一种储能系统的热管理系统及热管理方法与流程

本申请涉及数据中心热管理与储能热管理协同控制领域，尤其涉及一种储能系统的热管理系统及热管理方法。

背景技术：

1、在人工智能数据中心中，高热密度it（information technology，信息技术）设备通常采用液冷散热，储能系统通常配置独立温控装置，以分别维持设备运行温度。

2、然而，现有方案中it液冷系统与储能温控系统大多独立设计并分别控制，it侧回收热量通常直接向外排放，难以与储能侧温控需求形成匹配；在环境温度波动或负载变化时，储能系统仍需单独进行加热或散热，导致额外能耗增加，整体热管理能效较低。

3、因此，如何在人工智能数据中心中提高it液冷系统与储能温控系统之间的热能利用效率并降低整体热管理能耗，成为需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、本申请实施例提供一种储能系统的热管理系统及热管理方法，以解决上述技术问题。该方案面向人工智能数据中心中算力设备与储能设备并存的场景，对算力侧散热需求与储能侧温控需求进行协同统筹，使算力设备运行过程中产生的热量与储能设备的温度调节需求之间建立联动关系，并依据多种运行状态参数对热管理路径进行自适应调节，从而提升两类系统之间的热能协同利用水平，降低各自独立运行所带来的额外热管理能耗。

2、第一方面，本申请实施例提供一种储能系统的热管理系统，包括：算力设备液冷回路、储能设备温控回路、换热器、热管理控制器；换热器设置有互相隔离的第一流体通道和第二流体通道；算力设备液冷回路包括算力芯片冷板、第一液冷循环泵、第一电控三通阀和冷却塔；算力芯片冷板贴合设置于算力设备内部的算力芯片上；算力芯片冷板的出口与第一液冷循环泵的进口连通，第一液冷循环泵的出口与第一电控三通阀的入口连通；第一电控三通阀的两路分流出口分别连通冷却塔的盘管进口和第一流体通道的进口；冷却塔与第一流体通道的出口均回流至算力芯片冷板的进口；储能设备温控回路包括电池包液冷板、第二液冷循环泵、第二电控三通阀和储能液冷机组；储能液冷机组为储能电池配套的制冷设备；电池包液冷板的出口与第二液冷循环泵的进口连通，第二液冷循环泵的出口与第二电控三通阀的入口连通；第二电控三通阀的两路分流出口分别连通储能液冷机组的进口和第二流体通道的进口；储能液冷机组与第二流体通道的出口均回流至电池包液冷板的进口；热管理控制器用于：监测环境温度、储能电池温度、储能回液温度、算力设备回液温度和算力负载功率；并基于环境温度、储能电池温度、储能回液温度、算力设备回液温度和算力负载功率中各项与对应的至少一个阈值的比较结果，生成控制指令，以驱动第一电控三通阀和第二电控三通阀进行通道切换。

3、在一个可能的实施例中，换热器为板式换热器。

4、在一个可能的实施例中，热管理控制器具体用于：若储能电池温度大于第一阈值，且储能回液温度大于算力设备回液温度与预设换热温差阈值之和，则基于环境温度和算力负载功率，确定算力设备液冷回路的散热余量；在散热余量大于或等于预设余量阈值时，生成第一控制指令，以控制第一电控三通阀切换至连通第一流体通道，控制第二电控三通阀切换至连通第二流体通道，以实现储能设备温控回路的热量经换热器向算力设备液冷回路传递，并调高冷却塔风扇的输出功率。

5、在一个可能的实施例中，热管理控制器在确定算力设备液冷回路的散热余量时，具体用于：采集储能电池的温升速率；基于环境温度和算力负载功率，确定算力设备液冷回路的初始散热余量；基于温升速率，对初始散热余量进行修正，得到算力设备液冷回路的散热余量。

6、在一个可能的实施例中，热管理控制器还用于：若储能电池温度小于或等于第一阈值且大于或等于第二阈值，或者，散热余量小于预设余量阈值，则生成第二控制指令，以控制第一电控三通阀切换至连通冷却塔，以及控制第二电控三通阀切换至连通储能液冷机组，以使储能设备温控回路和算力设备液冷回路独立运行。

7、在一个可能的实施例中，热管理控制器还用于：若储能电池温度小于第二阈值，且算力设备回液温度大于储能电池温度与预设换热温差之和，则生成第三控制指令，以控制第一电控三通阀切换至连通第一流体通道，控制第二电控三通阀切换至连通第二流体通道，以实现算力设备液冷回路的余热经换热器传递至储能设备温控回路对储能电池进行加热，并控制冷却塔按需运行。

8、在一个可能的实施例中，系统还包括电加热组件，设置于储能设备温控回路，用于加热流入电池包液冷板的冷却液；热管理控制器还用于：若储能电池温度小于第二阈值，且算力设备回液温度小于或等于储能电池温度与预设换热温差之和，则生成第四控制指令，以控制第一电控三通阀切换至连通冷却塔，以及控制第二电控三通阀切换至连通储能液冷机组，以使储能设备温控回路和算力设备液冷回路独立运行，并启动电加热组件，以进行储能电池加热。

9、在一个可能的实施例中，热管理控制器还用于：基于储能电池的荷电状态，确定预设换热温差阈值。

10、在一个可能的实施例中，系统设置有第一流量检测部件和第二流量检测部件，其中，第一流量检测部件设置于算力设备液冷回路上，第二流量检测部件设置于储能设备温控回路上；热管理控制器还用于：当控制第一电控三通阀与第二电控三通阀均切换至连通换热器的对应流体通道时，根据第一流量检测部件和第二流量检测部件采集的冷却液流量的流量差值，生成转速调节指令，以调节第一液冷循环泵和/或第二液冷循环泵的转速。

11、第二方面，本申请实施例提供一种热管理方法，应用于上述第一方面提供的热管理系统，该方法包括：

12、监测环境温度、储能电池温度、储能回液温度、算力设备回液温度和算力负载功率；基于环境温度、储能电池温度、储能回液温度、算力设备回液温度和算力负载功率中各项与对应的至少一个阈值的比较结果，驱动第一电控三通阀和第二电控三通阀进行通道切换。

13、本申请提供一种储能系统的热管理系统及热管理方法，通过在算力设备液冷回路与储能设备温控回路之间设置具有相互隔离的第一流体通道和第二流体通道的换热器，由统一的热管理控制器基于环境温度、储能电池温度、储能回液温度、算力设备回液温度和算力负载功率生成控制指令，驱动第一电控三通阀和第二电控三通阀实现通道切换，能够在算力侧独立散热与算力侧向储能侧换热之间、以及储能侧独立温控与储能侧利用算力余热调温之间灵活切换，进而提高算力设备与储能设备之间的热能利用效率，减少储能系统额外加热或制冷需求，降低整体热管理能耗。

1.一种储能系统的热管理系统，其特征在于，包括：算力设备液冷回路、储能设备温控回路、换热器、热管理控制器；

2.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述换热器为板式换热器。

3.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理控制器在确定所述算力设备液冷回路的散热余量时，具体用于：

4.根据权利要求1所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理控制器，还用于：

5.根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述热管理控制器，还用于：

6.根据权利要求4所述的热管理系统，其特征在于，所述系统还包括电加热组件，设置于所述储能设备温控回路，用于加热流入所述电池包液冷板的冷却液；

7.根据权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述热管理控制器还用于：

8.根据权利要求1-6任一项所述的系统，其特征在于，所述算力设备液冷回路上设置第一流量检测部件，所述储能设备温控回路上设置第二流量检测部件；

9.一种热管理方法，其特征在于，应用于权利要求1-8任一项所述的热管理系统，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述基于所述环境温度、储能电池温度、储能回液温度、算力设备回液温度和算力负载功率中各项与对应的至少一个阈值的比较结果，驱动所述第一电控三通阀和所述第二电控三通阀进行通道切换，还包括：