锂液混合储能电柜及储能集装箱的制作方法

1.本发明属于供电储能设备领域，具体涉及一种锂液混合储能电柜；另外，本发明还涉及一种储能集装箱。


背景技术：

2.储能电柜作为电池储能系统中的重要组成部分，已经广泛应用到新能源、智能电网、节能技术等领域。具体是通过储能电柜中电池的充放电作业，起到削峰填谷、提高电能质量、充当备用电源、调节频率参与智能电网建设等作用。
3.在实现本发明的过程中，发明人发现现有储能电柜至少存在以下缺陷：
4.由于储能市场的迅速发展，现有的储能电柜用的电池几乎都是锂离子电池，锂离子电池虽然具有能量密度高、占用空间小的特点，但是由于其热稳定性较差，导致随之而来的因锂离子电池的热失控而引发的火灾现象屡见不鲜。


技术实现要素：

5.基于上述背景问题，本发明旨在提供一种锂液混合储能电柜，将锂离子电池与安全性能优异、无热失控风险的液流电池相结合，既保证了储能电柜的能量密度，又有效降低了热失控的风险，从而极大提高了储能电柜的安全；本发明的另一目的是提供一种储能集装箱。
6.为达到上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：
7.锂液混合储能电柜，包括柜体，所述柜体内设有锂电池和液流电池，所述液流电池包括：
8.正极溶液罐，用于存储正极溶液；
9.负极溶液罐，用于存储负极溶液；
10.电堆，分别与所述正极溶液罐、负极溶液罐连通。
11.进一步地，所述正极溶液罐通过管路i与所述电堆连通，所述管路i上设有液泵i，以使正极溶液在正极溶液罐和电堆之间循环；
12.所述负极溶液罐通过管路ii与所述电堆连通，所述管路ii上设有液泵ii，以使负极溶液在负极溶液罐和电堆之间循环。
13.进一步地，所述正极溶液罐和负极溶液罐的材质均为塑料，且所述正极溶液罐和负极溶液罐均容置在金属保护框内。
14.进一步地，所述锂电池设有多组，多组所述锂电池层叠堆放。
15.进一步地，所述锂电池为磷酸铁锂电池、三元锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池、钠离子电池中的一种。
16.在一个实施例中，所述承柜体内划分为上下分布的液流电池区和锂电池区；
17.所述液流电池区内划分为左右分布的正极溶液罐放置区、电堆放置区、以及负极溶液罐放置区，所述电堆放置区位于正极溶液罐放置区和负极溶液罐放置区之间。
18.在另一个实施例中，所述柜体内划分为上下分布的液流电池区和锂电池区；
19.所述液流电池区内划分为左右分布的正极溶液罐放置区和负极溶液罐放置区；
20.所述电堆设置在所述柜体的顶部。
21.进一步地，所述柜体为框架结构，所述锂电池、液流电池以及消防单元均设置在柜体的承载框架上。
22.进一步地，所述柜体内还设有自动灭火系统。
23.另一方面，本发明实施例还提供一种储能集装箱，包括箱体，所述箱体内阵列分布有若干个上述的锂液混合储能电柜。
24.与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下效果：
25.1、本发明的锂液混合储能电柜在柜体内设有锂电池和液流电池，锂电池具有能量密度高的优势，而液流电池具有安全性能优异、无热失控风险优势，本发明将锂电池和液流电池结合，既保证了储能电柜的能量密度，又有效降低了热失控的风险，进而极大提高了储能电柜的安全。
26.2、本发明在正极溶液罐与电堆、以及负极溶液罐与电堆的连通管路上均设有液泵，可以保证电极溶液的来回循环，进而保证液流电池的效率。
27.3、本发明设置正极溶液罐和负极溶液罐的材质均为塑料，可以避免溶液腐蚀罐体，也能降低罐体的重量和成本；将正极溶液罐和负极溶液罐均容置在金属保护框内，可以对罐体形成防护，增强溶液罐的整体强度，以避免因外力而发生形变。
28.4、本发明还可以在柜体内设置自动灭火系统，可以在发生火灾时自动灭火，避免造成严重损失，进一步提高了电柜的安全性。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
30.图1为本发明实施例1中锂液混合储能电柜的结构示意图；
31.图2为本发明实施例1中锂液混合储能电柜另一视角的结构示意图；
32.图3为本发明实施例1中柜体的结构示意图；
33.图4为本发明实施例2中锂液混合储能电柜的结构示意图；
34.图5为本发明实施例4中储能集装箱的结构示意图。
具体实施方式
35.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
36.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
37.为了解决现有采用锂电池用于储能电柜存在的安全性差的问题，本发明提供一种锂液混合储能电柜，将能量密度高锂电池和安全性能优异的液流电池结合，既保证了储能电柜的能量密度，又有效降低了热失控的风险，从而极大提高了储能电柜的安全。
38.接下来通过具体实施例对本发明的技术方案进行描述。
39.实施例1
40.锂液混合储能电柜，如图1-2所示，包括：柜体1、锂电池2以及液流电池3。
41.在本实施例中，如图3所示，本实施例的柜体1为框架结构，具体采用金属材质制成，以满足承载锂电池2、液流电池3的强度。
42.具体的，本实施例的柜体1内划分为上下分布的液流电池区1-1和锂电池区1-2，所述液流电池区1-1位于锂电池区1-2的上方。
43.为了满足液流电池3的安装，本实施例将所述液流电池区1-1内划分为从左至右依次分布的正极溶液罐放置区、电堆放置区、以及负极溶液罐放置区。
44.需要说明的是，对于各个区块的空间尺寸，具体可以根据实际储能需求、电池包的尺寸进行调整。
45.在本实施例中，如图1-3所示，所述锂电池2设置在柜体1的底部，即设置在所述锂电池区1-2处；本实施例的锂电池2设有多组，多组所述锂电池2分列层叠堆放。
46.本实施例中的锂电池2具体为磷酸铁锂电池，但是并不局限于此，在其他实施例中，锂电池2也可替换为三元锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池或钠离子电池。
47.在本实施例中，如图1-3所示，所述液流电池3设置在柜体1的顶部，即设置在所述液流电池区1-1处。
48.本实施例的液流电池3包括：正极溶液罐301、负极溶液罐302以及电堆303。
49.具体的，所述正极溶液罐301设置在正极溶液罐放置区、负极溶液罐302设置在负极溶液罐放置区，电堆303设置在电堆放置区，即所述电堆303位于正极溶液罐301和负极溶液罐302之间。
50.所述正极溶液罐301通过管路i 304与电堆303连通，所述管路i 304上设有液泵i 304-1，以使正极溶液在正极溶液罐301和电堆303之间循环。
51.所述负极溶液罐302通过管路ii 305与所述电堆303连通，所述管路ii 305上设有液泵ii 305-1，以使负极溶液在负极溶液罐302和电堆303之间循环。
52.需要说明的是，液流电池为现有技术，因此本实施例不再对电堆的结构及液流电池的工作原理进行赘述。
53.为了避免电极溶液腐蚀罐体，本实施例设置所述正极溶液罐301和负极溶液罐302的材质均为塑料，塑料材质的罐体还可以减重和节省成本，此时所述正极溶液罐301和负极溶液罐302均容置在金属保护框(图中未画出)内，可以对塑料材质的罐体进行防护，以避免因外力而发生变形。
54.本实施例的锂液混合储能电柜将锂电池和液流电池结合，既保证了储能电柜的能量密度，又有效降低了热失控的风险，从而极大提高了储能电柜的安全。
55.实施例2
56.锂液混合储能电柜，如图4所示，与实施例1不同的是，本实施例将所述液流电池区内划分为左右分布的正极溶液罐放置区和负极溶液罐放置区，所述正极溶液罐301放置在
正极溶液罐放置区，负极溶液罐302放置在负极溶液罐放置区，此时，所述电堆303设置在所述柜体1的顶部。
57.实施例3
58.锂液混合储能电柜，与实施例1和2不同的是，本实施例在柜体内还设有自动灭火系统，本实施例的自动灭火系统为气体灭火，具体可采用七氟丙烷作为灭火剂；自动灭火系统在柜体内的具体设置位置本实施例不做限制。
59.需要说明的是，自动灭火系统为现有技术，本实施例不再对其结构进行赘述。
60.本实施例在柜体内设置自动灭灭火系统，可以在发生火灾时自动灭火，避免造成严重损失，进一步提高了电柜的安全性。
61.实施例4
62.储能集装箱，如图5所示，包括箱体100，所述箱体100内阵列分布有若干个实施例1中的锂液混合储能电柜，锂液混合储能电柜的设置数量具体根据配电柜及其他设备的体积而定，本实施例不做具体限制。
63.应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。