一种用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构的制作方法

1.本实用新型属于储能技术领域，尤其涉及一种用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构。


背景技术：

2.随着分布式发电技术的不断发展和新能源发电规模的增加，储能系统得到了越来越广泛的推广及应用。新能源电源侧储能、电网侧储能等常采用集装箱式储能系统。集装箱储能系统主要由集装箱式机房、电池组、电池管理系统(bms)、储能变流器(pcs)及辅助控制系统等组成。由于集装箱储能系统具有占地少、便于安装、可移动等优点，其在电网中的应用越来越多。然而由于集装箱内空间狭小，电池充放电过程中自身发热，经常会导致集装箱内的温度升高，从而影响电池的性能。
3.目前在集装箱形式集成的储能产品中，为了确保电池的运行环境温度恒定，内部通常设置有散热空调。储能常用的散热空调为壁挂一体机、柜式一体机、箱内吊装的分体机空调等，壁挂一体机和柜式一体机常常存在无独立散热风道设计、散热风道布置不合理、空调送风道过长等缺陷，因此会直接造成电池舱散热不均，电池包温差大等问题。此外，由于空调一体机一般安装在集装箱侧壁上，使得运输空间超宽，不能满足和集装箱整体运输的需要，因此，增加了现场安装空调的成本并影响了项目建设效率。而箱内吊装分体机空调不仅占用集装箱箱内空间，使得空调内机在集装箱内部安装空间小，不利于空调的维护和安装，而且由于大功率空调室外机不能与集装箱整体运输，需要现场安装空调外机及空调内、外机的管路连接，增加了现场安装空调人工成本和时间。


技术实现要素：

4.针对上述问题，本技术公开了一种用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
5.为达到上述目的，本技术的第一方面提供了一种用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构，包括集装箱箱体、顶置空调一体机、散热风道，多台所述顶置空调一体机安装在所述集装箱箱体的顶部，所述集装箱箱体内部设置有至少两排电池架，其中，每排所述电池架分别与集装箱箱体的前、后任一内壁之间预留出散热风道，所述至少两排电池架之间预留供冷空气流动的中间过道。
6.进一步地,每台所述顶置空调一体机在集装箱箱体的顶面上对应位置处分别设置有至少两个回热气口以及至少一个出冷气口，其中，每个所述回热气口位于所述两排电池架的顶部且靠近所述散热风道，所述至少一个出冷空气口位于所述中间过道的顶部。
7.进一步地，所述顶置空调一体机还包括换热器，用以将从所述回热气口收集的所述电池架中的电池包发热时产生的热空气转换为冷空气，并通过所述出冷气口排出。
8.进一步地，所述回热气口和所述出冷气口设置有可供调节的风向百叶，包含左右角度调节和前后角度调节。
9.进一步地，还包括风道封板，所述风道封板与所述顶置空调一体机、电池簇、所述集装箱组成密闭的冷热交换流道。
10.进一步地，多台所述顶置空调一体机与所述电池簇均匀设置，并且相邻两台所述顶置空调一体机按照180
°
中心对称关系安装。
11.本技术的第二方面提供了一种集装箱储能系统，其特征在于，包括：如上述第一方面任一项所述的用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构，其中，在所述集装箱储能系统的电池充放电倍率在0.3c以上的情况时，在每个所述电池包内部靠近所述散热风道一侧还设置散热风机。
12.进一步地，集装箱储能系统还包括：电池系统、pcs逆变器系统、控制与监控系统、散热系统、消防系统、照明系统中的任意一种或多种系统，其中，所述pcs逆变器系统、所述电池系统采用分空间布置。
13.进一步地，集装箱储能系统还包括：电池室，所述电池室采用全淹没气体自动灭火系统，其中，灭火气体包括七氟丙烷或者全氟己酮。
14.进一步地，所述电池室配置全自动排气换气系统，包括自动进风窗、自动排风窗。
15.本技术的优点及有益效果是：采用了分布式顶置空调的散热结构，将顶置空调一体机安装在所述集装箱箱体的顶部，顶置空调的出风、回风结构与集装箱散热风道设置合理，冷热风道距离短，从而有利于箱内的各个电池包均匀降温。不仅安装简单灵活、散热效果好，而且还可满足整体运输，无需现场二次安装与调试，进而节省现场安装服务成本，减少了项目建设周期。
附图说明
16.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
17.图1为本技术一个实施例的用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构的外部立体结构图；
18.图2为本技术一个实施例的用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构的纵向剖视图；
19.图3为本技术一个实施例的用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构的内部立体结构图；
20.图4为本技术一个实施例的用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构的横向剖视图。
21.图中：1、集装箱箱体；2、电池系统：201-电池包，202-电池架，203-电池中控箱；3、pcs逆变器系统；4、控制与监控系统：401-控制与监控柜，402-监控摄像头，403-电池管理系统；5、散热系统：501-顶置空调一体机，502-散热风机，503-散热风道，504-顶置空调控制屏；6、消防系统:601-消防主机，602-消防气体柜，603-可燃气体探测器，604-消防急停，605-声光报警与放气勿入，606-泄压口，607-排气系统进风窗，608-排气系统排风窗；7、照明系统。
具体实施方式
22.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
23.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
24.参照附图1和图2，图1为该分布式顶置空调散热结构的外部结构图、图2为该分布式顶置空调散热结构的纵向剖视图，在本技术的一个实施例中，提出了一种用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构，包括集装箱箱体1，箱体内部还设置有底座、保温墙壁、逃生门、维护门、顶盖、所述分布式顶置空调散热结构还包括顶置空调一体机501、散热风道503；如图1所示，多台所述顶置空调一体机被安装在所述集装箱箱体的顶部，采用这种设计的分布式顶置空调散热结构安装灵活、维护方便。在本实施例中，顶置空调一体机和集装箱采用了常规的法兰固定，配合简单，防雨性好，不占用集装箱内部安装空间，集装箱主体高度相比传统储能箱体矮，降低了集装箱的安装成本。由此可见，分布式顶置空调与箱内吊装分体机空调相比，安装简单、安全方便，且不用在集装箱内部敷设铜管和线缆，不仅可满足整体运输的需要，无需现场二次安装与调试，而且还有助于节省现场服务成本、减少项目建设周期。
25.在本实施例中，在所述集装箱箱体内部设置有至少两排电池架202，其中，每排所述电池架分别与集装箱箱体的前、后任一内壁之间预留出散热风道503，所述至少两排电池架之间预留供冷空气流动的中间过道。可以看出，本技术实施例中电池的散热原理为：在电池充放电过程中，电池包201内部的电芯产生的热量，通过风的流动或电池包内风机502的作用，将每排电池包内的热量流到或吹到电池架前后侧的风道503内，风道内的热空气被顶部顶置空调吸入，经顶置空调的换热器交换，热空气变为冷空气，然后经过顶置空调的风机将冷空气吹到两列电池架的中间过道内，从而冷空气又被流入到电池包内部，给电池包内的电芯散热和降温。
26.在本技术的另一个实施例中，每台所述顶置空调一体机501在集装箱箱体1的顶面上对应位置处分别设置有至少两个回热气口以及至少一个出冷气口，其中，每个所述回热气口位于所述两排电池架的顶部且靠近所述散热风道，所述至少一个出冷空气口位于所述中间过道的顶部。
27.如附图2该结构的纵向剖视图所示，顶置空调一体机501安装在集装箱箱体1的顶部，箱内电池架按左右两列布置，顶置空调的回风口(回热空气口)有2个，分别布置在两侧电池架上方靠近散热风道的顶面上；顶置空调的出风口(出冷空气口)有1个，布置在两列电池架中间的过道顶部。风道内的热空气被顶置空调的2个回热空气口向上吸入，然后又经过顶置空调的风机将冷空气从顶置空调的中间往下吹到两列电池架的中间过道内，实现冷空气在箱体内部的流通。因此，本技术中顶置空调的出风和回风结构与集装箱散热风道的设计较为合理，冷热风道距离短，更有利于电池的均匀散热。
28.进一步地，在本技术的一个实施例中，顶置空调一体机还包括换热器，用以将从所述回热气口收集的所述电池架中的电池包发热时产生的热空气转换为冷空气，并通过所述
出冷气口排出，从而形成完成的冷热交换流道。
29.在本技术的另一个实施例中，所述回热气口和所述出冷气口还设置有可供调节的风向百叶，包含左右角度调节和前后角度调节，通过可调节百叶的作用使冷风均匀吹到每个电池架上前方，从而可实现过道内冷风区域温度均匀。
30.进一步地，图3为本技术一个实施例的用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构的内部立体结构图，如图3所示，分布式顶置空调散热结构中，每排电池簇周围还包括6处风道封板，以集装箱后排的6处风道封板为例，可以看出，第一处风道封板覆盖在电池簇最上层，并且该处风道封板至集装箱内壁间为散热风道预留有空隙；第二处风道封板立于电池簇顶部前侧，即近中间过道侧顶部棱边与集装箱顶面之间；第三处和第四处风道封板分别立于电池簇最左侧、最右侧顶部棱边与集装箱顶面之间，并且与集装箱后侧内壁相接；第一至第四处风道封板组成了一个除热空气流通空隙外的长方形凹槽，第五处和第六处风道封板分别立于集装箱地面，于电池簇左侧、右侧位置填补散热风道的空间，可以看出，上述6处风道封板与顶置空调一体机、电池簇、集装箱组成密闭的冷热交换流道，以实现储能系统的散热。
31.在本技术的实施例中，如图1所示，多台所述顶置空调一体机与所述电池簇均匀设置，并且相邻两台所述顶置空调一体机按照180
°
中心对称关系安装。顶置空调一体机的数量为多台，数量为可变数，根据电池容量、发热量、电池充放电倍率与集装箱长度等影响因素综合而定，包括但不限于2台、3台、4台等多台顶置空调一体机；多台顶置空调布置时，相邻两台顶置空调按180
°
对称关系结构安装，这种结构布局，不仅让电池室中每排电池簇进风温度更加均匀，而且还使得顶置空调冷凝器在室外的散热效果更好。
32.在本技术的一些实施例中，提出了一种集装箱储能系统，包括如上述实施例中任一项所述的用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构，电池包201内的散热风机502为可选部件，当充放电倍率为0.3c以上系统时,电池包设置有散热风机；对于0.3c以下系统,可借助风的流动使散热风道内的热空气被吸入到顶置空调的回风口中，因此，该种系统电池包可以不设置散热风机。如图2纵向剖视图所示，集装箱储能系统的电池充放电倍率在0.3c以上的情况时，在每个所述电池包内部靠近所述散热风道一侧还设置散热风机，可以看出，图中左右两侧的多个电池包中均设置有电池包散热风机。
33.如附图1-4所示，在本技术的一些实施例中，集装箱储能系统还包括：电池系统2、pcs逆变器系统3、控制与监控系统4、散热系统5、消防系统6、照明系统7中的任意一种或多种系统。电池系统包括电池包201，电池架202，电池中控箱203等；pcs逆变器系统中还包括pcs柜体、逆变器功率模块等；控制与监控系统包括控制与监控柜401、监控摄像头402、电池管理系统403等；散热系统中还可以包括顶置空调一体机501，散热风机502，散热风道503、顶置空调控制屏504等；消防系统中包括消防主机601、消防气体柜602，可燃气体探测器603，消防急停604，声光报警与放气勿入605、泄压口606、排气系统进风窗607；排气系统排风窗608等。照明系统中还包括：防爆照明灯、应急照明灯、开关插座等。其中，如图3所示，所述pcs逆变器系统、所述电池系统采用分空间布置，pcs采用强迫风冷散热，可满足逆变器正常散热。另外，集装箱侧面设置百叶进风，pcs柜后集装箱门板设置百叶出风，从而节省了自用电耗能。在本技术的一个较优的实施例中，pcs室和电池室均安装有高清监控摄像头，为系统提供了良好的实时监控功能。
34.如图3、图4所示，在本技术的一个实施例中，集装箱储能系统设置有完整的消防系统，包括消防主机601，消防气体柜602，可燃气体探测器603。电池室采用全淹没气体自动灭火系统，其中，灭火气体可以是七氟丙烷，或是全氟己酮等，也可以是其他灭火气体，以使消防配置满足电化学储能消防标准。
35.进一步地，如图3所示，在本技术的实施例中，电池室中还配置有全自动排气换气系统，包括配置有自动进风窗607，自动排风窗608以及控制模块等，当消防监测模块检测到可燃气体，排放系统可自动换气，从而避免电池发生着火或爆炸。
36.综上所述，本技术提出了一种用于集装箱储能系统的分布式顶置空调散热结构，通过采用分布式顶置空调一体机并预留独立散热风道的设计，在集装箱与顶置空调之间形成密闭的冷热交换流道，达到了为集装箱储能系统均匀散热的目的，从而大大提高了电池的使用寿命及储能系统的稳定性。本技术不仅使得分布式顶置空调结构的安装较为灵活、维护方便，降低了集装箱的安装成本；而且可满足整体运输的需要，无需现场二次安装与调试，有助于节省现场服务成本、提升效率并减少项目建设周期。
37.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”“多台”的含义是两个或两个以上。还需要说明的是，术语“包括”“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
38.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
39.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
40.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，在本实用新型的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本实用新型的目的，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。