一种用于维持储能电池温度恒定的储热系统的制作方法

本实用新型涉及储能领域，尤其是涉及一种用于维持储能电池温度恒定的储热系统。

背景技术：

为了解决偏远、无电地区的居民用电问题，国家投资建设了各种大型的光伏发电、风力发电系统，并在主干网络或局域网中配置储能系统，通过电池对光伏或风力产生的电能进行储存。

储能系统中所用的电池对温度敏感，过低或过高的温度都会影响电池的寿命和容量，因此储能系统中通常都设计有温控系统来维持电池温度的恒定，目前常用的温控系统包括具有加热功能空调或热交换器等，当外部环境温度较低时，利用电池内存储的电能发热来维持环境温度。对于寒冷地区而言，电池长期处于加热保温状态，通过电加热的方式会消耗大量储存在电池中的电能，尤其在夜间用电高峰时段，这种矛盾最为明显。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种用于维持储能电池温度恒定的储热系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种用于维持储能电池温度恒定的储热系统，包括

储热单元，储热单元可利用电池内存储的电能产生热量，并可存储热量；

可隔热的电池仓与储热仓，电池仓用于存储电池，储热仓用于存储储热单元；

以及连接电池仓与储热仓的风道，空气经过风道由电池仓流入储热仓内进行加热，加热后的空气再由风道流入电池仓内。

作为上述方案的进一步改进方式，储热单元包括储热砖与发热管，储热砖由混杂有金属导热粉末的混凝土制成，发热管嵌入储热砖的内部，并在储热砖的外部形成接线端子。

作为上述方案的进一步改进方式，储热单元包括铁丝网，铁丝网包络在储热砖的外侧，并与储热砖导热接触。

作为上述方案的进一步改进方式，储热砖上设有若干贯通的通风孔，发热管穿插在风道之间以形成连续的U型管。

作为上述方案的进一步改进方式，包括用于放置储热单元的储热柜，该储热柜可隔绝柜内空间与外界的热交换，储热柜上设有进风口与出风口，风道包括连通出风口与电池仓的热空气风道，冷空气由进气口流入储热柜，经过储热单元加热后由热空气风道流入电池仓内。

作为上述方案的进一步改进方式，储热柜的内壁上设有隔热板，且隔热板朝向储热柜内部空间的一侧设有反光层，进风口与出风口分别设于储热柜的底部与顶部，若干储热单元层叠放置，储热单元上设有竖直贯通的通风孔。

作为上述方案的进一步改进方式，包括用于放置电池的电池柜，该电池柜包括柜体、风罩与主风扇，柜体内设有用于存放电池的腔体，柜体的不同侧面分别为进风面与出风面，风罩进风口完全覆盖出风面，出风口设有主风扇，主风扇用于形成贯通整个腔体的气流。

作为上述方案的进一步改进方式，柜体的前侧面为进风面，后侧面为出风面，电池层叠搁置在支撑件上，相邻电池之间设有供气流通过的间隙，电池上还设有通风孔，通风孔沿气流流动的方向贯穿电池。

作为上述方案的进一步改进方式，包括集装箱，集装箱的内部空间通过一隔热板分隔成的电池仓与储热仓，风道贯通隔热板，风道包括分别设于隔热板顶部与底部的热空气风道与冷空气风道，热、冷空气风道内均设有风扇。

作为上述方案的进一步改进方式，包括控制系统，该控制系统可监测环境温度、光照强度、电池仓温度与储热仓温度，并可基于环境温度，光照强度调节储热单元内的储热量，以及基于电池仓温度调节储热仓向电池仓传递的热量。

本实用新型的有益效果是：

可将白天多余的电能转换为热能储存在储热单元内，在电池仓温度低于设定温度时通过储热单元向电池仓供热，无需消耗电池内存储的电能，提高了储能系统的可用电量，降低了储能系统的运行成本。

本实用新型优选将集装箱分隔为储热仓与电池仓，可以降低换热过程中的漏热，提高换热效率，系统的维护也更加方便。

本实用新型优选还设有控制系统，既可以监测电池仓温度，根据电池的温度控制上述电池柜内、风道内风扇的启闭与转速，保证电池温度的恒定，同时还可监测环境温度，光照强度与储热仓温度，根据当地环境温度的变化，自动预估漏热量，及时预判和调整储热单元的加热功率和加热时长，保证储能系统正常运转所需的热量，使热能利用更加合理和充分。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例的俯视图；

图2是本实用新型一个实施例的立体示意图；

图3是本实用新型储热单元一个实施例的立体示意图；

图4是本实用新型储热单元一个实施例的分解示意图；

图5是本实用新型储热柜一个实施例的立体示意图；

图6是本实用新型储热柜一个实施例的分解示意图；

图7是本实用新型储热单元堆叠的立体示意图；

图8是本实用新型电池柜一个实施例的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本实用新型的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1、图2，分别示出了本实用新型一个实施例的俯视图与立体示意图，图1、图2中均隐藏了仓顶部分。本实用新型的基本构思是将电池放置在隔热的电池仓内，同时设置一隔热的储热仓，储热仓内放置有若干储热单元，该储热单元在白天（用电低谷期，同时环境温度较高）可将电池内存储的多余电能转化为热量，并对热量进行存储，而在夜晚时（用电高峰期，同时环境温度较低）再将储热单元内的热量释放至电池仓内，无需消耗电池内存储的电能。

如图所示，本实用新型优选在集装箱100内设置电池仓与储热仓，集装箱作为一种成熟的存储结构可以较为方便的进行转运，适合于偏远地区的移动式储能，同时在集装箱的基础上进行改造也能大幅度减少生产加工的工作量与工作耗时，更具有实用性，当然，本实用新型也可以在房屋内设置电池仓与储热仓。为满足隔热要求，集装箱的侧壁上均设有保温层。

集装箱100内通过一隔热板110分隔成上述的电池仓101与储热仓102，电池仓101与储热仓102通过分仓设计同处于一个集装箱内，既便于维护，又缩短了换热路径，有助于减少换热过程中的热量损失。电池与储热单元分别通过电池柜200与储热柜300存放在电池仓101与储热仓102内，隔热板110上设有连接电池仓与储热仓的风道，空气经过风道由电池仓101流入储热仓102内进行加热，加热后的空气再由风道流入电池仓101内以维持仓内温度的恒定。

此外，集装箱上设有通向电池仓101与储热仓102的仓门，以及吊装结构，该吊装结构可以配合起重设备实现集装箱的转运。

以下对各组件进行具体说明。

参照图3、图4，分别示出了本实用新型储热单元一个实施例的立体示意图与分解示意图，包括储热砖410、发热管420、铁丝网430与角铁440。

储热砖410作为储热单元的主体结构，由混杂有金属导热粉末的混凝土制成，具体是将水泥、金属粉末、沙子、砂石按照一定比例混合均匀，然后倒入模具中固化成型，其中砂石直径优选不大于10cm。储热砖所用的材料非常容易获取，加工工艺简单，生产成本低廉，适合偏远地区农户冬季的储热需要；同时储热砖由混凝土制成，砖体自身的结构强度高，结合混杂在混凝土内的金属导热粉末可以将发热管420发出的热量扩散至整个砖体，在不影响储热的前提下能够有效的提升储热单元的使用寿命。

发热管420嵌入在储热砖410的内部，可以利用电能产生热量，热量可传递至储热砖410进行存储，本实施例中发热管420优选采用电阻式发热管，发热管的两端在储热砖410的外部形成接线端子4201，用于外接电力，同时发热管420的外侧优选还设有螺旋式翅片（图中未示出），该螺旋式翅片可以增加发热管的散热效率，减少升温的时间，提高储热单元的温度均匀性。

储热砖410上设有若干的通风孔4101，用于供冷空气经过带走砖体的热量，实现储热砖410的快速放热。本实施例中通风孔4101连接储热砖410的前、后表面，并逐排分布，发热管420则穿插在通风孔4101之间以形成连续的U型管，保证发热管均匀分布在储热砖410的内部。

储热砖410的外侧包络有铁丝网430，具体是位于储热砖410的前、后两侧，并与储热砖导热接触。铁丝网430一方面可以提高储热单元的结构强度，另一方面也可以通过自身的导热，进一步提高储热单元的温度均匀性。

角铁440固定在储热砖410左右两侧，具体是通过其一侧壁预埋在储热砖410内，另一侧壁形成突出于储热砖410前侧的支撑肋，该支撑肋可以在两块储热砖410层叠摆放时在通风孔的出口处形成通风间隙，避免对通风造成阻碍。

此外，储热单元还包括温度开关（未示出）与温度传感器（未示出），温度传感器用于监测储热砖的温度，在储热砖的温度到达或者低于设定温度时触发温度开关，停止或者启动发热管，将储热砖内存储的热量维持在设定范围之内。

储热单元可以直接放置在储热仓内，然而这种方式对储热仓的隔热性能具有较高的要求，同时储热单元还会对仓内空气进行加热，造成热量的损失，因此本实用新型中优选通过储热柜300存放储热单元，该储热柜可隔绝柜内空间与外界的热交换，其上还设有进风口与出风口，其中出风口通过风管与与电池仓连通，保证加热后的空气直接送往电池仓，最大化的避免热量出现损失。

参照图5、图6，示出了本实用新型储热柜一个实施例的立体示意图与分解示意图，包括柜体310、柜门320与隔热板330。

柜体310为多块柜壁围绕形成的矩形柜体结构，柜体的前侧面上设有一供储热单元400进出的开口，柜门320则用于开启/关闭开口，其与柜体之间形成一容物腔，储热单元400层叠放置在容物腔内，接线端子优选朝向开口，便于接线。柜体310的顶部设有所述出风口，底部设有所述进风口（未示出），以适应冷空气与热空气的分布情况，本实用新型中进风口设有通风用自垂百叶，在不进风时可以封闭进风口。

为保证储热柜的隔热性能，本实用新型了设计了多种隔热结构，包括设置在柜体310与柜门320的内侧壁上的隔热板330，当柜门320封闭开口时隔热板330围绕在容物腔的四周，以隔绝容物腔与外界的热交换，本实施例中隔热板330优选由微孔隔热板与陶瓷纤维板复合而成，当然其还可以采用其它公知的材料制成。

同时，储热单元400与柜体310、柜门320之间间隔有隔热间隙，优选的，隔热间隙为20~30mm，其可以使储热单元400不与柜体310、柜门320接触，利用空气的低导热特性降低储热单元400向柜体的传热，从而避免热量损失。具体的，柜体310的侧壁上设有若干的限位架340，该限位架突出于柜体内壁一定距离，当储热单元400放置在容物腔内时限位架340与储热单元400的侧边抵持以形成隔热间隙。

此外，隔热板330在朝向容物腔的一侧设有反光层，该反光层可以降低储热单元向柜体的辐射传热，进一步减少热量损失。

参照图7，示出了储热单元堆叠的立体示意图，储热单元400沿竖直方向逐层堆叠，上一储热单元400搁置在下一储热单元400的角铁440上以形成通风间隙，该间隙可以保证气流能够逐一的经过各储热单元400。

同样的，电池也可以直接堆叠在电池仓内，由于电池的堆叠密度较高，这种方式难以实现保证电池温度的均一性，基于此，本实施例优选通过电池柜200存放电池。参照图8，示出了本实用新型电池柜一个实施例的立体示意图，电池柜包括柜体210、风罩220、主风扇230与控制模组240。

本实施例中柜体210优选为框架结构，具体是由多根竖直立柱2110以及设于立柱2110间的多根横柱2120所组成的矩形箱体结构，其中立柱2110与横柱2120围绕形成用于存放电池500的腔体，横柱2120沿竖直方向分布，电池500搁置在横柱2120之上，且相邻电池之间形成供气流通过的间隙，进一步的，电池500之上也设有供气流通过的间隙。

柜体210的前后左右各侧面均为敞开设计，且敞开部分的面积不小于腔体的截面积，保证腔体内部的各处电池500均有气流通过。为对应电池间以及电池内的通风间隙，柜体210的前侧面为进风面，后侧面为出风面，当然，柜体210的左右侧壁也可以作为进风面以增加风量。

风罩220设于柜体210的背侧，与柜体210连接以形成风道，风罩220可以是一个整体的风罩，也可以是多个风罩的组合，风罩内风道的进风口均应完全覆盖出风面，如此当风道出风口处的主风扇230启动时，气流将均匀贯通整个腔体，保证电池温度的均一性。

优选的，风罩220的出风口设于柜体210的顶部，为弥补下方风量的不足，柜体210的下方还设有辅助风扇（图中未示出），该辅助风扇可与主风扇同时向外抽风。

此外，本实施例中优选设有多组主风扇230，每一组主风扇230包括两个风扇，各组主风扇可独立启闭与调节转速，并分别与下方的控制模组240相关联，通过控制模组内部的温度传感器实时监控电池温度，并根据电池的温度对主风扇的开启数量以及转速进行调节，如此可以实现主风扇的差异化控制，降低对能源的损耗。

控制模组240设于柜体210的下方，模组的前侧面（对应柜体的前侧面）设有若干通风孔，后部则设有上述的辅助风扇。

图中各箭头表示气流的流动方向，如图所示，各电池处的箭头朝内（为便于识图，仅在装置的外侧示出了箭头，实际上各电池均可以进风），表示空气从各个电池处全面进入腔体内部。主风扇与辅助风扇处的箭头朝外，表示气流流经各电池后从该两处风扇流出。由于气流可以均匀的流经各电池，故可以有效的保证电池组内部温度的均一性。

参照图2，本实用新型的风道包括分别设于隔热板110顶部与底部的热空气风道与冷空气风道，其中热空气风道包括连通储热柜出风口与电池仓的风管120（图中仅示出了风管在电池仓内的部分），冷空气风道包括回风道130。热、冷空气风道内均设有风扇，该风扇的转速可根据电池仓内的温度而智能调节。

本实用新型还设有控制系统，该控制系统既可以监测电池仓温度，根据电池的温度控制上述电池柜内、风道内风扇的启闭与转速，保证电池温度的恒定，同时还可监测环境温度，光照强度与储热仓温度，根据当地环境温度的变化，自动预估漏热量，及时预判和调整储热单元的加热功率和加热时长，保证储能系统正常运转所需的热量，使热能利用更加合理和充分。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。