CN219046302U - 一种储能电池集装箱 - Google Patents

Abstract

一种储能电池集装箱，包括箱体，箱体内设有电池舱和电气设备舱，电池舱和电气设备舱之间设有隔墙，电池舱内设有电池簇架，电池簇架上安装有储能单元；箱体的外侧安装有空调，箱体上设有一级风道、二级风道和空调进风口，一级风道包括进口风道和主风道，主风道位于电池簇架的顶端，二级风道位于电池簇架内；储能单元设有储能单元排风口和多个进风孔，储能单元排风口和进风孔均连通储能单元的内部，储能单元排风口上设有强制风机，空调进风口连通电池舱的内部；电气设备舱内设有配电柜、汇流柜和消防装置。本实用新型将电气设备舱和电池舱用隔板隔开，有利于针对性散热，可减少空调的能量损耗，也能够快速降温，属于电能存储***领域。

Description

一种储能电池集装箱

技术领域

本实用新型涉及电能存储***领域，具体涉及一种储能电池集装箱。

背景技术

目前，电化学储能***中储能电池仓等设备不仅能存储发电***过多的发电量，还能在发电***发电量少时向电网输送电能，维持电网供需平衡，即储能电池***的削谷填峰功能，因此储能集装箱的应用越来越广泛。储能集装箱需要在集装箱有限的空间内布置有储能电池，电池簇支架，配电柜、汇流柜、空调、消防等设备，相关技术的储能集装箱在内部空间的布局上往往存在布局不合理，空间利用率低、能量密度低和散热困难等问题。

现有的储能集装箱，考虑到储能电池需要大量散热，通常情况下，储能集装箱在内部设置有风冷空调，风冷空调通过风道将冷、热空气输送到各个电池簇，进而对电池插箱进行散热，这样风冷空调将占用集装箱内有限空间的很大一部分，进一步降低了储能***的能量密度，降低了整个储能设备的经济性；另外，由于储能集装箱有通风的需求，在通风的情况下，风冷空调的耗能进一步增加。

实用新型内容

针对现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是：提供一种可以快速散热且能耗较低的风冷式储能电池集装箱。

为了达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种储能电池集装箱，包括箱体，箱体内设有电池舱和电气设备舱，电池舱和电气设备舱之间设有隔墙，隔墙竖直设置并将电池舱和电气设备舱隔开，电池舱内设有电池簇架，电池簇架上安装有储能单元，储能单元呈多列设置；

箱体的外侧安装有空调，箱体上设有一级风道、二级风道和空调进风口，一级风道包括进口风道和主风道，主风道位于电池簇架的顶端，二级风道位于电池簇架内，二级风道由电池簇架上相邻的两列储能单元之间的间隙形成，空调的出风口经进口风道连通主风道，主风道的底端开口且连通二级风道；

储能单元设有储能单元排风口和多个进风孔，储能单元排风口和进风孔均连通储能单元的内部，储能单元排风口上设有强制风机，空调进风口连通电池舱的内部；

电气设备舱内设有配电柜、汇流柜和消防装置。

采用这种结构后，将电气设备舱和电池舱用隔板隔开有利于针对性散热，保证了空调的冷却能力能够直接作用到储能单元，可减少空调的能量损耗，空间布局合理，且空调送出的冷风从顶部的第一风道进入，通过储能单元之间的间隙形成的第二风道送入储能单元中，能够快速地对储能单元进行降温。

作为一种优选，箱体呈长方体状，箱体包括底架、侧板、端板和顶板，侧板包括左侧板和右侧板，端板包括前端板和后端板；左侧板和右侧板均设有电池舱舱门；电池簇架与箱体的内壁之间留有用于空气流动的流通空间，空调进风口与流通空间连通，空调安装于端板上。

作为一种优选，隔墙在水平方向上的截面呈凵字形，电气设备舱位于隔墙的内侧，电池舱环绕于隔墙的外侧，左侧板上设有电气设备舱舱门。

作为一种优选，隔墙的厚度不少于50mm，隔墙包括中间层、外层和内层，中间层位于外层和内层之间，中间层的材料为防火材料，外层的内层的材料均为钢。

作为一种优选，侧板设有空气进风口，端板设有第一排风口和第二排风口，第一排风口的高度大于第二排风口的高度。

作为一种优选，空气进风口、第一排风口和第二排风口处分别设有防爆排风机，防爆排风机的外侧设置有防雨罩。

作为一种优选，消防装置包括装有灭火气体的压力钢瓶、气体消防管路、声光报警装置、消防操作主机和水喷淋消防管路；压力钢瓶连接气体消防管路，气体消防管路和水喷淋消防管路分别穿过隔墙且通向电池舱内；箱体内设有感温报警器、感烟报警器和可燃气体探测器，声光报警装置、感温报警器、感烟报警器和可燃气体探测器分别电连接消防操作主机。

作为一种优选，声光报警装置位于电气设备舱舱门的顶部位置，声光报警装置的外部采用透明亚克力板封闭。

作为一种优选，电气设备舱上设有泄压口和通气口，泄压口处设有泄压阀，通气口处设有固定百叶结构，通气口的内侧设置有透气棉。

作为一种优选，一级风道由钢板折弯形成，一级风道的内部设有保温材料。

总的说来，本实用新型具有如下优点：本实用新型充分的考虑到了电池舱以及电气设备舱的的空间及布局，将空调等附属设备布置在箱体外部两端，为电池舱及电气设备舱留出了更多的布置空间，提高了储能集装箱的能量密度。同时，将电气设备舱布置在储能集装箱长度方向上的中间位置，使集装箱整体重心基本居中，空间布局合理，且空调通过第一风道、第二风道后直接作用于储能单元，可减少能耗，箱体上设置单独的空气进风口、第一排风口和第二排风口，有利于电池舱内的通风。

附图说明

图1为储能电池集装箱的立体结构图。

图2为箱体的正面结构示意图。

图3为箱体的背面结构示意图。

图4为储能电池集装箱的左端面结构示意图。

图5为储能电池集装箱的右端面结构示意图。

图6为储能电池集装箱在图2中A-A位置的剖面结构示意图。

图7为图2中B-B位置的剖面结构示意图。

图8为图2中C-C位置的剖面结构示意图。

图9为图7中D-D位置的剖面结构示意图。

图10为储能电池集装箱的顶板位置的剖面结构示意图。

图11为电池簇架的立体结构示意图。

图12为储能单元的立体结构图。

其中，10为箱体；101为底架；102为侧板；103为端板；104为顶板。

20为空调；200为空调进风口；201为一级风道；202为第一一级风道；203为第二一级风道；204为第三一级风道；205为第四一级风道；206为二级风道。

30为电气设备舱；300为隔墙；301为电气设备舱舱门；302为配电柜；303为汇流柜；304为消防气瓶；305为气体消防管路；306为水喷淋消防管路；307为管路进口；308为舱内走线线槽；309为消防警示装置；3010为消防操作主机；3011为消防紧急启停装置；3012为汇流柜进箱舱门；

40为电池舱；401为电池舱舱门；402为第一进风口；403为第二进风口；404为第一排风口；405为第二排风口；406为泄压口；407为感温报警器；408为感烟报警器；409为有害气体探测器；4010为动力电缆走线线槽；4011为通讯电缆走线线槽；4012为视频监测装置；4013为电池簇架；4014为储能单元；4015为强制风机；4016为储能单元排风口。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本实用新型做进一步详细的说明。

实施例一

如图1~图12所示，一种储能电池集装箱，包括箱体10，箱体10内设有电池舱40和电气设备舱30，电池舱40和电气设备舱30之间设有隔墙300，隔墙300竖直设置并将电池舱40和电气设备舱30隔开，电池舱40内设有电池簇架4013，电池簇架4013上安装有储能单元4014，储能单元4014呈多列设置；

箱体10的外侧安装有空调20，箱体10上设有一级风道201、二级风道206和空调进风口200，一级风道201包括进口风道和主风道，主风道位于电池簇架4013的顶端，二级风道206位于电池簇架4013内，二级风道206由电池簇架4013上相邻的两列储能单元4014之间的间隙形成，空调20的出风口经进口风道连通主风道，主风道的底端开口且连通二级风道206；

电池簇架4013为独立的钢结构支架，采用螺栓将其固定在电池舱40内，本实用新型采用多个独立的电池簇架4013，当某一电池簇架4013内的储能单元4014或电池簇架4013自身出现问题需要更换时，可根据损坏情况选择更换储能单元4014或整体电池簇支架，增强了内部储能单元4014的可替换性。

储能单元4014设有储能单元排风口4016和多个进风孔，储能单元排风口4016和进风孔均连通储能单元4014的内部，储能单元排风口4016上设有强制风机4015，空调进风口200连通电池舱40的内部；

电气设备舱30内设有配电柜302、汇流柜303和消防装置。

箱体10呈长方体状，箱体10包括底架101、侧板102、端板103和顶板104，侧板102包括左侧板和右侧板，端板103包括前端板和后端板；左侧板和右侧板均设有电池舱舱门401；电池簇架4013与箱体10的内壁之间留有用于空气流动的流通空间，空调进风口200与流通空间连通，空调20安装于端板103上。

底架101、侧板102、端板103和顶板104焊接。风冷空调20通过悬挂支撑的方式设置于端板103上，风冷空调20将冷/热空气通过一级风道201传输到电池簇架4013内的二级风道206中。

隔墙300在水平方向上的截面呈凵字形，电气设备舱30位于隔墙300的内侧，电池舱40环绕于隔墙300的外侧，左侧板上设有电气设备舱舱门301。

电池舱门的设置方便用户从箱体10的左右两侧将储能单元4014安装到电池舱40内电池簇支架上。且考虑到电池舱40的防水要求，箱体10在电池舱门的上方设置有挡水雨檐。

电气设备舱30位于箱体10的前后方向上的中部，电池舱40的内部分为四个区域，其中两个区域分别位于隔墙300的前后两侧，另外两个区域分别位于该两个区域的右边并延伸至隔墙300的右边，一级风道201的数量为四个，四个一级风道201的主风道分别对应设于四个区域的顶端，空调20的数量为四台，分别悬挂于前端板和后端板上，四台空调20分别与四个一级风道201一一对应，四个一级风道201分别命名为第一一级风道202、第二一级风道203、第三一级风道和204第四一级风道205。

电池簇架4013的数量为多个，相邻两个电池簇架4013之间设置有封板，以保证一级风道201和二级风道206的密封性。

当某一区域内的储能单元4014或电池簇架4013内部温度异常时，通过设置在储能单元4014的温度监测***将信息反馈至BMS从控，BMS从控再将此信息传输到设置在电气设备舱配电柜302中的BMS主控，BMS再根据反馈的异常情况进行分析，判断异常情况是电池单元温度过高或过低，然后将启动指令反馈至此区域对应的空调20，空调20根据BMS主控发出的启动指令，启动空调20，并根据指令输出热空气或冷空气，直至储能单元4014的温度调整到正常范围内，再通过BMS控制***控制风冷空调20关闭。

本实用新型中，储能单元4014的热管理通过空调20以及其配套的各级冷却风道及电池单元配备的强制风机4015来实现，而电池舱40内部的空气循环通过设置在电池簇门上的进、强制风机4015来实现，这样的设计保证了空调20的主要冷却能力能够直接作用到储能单元4014，尽可减少空调20的能量损耗。同时，电池舱40通过隔墙300与电气设备舱30隔开，使电气设备舱30及电池舱40分别成为单独的封闭的舱室。

隔墙300的厚度不少于50mm，隔墙300包括中间层、外层和内层，中间层位于外层和内层之间，中间层的材料为防火材料，外层的内层的材料均为钢。不仅具有较好的安装强度，还能起到隔温的作用，隔墙300上设置有动力电缆进线口及通讯电缆进线口，接线完成后，也可以使用采用防火材料进行封堵，保证电池舱40与电气设备舱30的隔绝性，从而减小电池舱40与电气设备舱30之间的热交换。

侧板102设有空气进风口，端板103设有第一排风口404和第二排风口405，第一排风口404的高度大于第二排风口405的高度。

第一排风口404靠近箱体10的顶部设置，第二排风口405靠近电池簇架4013的底部设置。

空气进风口、第一排风口404和第二排风口405处分别设有防爆排风机，防爆排风机的外侧设置有防雨罩。

空气进风口包括第一进风口402和第二进风口403，分别设于于左侧板和右侧板上，第一进风口402、第二进风口403、第一排风口404和第二排风口405处设有电动百叶窗。

当设置在箱体10内的有害气体探测器409探测到电池舱40内有害气体达到设定危险浓度时，启动设置在第一排风口404和第二排风口405处的防爆排风机，将电池舱40内有害气体经由排风口排放至箱体10外，并通过设置在第一进风口402和第二进风口403的防爆排风机为集装箱内补充洁净空气。

密度比空气小的可燃气体、有毒有害气体可以通过靠近箱体10顶部的位置第一排风口404排出电池舱40。密度比空气大的可燃气体、有毒有害气体可以通过靠近底架101的第二排风口405排出电池舱40。从而保证电池舱40内所有气体都能通过排风口排出。图示所示实施方式中，第一排风口404和第二排风口405的数量均为一个。本领域技术人员可以灵活设计第一排风口404和第二排风口405的数量以及尺寸大小。

储能集装箱箱体10内气流流动过程为：箱体10外侧空气经由第一进风口402和第二进风口403进入电池舱40，再从第一排风口404和第二排风口405处排出。当需要对储能单元4014进行降温时，空调20送出冷风，冷风通过电池簇架4013顶部的一级风道及电池簇架4013内的二级风道206进入储能单元4014，对储能单元4014进行散热，冷风经进风孔进入储能单元4014，然后通过设置在储能单元风道排风口上的强制风机4015排出到电池舱40内，经过流通空间，最后再通过空调进风口200排出到箱体10外。

消防装置包括装有灭火气体的压力钢瓶、气体消防管路305、声光报警装置、消防操作主机3010和水喷淋消防管路306；压力钢瓶连接气体消防管路305，气体消防管路305和水喷淋消防管路306分别穿过隔墙300且通向电池舱40内；箱体10内设有感温报警器407、感烟报警器408和可燃气体探测器，声光报警装置、感温报警器407、感烟报警器408和可燃气体探测器分别电连接消防操作主机3010。

消防操作主机3010设置在电气设备舱舱门301右侧的主机盒内，主机盒设置有柜门，柜门上设置有透明亚克力板材质的观察窗，其位置设置在高度不高于箱体10底部位置1.5m处。

用于储存灭火气体的消防气瓶304设置在电气设备舱30内，消防气瓶304包含不低于集装箱整体一次灭火所需的灭火气体用量。气体消防管路305的进气端流体连通至消防气瓶304，气体消防管路305的出气端位于电池舱40内。气体消防管路305布设于箱体10的顶板104的下表面并与顶板104固定。

水喷淋消防管路306连接至供水装置，水喷淋消防管路306包括消防水喷淋总管和消防水喷淋支管。水喷淋消防管路306的一端为管路进口307，管路进口307用于流体连通至供水装置接口。供水装置接口可以设置在电气设备舱30的侧壁上。例如，供水装置通过管道实现流体连接至供水装置接口，消防水喷淋总管通过管道连通供水装置接口。使用时，打开对应的阀门使供水装置的水经供水装置接口输出至消防水喷淋总管。消防水喷淋支管的进水端流体连通消防水喷淋总管，消防水喷淋支管的出水端位于电池舱40内。水喷淋消防支管布设于箱体10的顶板104的下表面并与顶板104固定。本领域技术人员可以灵活设置消防水喷淋总管的位置。

管路进口307设置在电气设备舱舱门301左侧位置，其位置设置在高度不高于箱体10底部位置0.5m处。

消防水喷淋支管具有多个出水端，且每个出水端设置有喷头。

声光报警装置位于电气设备舱舱门301的顶部位置，声光报警装置的外部采用透明亚克力板封闭。

在电气设备舱30中，将靠近电池舱40拐角的部分设置为用于放置消防装置的空间，靠近电池舱40另一侧的隔墙300的内侧用于放置汇流柜303，并开设有单独的汇流柜进箱舱门3012，汇流柜303与消防装置之间放置配电柜302，充分利用了电气设备舱30内的空间，使得电气设备舱30内的空间布局更加合理。应当理解，图6仅为本实用新型中电气设备舱30的一种可能设计方案，本领域技术人员也可以根据实际情况调整电气设备舱30的大小及布置方式。

将配电柜302和汇流柜303设置于电气设备舱30内，能够保证两者稳定工作，避免受到其他舱或室的影响。便于后期对电气设备舱30进行维护。而且，电气设备舱30内还配置有配电控制柜、监控、感应探测设备、照明***等，电气设备舱30的设置确保这些电子仪器正常的工作。其中，配电柜302和汇流柜303包括EMU能量管理单元、UPS电源、BMS电池管理***、配电设备等。本实用新型的储能集装箱的两个功能舱室之间相互隔离，能够满足不同设备的环境要求。

消防操作主机3010设置于电气设备舱舱门301的右侧，该处还设置有消防紧急启停装置3011。用户可以通过设置在电气设备舱舱门301上方的消防警示装置309及时获取电池舱40内的安全状态。箱体10内还设置有警报装置以及控制装置，控制装置电连接至探测装置和警报装置。其中，探测装置包括有毒气体探测器和上述感烟报警器408、感温报警器407、可燃气体探测器等警报感应装置，例如可以用于各个舱室的火灾探测。通过警报感应装置探测和接收箱体10内可能出现的危险信息，若超过预定的阈值，判断为危险， 则会向控制装置发送相关警报信息，控制装置可以为上位机的控制器，上位机可以放置于电气设备舱30内的配电柜302或汇流柜303内。上位机接收到相关警报信息后启动警报灯和警铃等警报装置进行相应的警报工作。上位机也可以配置为在接收到相关警报信息后启动气体灭火和水喷淋灭火的相关装置联合灭火。

例如，上位机在检测到关于有毒气体或者可燃气体的危险信号后，通过控制第一进风口402、第一进风口402、第一排风口404和第二排风口405上的电动百叶窗开启，并控制第一进风口402、第二进风口403第一排风口404和第二排风口405的防爆排风机运行，从而快速排出电池舱40内的有毒气体或者可燃气体，消除安全隐患。

电气设备舱30上设有泄压口406和通气口，泄压口406处设有泄压阀，通气口处设有固定百叶结构，通气口的内侧设置有透气棉。保证通气口防护等级不低于IP65。

电气设备舱30及电池舱40可设置有视频监测装置4012，视频监测装置4012信号远程传输到控制室内监控屏，实时监控舱内设备运行情况。

电气设备舱舱门301可设置有电磁密码锁，电磁密码锁可以远程连接到控制室，实时反映电气设备舱舱门301启闭状态。

在电池舱40内气压过大时可以通过操作泄压阀打开泄压口406及时对电池舱40进行泄压。例如，在消防气体喷射后，箱体10内压力超过阈值，需要打开泄压口406泄压以保护电池舱40。对于泄压阀，本领域技术人员可以灵活设置替换泄压装置的类型。

泄压口406的位置在箱体10的整体高度的三分之二以上。具体地，泄压口406与底架101的距离大于或者等于箱体10的高度的三分之二。在箱体10内的气压超过预设的阈值时，通过打开设置的泄压口406用于排出电池舱40内气体泄压，起到保护电池舱40的作用。箱体10的高度的定义可以为集装箱规范中的高度的定义。可以理解，这样利用泄压口406进行泄压时，能够减小对储能集装箱的箱体10外(人员或者其它设备)的影响。本领域技术人员可以根据实际情况灵活设置进风口、排风口和泄压口406的尺寸。

一级风道由钢板折弯形成，一级风道的内部设有保温材料。

参照图9，电池舱40同时还设置有动力电缆走线线槽4010和通讯电缆走线线槽4011。其中，动力电缆走线线槽4010设置在电池簇的底部空间，通讯电缆走线线槽4011设置在电池簇的前部空间的下部。隔墙300上开有穿线口，用于动力电缆和通讯电缆线束进入电气设备舱30中的配电柜302和汇流柜303，电气设备舱30内设有舱内走线线槽308。此设计保证了储能单元4014中电缆的安全性，且将动力电缆和通讯电缆通过动力电缆走线线槽4010和通讯电缆走线线槽4011分隔开来，能避免通讯电缆受到动力电缆干扰，导致通讯错误，或信号传输异常的问题，提高了***的可靠性。

上述实施例为实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种储能电池集装箱，其特征在于：包括箱体，箱体内设有电池舱和电气设备舱，电池舱和电气设备舱之间设有隔墙，隔墙竖直设置并将电池舱和电气设备舱隔开，电池舱内设有电池簇架，电池簇架上安装有储能单元，储能单元呈多列设置；

箱体的外侧安装有空调，箱体上设有一级风道、二级风道和空调进风口，一级风道包括进口风道和主风道，主风道位于电池簇架的顶端，二级风道位于电池簇架内，二级风道由电池簇架上相邻的两列储能单元之间的间隙形成，空调的出风口经进口风道连通主风道，主风道的底端开口且连通二级风道；

储能单元设有储能单元排风口和多个进风孔，储能单元排风口和进风孔均连通储能单元的内部，储能单元排风口上设有强制风机，空调进风口连通电池舱的内部；

电气设备舱内设有配电柜、汇流柜和消防装置。

2.按照权利要求1所述的一种储能电池集装箱，其特征在于：箱体呈长方体状，箱体包括底架、侧板、端板和顶板，侧板包括左侧板和右侧板，端板包括前端板和后端板；

左侧板和右侧板均设有电池舱舱门；

电池簇架与箱体的内壁之间留有用于空气流动的流通空间，空调进风口与流通空间连通，空调安装于端板上。

3.按照权利要求2所述的一种储能电池集装箱，其特征在于：隔墙在水平方向上的截面呈凵字形，电气设备舱位于隔墙的内侧，电池舱环绕于隔墙的外侧，左侧板上设有电气设备舱舱门。

4.按照权利要求1所述的一种储能电池集装箱，其特征在于：隔墙的厚度不少于50mm，隔墙包括中间层、外层和内层，中间层位于外层和内层之间，中间层的材料为防火材料，外层的内层的材料均为钢。

5.按照权利要求2所述的一种储能电池集装箱，其特征在于：侧板设有空气进风口，端板设有第一排风口和第二排风口，第一排风口的高度大于第二排风口的高度。

6.按照权利要求5所述的一种储能电池集装箱，其特征在于：空气进风口、第一排风口和第二排风口处分别设有防爆排风机，防爆排风机的外侧设置有防雨罩。

7.按照权利要求3所述的一种储能电池集装箱，其特征在于：消防装置包括装有灭火气体的压力钢瓶、气体消防管路、声光报警装置、消防操作主机和水喷淋消防管路；

压力钢瓶连接气体消防管路，气体消防管路和水喷淋消防管路分别穿过隔墙且通向电池舱内；

箱体内设有感温报警器、感烟报警器和可燃气体探测器，声光报警装置、感温报警器、感烟报警器和可燃气体探测器分别电连接消防操作主机。

8.按照权利要求7所述的一种储能电池集装箱，其特征在于：声光报警装置位于电气设备舱舱门的顶部位置，声光报警装置的外部采用透亚克力板封闭。

9.按照权利要求1所述的一种储能电池集装箱，其特征在于：电气设备舱上设有泄压口和通气口，泄压口处设有泄压阀，通气口处设有固定百叶结构，通气口的内侧设置有透气棉。

10.按照权利要求1所述的一种储能电池集装箱，其特征在于：一级风道由钢板折弯形成，一级风道的内部设有保温材料。

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