CN112397810A - 一种消防与散热一体的储能*** - Google Patents

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Abstract

本发明的消防与散热一体的储能***，包括储能集装箱、循环泵、冷热交换机、消防补水箱和补水泵，储能集装箱中设置有若干储能单元，储能单元由变流器单元、电池组组成，储能集装箱中设置有进水、出水分支管道，循环泵经进水、出水分支管道实现对变流器单元和电池组循环冷却降温；每个储能单元上方均设置有由消防喷头、电磁阀、温度和烟雾传感器组成的消防装置。本发明的消防与散热一体的储能***，通过循环泵驱使冷却水的循环流动，实现了对电池组和变流器单元的冷却降温，延长了电池组和变流器单元的使用寿命；当发生火灾时，则开启相应的消防喷头进行灭火，响应速度快，灭火精确高；使用水对锂电池灭火，可有效防止锂电池复燃。

Description

一种消防与散热一体的储能***
技术领域
本发明涉及一种储能***，更具体的说，尤其涉及一种消防与散热一体的储能***。
背景技术
目前储能***朝着高电压，大容量的方向发展。储能***多使用磷酸铁锂电池进行串并联成高电压和高容量的电池组，磷酸铁锂电池具有能量密度大、输出电压高、循环寿命长的特点，已在电化学储能中广泛应用，随之带来的电池散热和消防问题还没有得到有效解决，国内大多使用空调对储能集装箱散热，通过七氟丙烷消防***灭火，存在散热效率低，灭火不彻底的问题。
一站式储能***中储能变流器与电池簇共同放置同一箱体，变流器单元工作时产生的热量比电池要多，只通过空调散热，容易造成箱内散热不均，如不把变流器单元产生的热量及时排出箱体还会造成热量积累，箱内温度整体偏高，减少碳酸铁锂电池的使用寿命，降低了储能***运行稳定性。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种消防与散热一体的储能***。
本发明的消防与散热一体的储能***，包括储能集装箱、循环泵、冷热交换机、消防补水箱和补水泵，储能集装箱中设置有若干级联的储能单元，储能单元由变流器单元和多个电池组组成，变流器单元和电池组中均设置有对其冷却的水冷板；其特征在于：储能集装箱中设置有进水分支管道和出水分支管道，出水分支管道位于进水分支管道的上方，储能单元位于相邻的进水分支管道和出水分支管道之间；循环泵的出水口经进水主管道与进水分支管道相连通，出水分支管道依次经出水主管道、冷热交换机与循环泵的进水口相连通；进水分支管道和出水分支管道经连接软管与变流器单元和电池组中的水冷板相连通，以通过水循环实现对变流器单元和电池组的降温；
每个储能单元上方的出水分支管道上均设置有消防喷头，消防喷头经电磁阀与出水分支管道相连通，每个储能单元上方的储能集装箱的内壁上均设置有温度传感器和烟雾传感器；消防补水箱的出水口经管路与补水泵的进水口相连通，补水泵的出水口经管路与循环泵的进水口相连通。
本发明的消防与散热一体的储能***，储能***为三相储能装置，每相储能装置由14个储能单元级联而成，每个储能单元由变流器单元、高压箱和7个电池组构成，变流器单元经高压箱与电池组电气连接，相连电池组之间经电池连接线相串联。
本发明的消防与散热一体的储能***，在同一个储能单元中，电池组位于变流器单元的下方，由进水分支管道流出的冷却水依次对电池组、变流器单元进行冷却降温，再由出水分支管道排出。
本发明的消防与散热一体的储能***，所述电池组由电池组壳体（23）、水冷板和若干电芯组成，水冷板位于电池组壳体的中央，电芯位于水冷板的两侧，水冷板中设置有水冷通道，水冷板上设置有与水冷通道相通的进水口和出水口。
本发明的消防与散热一体的储能***，所述进水主管道和/或出水主管道上设置有手动阀门，消防补水箱与补水泵之间的管道上和/或补水泵出水口的管道上设置有电磁阀门。
本发明的有益效果是：本发明的消防与散热一体的储能***，设置有循环泵、冷热交换机、储能集装箱、消防补水箱和补水泵，循环泵的出水经管路通入蓄电池和变流器单元中的水冷板中，回水经冷热交换机与循环泵的进水口相连通，通过循环泵驱使冷却水的循环流动，实现了对电池组和变流器单元的冷却降温，解决了现有空调散热所导致的散热不均、易造成热量积累的问题，延长了电池组和变流器单元的使用寿命。通过在每个储能单元的上方设置由消防喷头、电池阀、温度传感器和烟雾传感器构成的消防装置，当检测到某个储能单元温度异常或发生火灾时，则开启相应的消防喷头，并开启消防补水箱和补水泵，实现对温度异常或发生火灾的储能单元进行灭火，且消防水不会对其他储能单元造成影响。
本发明的消防与散热一体的储能***的有益效果体现在：
1、本消防与散热一体式储能***集成散热与消防***，且集装箱内无需设计散热风道，集装箱空间利用率高。
2、本消防与散热一体式储能***使用水冷加内置空调，散热效果更佳。
3、本消防与散热一体式储能***在电池簇内部及附近都埋有温度传探头，自动检测自动灭火，响应速度快，灭火精确高；使用水对锂电池灭火，可有效防止锂电池复燃。
附图说明
图1为本发明的消防与散热一体的储能***的***原理图；
图2为本发明中储能集装箱内部的结构示意图；
图3为本发明中储能单元的消防与散热的结构原理图；
图4为本发明中电池组的结构原理图。
图中：1储能集装箱，2循环泵，3冷热交换机，4进水主管道，5出水主管道，6手动阀门，7消防补水箱，8补水泵，9电磁阀门，10储能单元，11进水分支管道，12出水分支管道，13连接软管，14端部堵头，15变流器单元，16高压箱，17电池组，18消防喷头，19电池正母线，20电池负母线，21通讯线，22电池连接线，23电池组壳体，24水冷板，25电芯，26进水口，27出水口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，给出了本发明的消防与散热一体的储能***的***原理图，其由储能集装箱1、循环泵2、冷热交换机3、消防补水箱7、补水泵8组成，储能集装箱1中设置有若干储能单元10，储能单元10用于组成三相储能装置，循环泵2的出水口经进水主管道4对储能集装箱1中的储能单元10进行供水，以实现对储能单元10中电池组17和变流器单元15的冷却降温，以及对温度异常或发生火灾的储能单元10进行喷水消防。储能集装箱1的回水依次经出水主管道5、冷热交换机3与循环泵2的进水口相通，循环水将储能单元10工作过程中产生的热量带出后，经冷热交换机3的热交换作用，将热量散发至周围环境中。
只用于散热的循环水基本不会被消耗，但当循环水用于喷洒灭火时会被消耗，因此设置了消防补水箱7用于补充灭火过程中水的消耗。消防补水箱7的出水口经管路与补水泵8的进水口相连接，补水泵8的出水口经管路与循环泵2的进水口相连接，在消防灭火的过程中，同时开启循环泵2和补水泵8，即可将消防补水箱7的水注入到进水主管道4中，进行消防灭火。所示的进水主管道4和出水主管道5上均设置有手动阀门6，消防补水箱7与补水泵8之间的管路上设置有电池阀门，补水泵8的出水管路上也设置有电池阀门9。
如图2所示，给出了本发明中储能集装箱内部的结构示意图，所示的储能***为10KV高压级联式储能***，三相储能单元10以级联方式连接，每相由14个储能单元10组成，每个储能单元10由变流器单元15、高压箱16、电池簇组成，一个变流器单元连接一个高压箱与一簇电池，每个电池簇由7个电池组17串联而成。消防与散热进水主管道4进入储能***集装箱，连接三路进水分支管道11分别对应A，B，C三相，进水分支管道11端部由端部堵头14密封，底部通过连接软管进入电池簇和变流器单元15，从顶部出来连接出水分支管道12，出水分支管道12端部有端部堵头14密封，出水分支管道12连接出水主管道5，出水主管道连接到储能集装箱1外部冷热交换机3。
如图3所示，给出了本发明中储能单元的消防与散热的结构原理图，所示的电池簇、高压箱16、变流器单元15垂直叠放，变流器单元15在上方，中间经过高压箱16与电池簇电气连接。电池组22和变流器单元15中均设置有水冷板24，水冷板24中设置有水冷通道，相邻电池组17上的水冷板24相连通，最上端的电池组17上的出水口与变流器单元1上的进水口相连通；最下端电池组17上的进水口与进水分支管道11相连通，变流器单元15上的出水口与出水分支管道12相连通，这样，在进水分支管道11供水的过程中，循环水由下向上依次流通，由于正常工作时变流器单元15的放热量大于电池簇的发热量，变流器单元15放在电池簇上方，其优点是冷水先流经发热量小的电池簇，再流经发热量较高的变流器单元15，这样可以避免变流器单元15产生的热量对电池簇造成不利影响。
所示每个储能单元10的上方均设置有消防装置，消防装置由消防喷头18、电池阀、温度传感器和烟雾传感器组成，消防喷头18设置于储能单元10上方的出水分支管道12上，消防喷头18经电磁阀与出水分支管道12相连接，以便对消防喷头18的喷水状态进行控制。温度传感器和烟雾传感器设置于每个储能单元10上方储能集装箱1的内壁上。温度传感器或烟雾传感器感知到电池簇温度异常或突然后起火后则打开电磁阀，向该电池簇喷水灭火降温。此方式只针对异常单元和电池簇灭火，不进行大面积喷洒，避免损害其他正常的变流器单元和电池簇，可以达到精准灭火的目的。
如图4所示，给出了本发明中电池组的结构原理图，电池组17由电池组壳体23、水冷板24和若干电芯25组成，水冷板24位于电池组壳体23的中央，电芯25位于水冷板的两侧，水冷板24中设置有水冷通道，水冷板上设置有与水冷通道相通的进水口26和出水口27。通过连接软管13连接各电池组进出水口，组成循环散热通道对整簇电池散热。
储能***正常工作时，主管道手动阀6门打开，循环泵2工作，冷水从储能集装箱1进水口进入对电池簇和变流器单元15散热，循环水从储能集装箱1出水口流出，将热量带到集装箱外部，经过冷热交换机3对循环水散热，将较高温度的水降温，降温后的水再次进出储能集装箱散热，如此循环对储能***散热。消防喷洒时，循环散热的水量不足以灭火，消防喷头18喷洒时，控制消防补水箱7出水管路上的电池阀打开，同时启动补水泵8，向循环通道注入更多的水，增加循环通道水压，保证灭火更为彻底。

Claims (5)

1.一种消防与散热一体的储能***，包括储能集装箱（1）、循环泵（2）、冷热交换机（3）、消防补水箱（7）和补水泵（8），储能集装箱中设置有若干级联的储能单元（10），储能单元由变流器单元（15）和多个电池组（17）组成，变流器单元和电池组中均设置有对其冷却的水冷板（24）；其特征在于：储能集装箱中设置有进水分支管道（11）和出水分支管道（12），出水分支管道位于进水分支管道的上方，储能单元位于相邻的进水分支管道和出水分支管道之间；循环泵的出水口经进水主管道（4）与进水分支管道相连通，出水分支管道依次经出水主管道（5）、冷热交换机与循环泵的进水口相连通；进水分支管道和出水分支管道经连接软管（13）与变流器单元和电池组中的水冷板相连通，以通过水循环实现对变流器单元和电池组的降温；
每个储能单元上方的出水分支管道上均设置有消防喷头（18），消防喷头经电磁阀与出水分支管道相连通，每个储能单元上方的储能集装箱的内壁上均设置有温度传感器和烟雾传感器；消防补水箱的出水口经管路与补水泵的进水口相连通，补水泵的出水口经管路与循环泵的进水口相连通。
2.根据权利要求1所述的消防与散热一体的储能***，其特征在于：储能***为三相储能装置，每相储能装置由14个储能单元（10）级联而成，每个储能单元由变流器单元（15）、高压箱（16）和7个电池组（17）构成，变流器单元经高压箱与电池组电气连接，相连电池组之间经电池连接线（22）相串联。
3.根据权利要求1或2所述的消防与散热一体的储能***，其特征在于：在同一个储能单元（10）中，电池组（17）位于变流器单元（15）的下方，由进水分支管道（11）流出的冷却水依次对电池组、变流器单元进行冷却降温，再由出水分支管道（12）排出。
4.根据权利要求1或2所述的消防与散热一体的储能***，其特征在于：所述电池组（17）由电池组壳体（23）、水冷板（24）和若干电芯（25）组成，水冷板位于电池组壳体的中央，电芯位于水冷板的两侧，水冷板中设置有水冷通道，水冷板上设置有与水冷通道相通的进水口（26）和出水口（27）。
5.根据权利要求1或2所述的消防与散热一体的储能***，其特征在于：所述进水主管道（4）和/或出水主管道（5）上设置有手动阀门（6），消防补水箱（7）与补水泵（8）之间的管道上和/或补水泵出水口的管道上设置有电磁阀门（9）。
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