一种储能电站预制电池集装箱制冷系统的制作方法

1.本实用新型属于储能电站制冷技术领域，具体涉及一种储能电站预制电池集装箱制冷系统。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本实用新型相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.储能电站的储能系统一般采用室外预制舱式集成安装方式，较大容量的储能电池与配套的电池簇控制单元、配电、消防及暖通系统集成安装于一个预制电池集装箱中。电池在充、放电过程中产生大量热量，为保证电池组的高效、安全、稳定运行，需要严格控制预制电池集装箱内的环境温度。目前常用温控方式主要是采用多台工业/家用分体式空调，但由于分体空调能效较低，导致因温控所消耗的电量较大，约占预制电池集装箱蓄电量的15％左右，从而使得储能电站输出电量大大降低。除此之外，单个预制电池集装箱内布置多台分体空调，设备故障率增加，运营维护难度增加。因此，针对储能电站预制电池集装箱，寻求新的制冷方案，降低温控系统能耗和运维难度，对于储能电站降本增效具有重要意义。


技术实现要素：

4.本实用新型为了解决上述问题，提出了一种储能电站预制电池集装箱制冷系统，本实用新型可在保证预制电池集装箱内所需环境温度的同时，有效降低系统投资、制冷系统耗电量，提升储能电站的电量输出效率。
5.本实用新型采用如下技术方案：
6.一种储能电站预制电池集装箱制冷系统，包括：至少两路制冷系统、一路蓄冷系统和末端系统，每路所述制冷系统均与蓄冷系统和末端系统相连接，所述蓄冷系统与末端系统相连接，所述制冷系统、蓄冷系统、末端系统通过冷水供水管和冷水回水管连接成为一个循环系统。
7.具体的，每路所述制冷系统制备的冷水以及蓄能系统释放的低温冷水，通过冷水供水管送至若干预制电池集装箱内的空气处理机组，经热交换后，成为高温冷水，汇至冷水回水管，然后，回至制冷系统及蓄冷系统。如此循环往复。
8.进一步的，每路所述制冷系统包括水冷冷水机组，所述水冷冷水机组连接冷水泵，所述冷水泵连接第一综合水处理器，所述第一综合水处理器通过冷水回水管分别连接蓄冷系统和末端系统。
9.更进一步的，每路所述制冷系统包括水冷冷水机组，所述水冷冷水机组连接冷却水泵，所述冷却水泵连接第二综合水处理器，所述第二综合水处理器连接若干冷却塔。
10.更进一步的，所述冷水泵和冷却水泵与水冷冷水机组连接。其中，每路所述制冷系统中冷水泵和冷却水泵均至少设有两台，其中一台备用。
11.进一步的，所述蓄冷系统包括并行的放能水泵和蓄能水泵，每路所述制冷系统通
过冷水回水管连接蓄能水泵，所述蓄能水泵通过冷水回水管连接蓄冷水罐，每路所述制冷系统通过冷水供水管连接放能水泵，所述放能水泵通过冷水供水管连接蓄冷水罐。其中，所述蓄冷系统中的蓄冷水罐采用斜温层技术，利用不同温度下水密度不同的热物性特点，实现蓄冷水罐内上部为中温冷水，下部为高温冷水。其中，所述蓄冷系统中放能水泵和蓄能水泵均至少设有两台，其中一台备用。
12.进一步的，所述末端系统包括若干预制电池集装箱，所述预制电池集装箱内设有空调机房。
13.更进一步的，所述预制电池集装箱内包括若干蓄电池。
14.更进一步的，所述空调机房内设有空气处理机组，所述空气处理机组分别通过冷水供水管和冷水回水管连接制冷系统和蓄冷系统。
15.更进一步的，所述空气处理机组采用下供上回的送风方式。其中，空气处理机组带有电辅热功能。
16.更进一步的，每个所述空调机房内的空气处理机组均至少设有两台；单台至少承担50％冷负荷需求
17.工作原理，本实用新型所述的蓄能系统分为蓄冷模式和放冷模式。
18.具体的，(1)蓄冷模式。在夜间低电价时段预制电池集装箱停止充电时，制冷系统运行，产生的冷水经冷水供水管从蓄冷水罐下部布水器进入蓄冷水罐，蓄冷水罐上部高温冷水经蓄能水泵加压后回至冷水回水管，输送至制冷系统。至此，蓄冷系统完成一个循环，如此往复。
19.(2)放冷模式：在白天峰电和平电时段预制电池集装箱放电时或预制电池集装箱处于静置状态低冷负荷需求时，蓄冷水罐运行放冷模式。蓄冷水罐内储存的低温冷水，由蓄冷水罐下部布水器经放能水泵加压后，输送至冷水供水管，供至若干预制电池集装箱内的空气处理机组，进行热交换后，汇至冷水回水管，由蓄冷水罐上部布水器回至蓄冷水罐。至此，完成一个循环，如此往复。
20.此外，蓄冷水罐也可作为消防用水罐。
21.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
22.本实用新型基于预制电池集装箱充放电时段和静置时段的冷热负荷需求，针对当前预制电池集装箱分体空调供冷、供热方式能效较低的问题，采用水冷冷水机组+蓄冷水罐+空气处理机组的集中供冷热系统。
附图说明
23.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
24.图1是本实用新型示出的储能电站预制电池集装箱制冷系统的中制冷系统和蓄冷系统的管路图；
25.图2是本实用新型示出的末端系统的设置图；
26.图3是本实用新型的储能电站预制电池集装箱制冷系统的系统原理图；
27.图4是现有冷却技术方案的原理图；
28.图5是本实用新型实施例中预制电池集装箱制冷系统的放电规律图；
29.其中，1、水冷冷水机组，2、冷却塔，3、冷水泵，4、冷却水泵，5、第二综合水处理器，6、蓄能水泵，7、放能水泵，8、蓄冷水罐，9、带有电加热的柜式空气处理机组，10、第一综合水处理器，11、预制电池集装箱，12、空调机房。
具体实施方式：
30.下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。
31.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
32.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
33.本实用新型中，术语如“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实用新型中的具体含义，不能理解为对本实用新型的限制。
34.实施例一
35.如图1-3所示，一种储能电站预制电池集装箱制冷系统，包括：至少两路制冷系统、一路蓄冷系统和末端系统，每路所述制冷系统均与蓄冷系统和末端系统相连接，所述蓄冷系统与末端系统相连接，所述制冷系统、蓄冷系统、末端系统通过冷水供水管和冷水回水管连接成为一个循环系统。
36.其中，预制电池集装箱11的设计如下：
37.(1)预制电池集装箱11尺寸6.2m
×
2.5m
×
3.6m；
38.(2)预制电池集装箱11围护结构：6mmq235钢板+100mm岩棉保温+8mmq235钢板；
39.(3)蓄电池充放电时间：
40.预制电池集装箱11每天按照电网调峰需求进行充放电，其中每次充电时长2小时，放电时长2小时。以1表示充电，0表示不充不放，-1表示放电过程。预制电池集装箱11中蓄电池一天内的放电规律，如图5所示。
41.蓄电池100％负荷充放电时的散热量26.46kw，静置时散热量1.26kw。利用hdy-sma负荷模拟软件对集装箱进行建模计算，可得夏季预制电池集装箱11冷负荷最大值为28.18kw，最小值为1.26kw；冬季预制电池集装箱11热负荷最大值为静止状态1.34kw，蓄电池充放电时刻仍然具有较大的冷负荷。
42.作为一种或多种实施方式，每路所述制冷系统包括水冷冷水机组1、冷却塔2、第二综合水处理器5、第一综合水处理器10、冷却水泵4和冷水泵3。本实施例将上述设备进行工厂预制，封装至一个集装箱内，直接就地放置，无需另建制冷机房。
43.作为一种或多种实施方式，每路所述制冷系统水冷冷水机组1通过冷水供水母管连接若干预制电池集装箱11内的空气处理机组9；每路所述水冷冷水机组1通过冷水泵3、第
一综合水处理器10，经冷水回水母管连接若干预制电池集装箱11内的空气处理机组；每路所述水冷冷水机组1通过放能水泵7连接蓄冷水罐8；每路所述水冷冷水机组1经冷水泵3、第一综合水处理器10后，通过蓄能水泵6连接蓄冷水罐。
44.本实施例通过增设蓄冷水罐8，降低水冷冷水机装机。增加蓄冷水罐8后，非充放电时间段冷水机组运行，制备的冷水分为两路：一路供应预制电池集装箱11，满足此时低冷负荷需求；一路供应蓄冷水罐8，进行蓄冷；充放电时间段水冷冷水机组与蓄冷水罐8联合运行，供应预制电池集装箱11，满足此时号冷负荷需求。蓄冷水罐8参与供冷，可降低冷水机组容量约30％，从而实现投资费用降低。
45.作为一种或多种实施方式，每个所述空气处理机组设置在所述预制电池集装箱11独立的空调机房12内，以满足《低压配电设计规范》(gb50054-2011)中“配电室内除本室需用的管道外，不应其他的管道通过”的设计要求。
46.采用本实施例的方案后，预制电池集装箱11通常夜间低电价时段蓄电，白天高电价时段放电。蓄冷水罐8的蓄冷时间段可以控制在低电价非充电时段，放冷时间为白天高电价时段，从而可以节省运行费用。
47.由于在非充放电阶段，预制电池集装箱11内冷负荷需求已低于水冷冷水机组15％负荷值，水冷冷水机无法正常启动。此时，蓄冷水罐8及变频放冷泵投运，满足预制电池集装箱11制冷负荷需求，保证预制电池集装箱11内环境温度。同时，蓄冷水罐8可以作为制冷机组故障时供能系统的备用，保证制冷系统的稳定可靠运行。
48.蓄冷水罐8可以兼作消防水箱，无需再建设消防水池，降低项目投资。
49.作为一种或多种实施方式，所述空气处理机组采用下供上回式送回风模式。
50.根据热空气向上流动，冷空气向下流动的特点，空气处理机组采用带有电加热的柜式空气处理机组9，通过下供上回式送回风模式，提升冷却效果。同时，立柜式空气处理机组设有电加热，可以满足预制电池集装箱11冬季较低的热负荷需求。
51.如图3-4所示，采用本实施例的储能电站预制电池集装箱11的制冷系统，提高供冷系统能效。预制电池集装箱11空调冷热系统取消传统的分体式热泵空调，采用集中空调供能系统，制冷能效由分体空调cop＝2.5，提升至cop＝4.0。
52.冬季室外温度低于20℃时，水冷冷水机组1可以停止运行，利用冷却塔2直接进行冷却，降低水冷冷水机组1能耗，进一步节省运行费用。
53.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。