储能设备集装箱及控制方法与流程

本发明涉及新能源发电与储能，具体涉及储能设备集装箱及控制方法。

背景技术：

1、随着新能源发电与储能技术的快速发展，储能系统正朝着高能量密度、集成化与模块化的方向演进。其中，将储能变流器（pcs）内置至电池储能集装箱内部的一体化设计方案，因能减少外部连接、节省占地空间而受到应用关注。

2、然而，该一体化设计也带来了新的热管理挑战。pcs在运行时会产生大量热量，其本体温度可显著升高。

3、因此，如何针对pcs内置式储能集装箱，设计一种能有效管理pcs发热、并控制其所在舱室环境温度的热管理系统，成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种储能设备集装箱及控制方法，以解决上述的问题。

2、第一方面，本发明提供了一种储能设备集装箱，包括储能电池、储能变流器，还包括用于为所述储能电池散热的第一冷却回路、用于为所述储能变流器散热的第二冷却回路以及用于实现向外散热的放热回路；所述第一冷却回路、所述第二冷却回路和所述放热回路通过一个第一换热器实现热量交换。

3、通过设置第一冷却回路、第二冷却回路以及放热回路，并将这三个回路通过同一个第一换热器实现热量交换，使得能够同时为储能电池和储能变流器提供散热支持。与现有技术中电池和变流器各自采用独立散热系统的方案相比，本发明共用了第一换热器，大幅简化了系统结构，降低了制造成本和空间占用。同时，三个回路通过第一换热器进行集中热交换，能够将储能变流器产生的大部分热量经由放热回路直接排出箱外，有效避免了储能变流器发热对储能电池工作环境温度的不利影响，解决了现有技术中因pcs内置导致舱内过温、系统停机的问题，提高了储能设备集装箱的热安全性和运行可靠性。

4、在一种可选的实施方式中，所述第一冷却回路包括通过管路连接的第一水泵、用于吸收储能电池热量的第一冷却装置和第一膨胀罐和所述第一换热器，第一换热器用于对所述第一冷却装置吸收的热量进行热交换。

5、在一种可选的实施方式中，所述第一冷却回路还包括设于所述第一水泵与第一冷却装置之间的三通阀，所述三通阀用于连通所述第二冷却回路。

6、在一种可选的实施方式中，所述第二冷却回路包括通过管路连接的第二水泵、第二膨胀罐、用于吸收储能变流器热量的第二冷却装置与第一换热器，第一换热器用于对所述第二冷却装置吸收的热量进行热交换。

7、在一种可选的实施方式中，所述第二冷却回路与所述第一冷却回路之间通过连通管路连接，所述连通管路上设有第一控制阀，所述第一控制阀用于控制所述第二冷却回路的通断。

8、在一种可选的实施方式中，所述放热回路包括由压缩机、冷凝器和节流阀组成的液冷机组与所述第一换热器，所述液冷机组用于向外释放所述第一换热器吸收的热量。

9、在一种可选的实施方式中，所述储能设备集装箱还包括两个彼此独立的舱室，所述储能电池与所述储能变流器分别位于所述独立的两个舱室内。

10、通过将储能电池与储能变流器分别放置于两个独立的舱室中，可以有效减少储能变流器工作时产生的热量向储能电池所在区域扩散，降低储能变流器发热对储能电池工作环境温度的影响。

11、在一种可选的实施方式中，储能设备集装箱还包括第二换热器，所述第二换热器与所述第一冷却回路可通断连通。

12、通过设置与第一冷却回路可通断连通的第二换热器，可以根据需要利用第一冷却回路中的低温冷却介质来吸收环境空气的热量，从而对储能设备集装箱内部的空气温度进行调节。

13、第二方面，本发明还提供一种控制方法，用于所述的储能设备集装箱，所述控制方法包括根据所述储能变流器的温度和/或储能变流器舱的环境温度，控制所述储能集装箱在至少两种不同的散热模式下切换。

14、在一种可选的实施方式中，所述散热模式包括：

15、第一模式：启动所述放热回路和第一冷却回路，并启动所述第二冷却回路中的部分干冷器和散热风扇；

16、第二模式：启动所述放热回路和第一冷却回路，并启动所述第二冷却回路中的全部干冷器和散热风扇；

17、第三模式：启动所述第二冷却回路中的全部干冷器和散热风扇，且控制所述第一冷却回路与第二冷却回路连通；

18、所述根据所述储能变流器的温度和/或储能变流器舱的环境温度，控制所述储能集装箱在至少两种不同的散热模式下切换运行，包括：

19、当所述储能变流器的温度低于第一阈值时，运行所述第一模式；

20、当所述储能变流器的温度高于所述第一阈值但低于第二阈值时，运行所述第二模式；

21、当所述储能变流器的温度高于所述第二阈值时，运行所述第三模式；

22、其中，所述第二阈值高于所述第一阈值。

23、在一种可选的实施方式中，所述储能集装箱包括第二换热器，所述第二换热器与所述第一冷却回路可通断连通，所述散热模式还包括第四模式：

24、开启第二换热器与所述第一冷却回路之间的第二控制阀，并启动所述第二换热器，所述根据所述储能变流器的温度和/或储能变流器舱的环境温度，控制所述储能集装箱在至少两种不同的散热模式下切换运行，还包括：

25、当所述储能变流器的环境温度高于第三阈值时，同时运行所述第三模式及所述第四模式；第三阈值高于第二阈值。

1.一种储能设备集装箱，其特征在于，包括储能电池（3）、储能变流器（4）；

2.根据权利要求1所述的储能设备集装箱，其特征在于，所述第一冷却回路（7）包括通过管路连接的第一水泵、用于吸收所述储能电池（3）热量的第一冷却装置、第一膨胀罐及所述第一换热器，所述第一换热器用于对所述第一冷却装置吸收的热量进行热交换。

3.根据权利要求2所述的储能设备集装箱，其特征在于，所述第一冷却回路（7）还包括设于所述第一水泵与所述第一冷却装置之间的三通阀，所述三通阀用于连通所述第二冷却回路（8）。

4.根据权利要求1所述的储能设备集装箱，其特征在于，所述第二冷却回路（8）包括通过管路连接的第二水泵、第二膨胀罐、用于吸收所述储能变流器（4）热量的第二冷却装置及所述第一换热器，所述第一换热器用于对所述第二冷却装置吸收的热量进行热交换。

5.根据权利要求4所述的储能设备集装箱，其特征在于，所述第二冷却回路（8）与所述第一冷却回路（7）之间通过连通管路连接，所述连通管路上设有第一控制阀，所述第一控制阀用于控制所述第二冷却回路（8）的通断。

6.根据权利要求1所述的储能设备集装箱，其特征在于，所述放热回路（9）包括由压缩机、冷凝器和节流阀组成的液冷机组及所述第一换热器，所述液冷机组用于向外释放所述第一换热器吸收的热量。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的储能设备集装箱，其特征在于，所述储能设备集装箱还包括两个彼此独立的舱室，所述储能电池（3）与所述储能变流器（4）分别位于所述独立的两个舱室内。

8.根据权利要求7所述的储能设备集装箱，其特征在于，所述储能设备集装箱还包括第二换热器（6），所述第二换热器（6）与所述第一冷却回路（7）可通断连通。

9.一种用于权利要求1-7任一项所述的储能设备集装箱的温度控制方法，其特征在于，所述温度控制方法包括：

10.根据权利要求9所述的温度控制方法，其特征在于，所述散热模式包括：

11.根据权利要求10所述的温度控制方法，其特征在于，所述储能集装箱包括第二换热器，所述第二换热器与所述第一冷却回路可通断连通，所述散热模式还包括第四模式：