一种模块化储能系统

技术领域

本发明涉及储能技术领域，具体涉及一种模块化储能系统。

背景技术

在沙漠、戈壁、荒漠地区建设风光大基地项目是发展集中式新能源的主要方式，同时通过配套建设储能实现新能源的高效利用，新能源基地的清洁电能可通过特高压线路送至负荷终端，通过在源端配建储能可提升新能源发电的电能质量和线路的输送效率。

我国在2021年鼓励多个省份探索建设风光大基地项目，但是沙漠、戈壁、荒漠等地区建设风光大基地项目，发电有季节性，因而需要使用到模块化储能系统，如夏季光照充足条件下，在发电高峰时，将电能储存，供发电低谷时使用，而在冬季光照不充足时，将模块化储能系统移动至需要处，如风力发电项目，使得资源得到合理利用，这就要求模块化储能系统既能很好的进行储能，又能运输。

申请号为202310504157.7的中国专利揭示了一种模块化储能系统，包括集成箱体、顺序设置在集成箱体内的多个储能单元、设在集成箱体内的液冷模组、设在储能单元内的液冷降温板、配置为将储能单元和液冷降温板连入到回路中的液冷管道组、设在集成箱体内并与储能单元电连接的充放电模组以及设在储能单元的顶面上的击穿式检测传感器，储能单元内自上而下顺序设有多个储能电池模组，每一个液冷降温板的下方均存在一个储能电池模组。本申请公开的模块化储能系统，使用模块化、液冷降温与物理监控的手段来对储能系统进行安全管理，通过物理监测手段发现储能系统的热失控倾向，这种监测方式具有前置性，能够有效缩短热失控倾向被发现的时间。

沙漠、戈壁、荒漠等地区建设风光大基地项目时，需要考虑到储能系统的散热问题，沙漠、戈壁、荒漠的温度比较高，空气湿度比较低，水资源比较匮乏，非常不利于储能系统的散热。

因此，有必要提供一种新的技术方案以克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可有效解决上述技术问题的模块化储能系统。

为达到本发明之目的，采用如下技术方案：

一种模块化储能系统，包括：

集装箱；所述集装箱内部安装有储能装置或水冷装置；

所述储能装置包括电池、对电池冷却的液冷板以及控制中心；

所述水冷装置包括：蒸发舱，冷却器，压缩机以及膨胀阀；冷媒经过压缩机进入到冷却器后，进入到膨胀阀，冷媒进入到蒸发舱对冷却水冷却，冷却后的冷却水流入到所述液冷板内部；

所述控制中心包括获取信息的信息获取单元以及对信息获取单元获取信息进行数据处理并生成相对应指令的数据处理单元；

所述信息获取单元获取冷却水流经所述液冷板的前后的温度；所述数据处理单元计算冷却水流经所述液冷板的温差T，若温差T大于第一阈值则冷却器处于第二工作状态；若温差T持续增大，则冷却器处于第三工作状态，所述第三工作状态的制冷功率高于所述第二工作状态。

进一步的：所述第二工作状态为：冷媒经过压缩机进入到冷却器的水冷舱体，并流入到冷却管内，蒸发舱内冷却好的冷却水进入到水冷舱体内，对冷却管内的冷媒冷却。

进一步的：所述第三工作状态为：在第二工作状态的基础上，部分未冷却的冷媒进入到冷却盘管，所述冷却器的风冷舱体内设置储水件，间歇性向储水件喷水，气流流经所述储水件后流向冷却盘管，对冷却盘管内的冷媒冷却。

进一步的：温差T持续增大的确定步骤如下：计算单位时间t的温差T，计算n个相邻的单位时间t的温差T的变化率k，则

进一步的：冷却盘管固定安装于所述冷却器的风冷舱体内，所述风冷舱体上固定安装有进风管，所述风冷舱体内固定安装有对气流冷却的过冷腔；所述过冷腔上固定安装有自锁喷嘴；储水件设置于所述冷却盘管与所述进风管之间，所述自锁喷嘴正对所述储水件，所述进风管上连接有风机。

进一步的：所述风冷舱体内固定安装有均风件，所述均风件正对所述进风管，所述储水件固定连接于所述均风件上。

进一步的：所述冷却器的水冷舱体内固定安装有囊体；所述囊体上连接有带动其形变的动力源；所述囊体上一体连接有第一进水管与第一排水管；所述第一排水管与过冷腔连通。

进一步的：所述过冷腔上连接有第二排水管，所述第二排水管上安装有第三电磁阀。

所述第一排水管上连接有三通管，所述三通管的一端与过冷腔连通，所述三通管的另一端插入到所述水冷舱体内。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明模块化储能系统，通过囊体与多个电磁阀的配合，提高了空气的湿度，利用有限的水资源，就可以对储能系统进行很好的散热。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明模块化储能系统的使用时的示意图。

图2为本发明模块化储能系统的水冷装置的管路图。

图3为本发明模块化储能系统的水冷装置的风冷舱体示意图。

图4为本发明模块化储能系统的水冷装置的部分结构示意图。

图5为图4中A部分的局部放大图。

图6为本发明模块化储能系统的水冷装置的囊体示意图。

图中：11、进风管；12、排风管；13、均风件；14、储水件；15、过冷腔；16、自锁喷嘴。

具体实施方式

为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明保护范围的限制。当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

如图1至图6所示，本发明模块化储能系统，包括：

集装箱；所述集装箱内部安装有储能装置或水冷装置；所述储能装置包括电池、对电池冷却的液冷板以及控制中心；所述水冷装置包括：蒸发舱EV，冷却器，压缩机VP以及膨胀阀OP；冷媒经过压缩机VP进入到冷却器后，进入到膨胀阀OP，冷媒进入到蒸发舱EV内的热交换管HP1对冷却水冷却，冷却后的冷却水流入到所述液冷板内部，冷媒为常见冷媒，如R134a。

集装箱一般选择四十尺货柜，方便运输，而且集装箱式的储能柜是市面上较为成熟的产品，将水冷装置放入到集装箱内并进行固定也较为简单；使用时，将装有集装箱放置平稳后，通过连接管道连接蒸发舱EV的出水管与液冷板；可以采用一拖三的方式进行冷却，即一套水冷装置配合三套储能装置进行使用。

所述控制中心包括获取信息的信息获取单元以及对信息获取单元获取信息进行数据处理并生成相对应指令的数据处理单元；所述信息获取单元获取电池的温度以及冷却水流经所述液冷板的前后的温度；所述数据处理单元计算冷却水流经所述液冷板的温差T；当电池的温度超过电池温度阈值时，冷却器处于第一工作状态；第一工作状态为风冷工作状态，通过风机对冷却盘管HP2进行冷却；若温差T大于第一阈值则冷却器处于第二工作状态，即水冷工作状态，冷媒经过压缩机VP进入到冷却器的水冷舱体COND2，并流入到冷却管HP3内，蒸发舱EV内冷却好的冷却水进入到水冷舱体COND2内，对冷却管HP3内的冷媒冷却；若温差T持续增大，则冷却器处于第三工作状态，所述第三工作状态的制冷功率高于所述第二工作状态，即混合工作状态，在第二工作状态的基础上，部分未冷却的冷媒进入到冷却盘管HP2，所述冷却器的风冷舱体COND1内设置储水件14，间歇性向储水件14喷水，气流流经所述储水件14后流向冷却盘管HP2，对冷却盘管HP2内的冷媒冷却。

电池温度阈值为工作人员按照自己的经验设定；温差T是一个重要参数，一方面可以反应冷却的效果，即温差T越小冷却效果越好，另一方面可以指导冷却器运行的功率，当温差T增大后，冷却器应调大功率，让更多的冷媒进入到热交换管HP1对冷却水进行冷却；温差T如果很小，则说明冷凝器的运行功率较大，浪费资源，而温差T较大，则使得储能装置效率较低；因此，温差T存在第一阈值，避免储能装置效率低。

第一阈值一般通过计算获得，确定不同型号的储能装置的最佳工作范围，在确定电池温度阈值后，监测水冷装置在不同的工作状态，温差T的变化情况，将其作为训练条件，建立期望方程，计算出较为合理的第一阈值，当然第一阈值亦可以通过经验直接设定。

温差T持续增大的确定步骤如下：步骤S1：计算单位时间t的温差T；步骤S2：计算n个相邻的单位时间t的温差T的变化率k，则

建立时间与温差的变化图，单位时间t一般取值为1分钟，将相邻的点用直线连接，可以将时间与温差的变化图近似看做一次函数，那么变化率k就可以反应其为增函数，还是减函数。

在这里需要说明的是，取值区间一般为10个单位时间t后，给予一定的缓冲时间，避免系统出现误判，亦可以不需要取值区间，冷却的效果最好，但是能源浪费较多；计算多个变化率k的目的是通过线性回归方程，将不合理数据剔除，更加准确；若取值区间内有多个变化率k，则只要有一个变化率k为正数，就判定温差T持续增大。

冷却盘管HP2固定安装于所述冷却器的风冷舱体COND1内，所述风冷舱体COND1上固定安装有进风管13，所述风冷舱体COND1内固定安装有对气流冷却的过冷腔15；所述过冷腔15上固定安装有自锁喷嘴16；储水件14设置于所述冷却盘管HP2与所述进风管13之间，所述自锁喷嘴16正对所述储水件14，所述进风管13上连接有风机。所述风冷舱体COND1内固定安装有均风件13，所述均风件13正对所述进风管13，所述储水件14固定连接于所述均风件13上。

自锁喷嘴16优选为橡胶自锁喷嘴16，简单可靠，可以参考功能饮料的喷嘴，通过改变过冷腔15的压力即可实现自锁喷嘴16的喷水；储水件14一般选择海绵；过冷腔15与冷却盘管HP2上可以安装散热片，增大热交换面积；风冷舱体COND1上安装有呈喇叭状的排风管12，均风件13呈锤状，将气流导向均风件13的四周，在经过排风管12排出，呈喇叭状的排风管12用于提高风压，避免在使用中热空气的倒灌。

风机吹出的气流经过过冷腔15时可以对气流进行冷却，沙漠、戈壁、荒漠等地区在日照充足的情况下温度较高，可以通过这种方式对空气进行初步冷却，而沙漠、戈壁、荒漠等地区的空气湿度极低，空气湿度大可以提交散热效率，同时水分蒸发亦可以吸热，当气流吹过过冷腔15时，过冷腔15与储水件14之间的温度较低，可以对气流进行很好的冷却，同时又可以提交提高空气湿度，从而，可以很好的对冷却盘管HP2进行散热，而均风件13可以使得空气吹向过冷腔15与储水件14之间。

所述冷却器的水冷舱体COND2内固定安装有囊体；所述囊体上连接有带动其形变的动力源；所述囊体上一体连接有第一进水管与第一排水管；所述第一排水管与过冷腔15连通。所述第一排水管上连接有三通管，所述三通管的一端与过冷腔15连通，所述三通管的另一端插入到所述水冷舱体COND2内。

动力源优选为气缸，囊体一般选择橡胶材质，囊体的安装第一进水管的一面通过支架与水冷舱体COND2固定连接，第一进水管上安装有单向阀，三通管上分别安装第一电磁阀SNV1与第二电磁阀SNV2，分别用于控制将囊体内的水导向水冷舱体COND2与过冷腔15，气缸往复挤压囊体时，水冷舱体COND2内的水会进入到囊体内，并从三通管排出，这样，一方面排向水冷舱体COND2内时，可以带动水冷舱体COND2内的水流流动，使得温度分布的更加均匀，另一方面，可以将水排向过冷腔15；即囊体实现充分带动水冷舱体COND2内的冷却水混合后，又可以将水导入到过冷腔15，实现水的多种利用。

所述过冷腔15上连接有第二排水管，所述第二排水管上安装有第三电磁阀SNV3，第三电磁阀SNV3关闭时，囊体将水持续导入到过冷腔15，过冷腔15内的压力持续增大，达到一定数值后，通过自锁喷嘴16喷出，直接喷向储水体上；也就是说，在第一电磁阀SNV1、第二电磁阀SNV2、第三电磁阀SNV3的作用下，囊体不仅可以带动水冷舱体COND2内的冷却水混合，又可以将水导入到过冷腔15，甚至还可以控制水通过自锁喷嘴16喷出；过冷腔15的进水口直径小于过冷腔15出水口的直径，且过冷腔15的进水口位于上方，而过冷腔15出水口位于下方，便于调节压力。

本申请，冷却器具有多种工作状态，面对不同工况时，采用不一样的工作模式，即使在沙漠、戈壁、荒漠等地区也能提高局部空气湿度，同时自锁喷嘴16喷出的为水柱，直接将储水件14润湿，避免水或水雾直接接触到冷却盘管HP2将其损坏，同时又可以相对持续的提高局部空气湿度。

本申请采用现有的成熟产品，通过囊体与多个电磁阀的配合，提高了空气的湿度，利用有限的水资源，就可以对储能系统进行很好的散热；而且控制机理简单，使用简单的控制逻辑即可进行控制，提高了控制元件在沙漠、戈壁、荒漠等地区的恶劣环境下的使用寿命，从而提高了本申请的可靠性。

本发明使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段，机械、零件和设备均采用现有技术中，常规的型号，加上电路连接采用现有技术中常规的连接方式，在此不再详述，本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。