即是否运行热水系统的蓄热模式，当温度传感器T1低于设定温度时开启蓄热模式。

上述描述仅是对本申请较佳实施例的描述，并非是对本申请范围的任何限定。任何熟悉该领域的普通技术人员根据上述揭示的技术内容做出的任何变更或修饰均应当视为等同的有效实施例，均属于本申请技术方案保护的范围。

Claims (6)

1.一种核电大型储能站节能冷却系统，其特征在于，其设备包括水冷冷水机组(1)、闭式冷却塔(2)、冷却水泵、蓄热水箱(4)、热回收泵、定压补水水箱(6)、冷/热水泵、电池模块(8)，其中水冷冷水机组(1)包括热回收器(1-1)、冷凝器(1-2)、蒸发器(1-3)；上述设备通过管道连接，并配置有电动两通调节阀、电动两通开闭阀、温度传感器，形成五个功能系统，即末端管道系统、水冷冷水机组冷水系统、热水系统、自然冷却系统和冷却水系统；

所述管道包括冷却水供水管道(10)、冷却水回水管道(11)、热回收供水管道(12)、热回收回水管道(13)、热水供水管道(14)、热水回水管道(15)、冷水机组供水管道(16)、冷水机组回水管道(17)、末端供水管道(18)、末端回水管道(19)、自然冷却供水管道(20)、自然冷却回水管道(21)。

2.如权利要求1所述的一种核电大型储能站节能冷却系统，其特征在于，

所述末端管道系统，包括：定压补水水箱(6)、温度传感器T2、两个冷/热水泵、末端供水管道(18)、电池模块(8)、末端回水管道(19)和温度传感器T3，其中：

所述定压补水水箱(6)通过管道连接至末端供水管道(18)；所述末端供水管道(18)与电池模块(8)的供水口连接，所述末端回水管道(19)与电池模块(8)的回水口连接；

所述两个冷/热水泵分别为第一冷/热水泵(7-1)、第二冷/热水泵(7-2)，为一用一备，并行设置在末端供水管道(18)上；

所述温度传感器T2设置在末端供水管道(18)上；

所述温度传感器T3设置在末端回水管道(19)上。

3.如权利要求1所述的一种核电大型储能站节能冷却系统，其特征在于，

所述水冷冷水机组冷水系统，用于电池模块(8)降温，包括：水冷冷水机组(1)的蒸发器(1-3)、冷水机组供水管道(16)、电动两通开闭阀V3、冷水机组回水管道(17)、电动调节阀V4，其中：

水冷冷水机组(1)的蒸发器(1-3)的出水口连接冷水机组供水管道(16)，所述冷水机组供水管道(16)连接至末端供水管道(18)；

水冷冷水机组(1)的蒸发器(1-3)的入水口连接冷水机组回水管道(17)，所述冷水机组回水管道(17)连接至末端回水管道(19)；

所述电动调节阀V3设置在冷水机组供水管道(16)上，所述电动调节阀V4设置在冷水机组回水管道(17)上。

4.如权利要求1所述的一种核电大型储能站节能冷却系统，其特征在于，

所述热水系统，包括：电动调节阀V1、热水回水管道(15)、蓄热水箱(4)、热水供水管道(14)、电动两通开闭阀V2、热回收回水管道(13)、两个热回收泵、水冷冷水机组(1)的热回收器(1-1)、热回收供水管道(12)、电动两通开闭阀V5和温度传感器T1；

热水系统工作模式分为蓄热模式和放热模式，相应的，所述蓄热水箱(4)的一侧为蓄热侧，另一侧为放热侧，其中：

蓄热侧的下部设有出水口，上部设有入水口，蓄热侧的下部出水口通过热回收回水管道(13)与水冷冷水机组(1)的热回收器(1-1)的入水口连接，水冷冷水机组(1)的热回收器(1-1)的出水口通过热回收供水管道(12)与蓄热侧的上部入水口连接；所述两个热回收泵分别为第一热回收泵(5-1)和第二热回收泵(5-2)，为一用一备，并行设置在热回收回水管道(13)上；所述电动两通开闭阀V5设置在热回收供水管道(12)上；所述温度传感器T1设置于蓄热水箱(4)；

放热侧的上部设有出水口，并连接有热水供水管道(14)，所述热水供水管道(14)与末端供水管道(18)连接；放热侧的下部设有入水口，并连接有热水回水管道(15)，所述热水回水管道(15)与末端回水管道(19)连接；所述电动调节阀V1设置在热水回水管道(15)上，所述电动两通开闭阀V2设置在热水供水管道(14)上。

5.如权利要求1所述的一种核电大型储能站节能冷却系统，其特征在于，

所述自然冷却系统，包括：自然冷却回水管道(21)、闭式冷却塔(2)、自然冷却供水管道(20)、电动两通开闭阀V6、电动两通开闭阀V7；其中：

所述自然冷却回水管道(21)一端连接闭式冷却塔(2)，另一端连接末端回水管道(19)；

所述自然冷却供水管道(20)一端连接闭式冷却塔(2)，另一端连接末端供水管道(18)；

所述电动两通开闭阀V6设置在自然冷却供水管道(20)、所述电动两通开闭阀V7设置在自然冷却回水管道(21)上。

6.如权利要求1所述的一种核电大型储能站节能冷却系统，其特征在于，

所述冷却水系统，包括：水冷冷水机组(1)的冷凝器(1-2)、闭式冷却塔(2)、冷却水供水管道(10)、两个冷却水泵、冷却水回水管道(11)；其中：

所述水冷冷水机组(1)的冷凝器(1-2)出水口通过冷却水回水管道(11)与闭式冷却塔(2)入水口连接，所述水冷冷水机组(1)的冷凝器入水口通过冷却水供水管道(10)与闭式冷却塔(2)出水口连接；

所述两个冷却水泵分别为第一冷却水泵(3-1)、第二冷却水泵(3-2)，一用一备，并行设置在冷却水供水管道(10)上。