一种储能电站的热管理系统及方法与流程

本发明涉及热管理，具体涉及一种储能电站的热管理系统及方法。

背景技术：

1、为提高锂离子电池的循环性能和次数，避免出现锂离子电池热失控等影响储能系统安全的问题，在使用过程中需对锂离子电池进行精准的热管理，对于磷酸铁锂电池，在25～45℃温度区间中，电池运行状态较佳，但是电池在运行过程中会产生大量的热，并且电池的启动温度具备一定的温度要求，温度过低或过高会导致电池无法启动，进而无法响应电网调度，因此，锂离子电池储能系统均需配置热管理系统。

2、现有的热管理系统中，主要有风冷和液冷两种方案，风冷方案存在的主要问题是不同电池间温度偏差大、空调能耗高，尤其是冬季制热工况冬季低温均采用电加热液冷介质的方式，该方式效率低下且能耗巨大，增加了储能电站运行的成本。

3、因此，如何解决现有热管理系统中存在的热管理效率低下、能耗大和成本高的问题，是目前急需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种储能电站的热管理系统及方法，以实现提高热管理效率，降低成本节约能耗的目的。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、本发明实施例第一方面公开了一种储能电站的热管理系统，所述系统包括：内循环系统、外冷循环系统、外热循环系统、制热换热器、制冷换热器、设置于电池室内的环境温度控制系统和与储能电池接触的液冷板；所述电池室内包含一个或多个储能电池柜，所述储能电池柜内存放有所述储能电池；

4、所述内循环系统连接所述制热换热器、所述制冷换热器和所述液冷板；

5、所述外热循环系统连接所述制热换热器和所述环境温度控制系统；

6、所述外冷循环系统连接所述制冷换热器和所述环境温度控制系统；

7、所述内循环系统、所述外冷循环系统和所述外热循环系统中的管道内分别存在流动的换热介质；

8、所述外冷循环系统，用于向所述制冷换热器和所述环境温度控制系统输入冷循环处理后的所述换热介质，将所述制冷换热器和所述环境温度控制系统输出的热交换后的所述换热介质进行所述冷循环处理；

9、所述外热循环系统，用于向所述制热换热器和所述环境温度控制系统输入热循环处理后的所述换热介质，将所述制冷换热器和所述环境温度控制系统输出的热交换后的所述换热介质进行所述热循环处理；

10、所述环境温度控制系统，用于获取并根据所述电池室的温度，利用所述外冷循环系统输入的换热介质与电池室进行热交换，使所述电池室降温，或者，利用所述外热循环系统输入的换热介质与所述电池室进行热交换，使所述电池室升温；

11、所述内循环系统，用于获取所述储能电池的温度；当所述储能电池的温度低于预设温度值时，利用所述内循环系统中的所述换热介质，在所述制热换热器中与所述外热循环系统中的所述换热介质进行热交换，利用热交换后的所述换热介质和所述液冷板加热所述储能电池；当所述储能电池的温度高于预设温度值时，利用所述内循环系统中的所述换热介质，在所述制冷换热器中与所述外冷循环系统中的所述换热介质进行热交换，利用热交换后的所述换热介质和所述液冷板冷却所述储能电池。

12、优选的，所述内循环系统包括：第一电动蝶阀、第二电动蝶阀、控制组件、闸阀、第一内循环泵和第二内循环泵；

13、所述第一电动蝶阀一端经所述第一内循环泵连接所述制热换热器的内循环输出端，所述第二电动蝶阀一端经所述第二内循环泵连接所述制冷换热器的内循环输出端，所述第一电动蝶阀的另一端和所述第二电动蝶阀的另一端连接构成第一公共端；

14、所述液冷板的一端连接所述第一公共端，所述液冷板的另一端连接第二公共端，所述第二公共端由所述制热换热器的内循环输入端，和所述制冷换热器的内循环输入端连接构成；

15、所述控制组件分别通信连接所述第一电动蝶阀、所述第二电动蝶阀、所述第一内循环泵和所述第二内循环泵；

16、所述闸阀的一端连接所述第一公共端，另一端连接所述第二公共端；

17、所述控制组件，用于获取所述储能电池的温度；当所述储能电池的温度低于预设温度值时，控制所述第一电动蝶阀和所述第一内循环泵开启，利用所述第一内循环泵提供动力向所述制热换热器输送所述换热介质，并在所述制热换热器中与所述外热循环系统中的所述换热介质进行热交换，利用热交换后的所述换热介质和所述液冷板加热所述储能电池；当所述储能电池的温度高于预设温度值时，控制所述第二电动蝶阀和所述第二内循环泵开启，利用所述第二内循环泵提供动力向所述制冷换热器输送所述换热介质，并在所述制冷换热器中与所述外冷循环系统中的所述换热介质进行热交换，利用热交换后的所述换热介质和所述液冷板冷却所述储能电池；

18、所述闸阀，用于控制热交换后的所述换热介质进入所述液冷板的流量。

19、优选的，所述外热循环系统包括：供热管网、就地换热站和第一外循环泵；

20、所述供热管网连接所述就地换热站；

21、所述就地换热站的输出端经所述第一外循环泵与所述制热换热器的外循环输入端连接；

22、所述就地换热站的输入端与所述制热换热器的外循环输出端连接；

23、所述供热管网，用于加热所述换热介质，得到高温换热介质并输送给所述就地换热站；

24、所述就地换热站，用于调节所述高温换热介质的温度、压力和流量，得到符合要求的所述换热介质，并输送到所述制热换热器与所述内循环系统中的所述换热介质进行热交换，得到低温换热介质并输送回所述供热管网；

25、所述第一外循环泵，用于提供输送所述低温换热介质和所述高温换热介质的动力。

26、优选的，所述外冷循环系统包括：水冷机组、空冷机组和第二外循环泵；

27、所述水冷机组与所述空冷机组连接；

28、所述水冷机组的输出端经所述第二外循环泵与所述制冷换热器的外循环输入端连接；

29、所述水冷机组的输入端与所述制冷换热器的外循环输出端连接；

30、所述水冷机组，用于当外界气温高于预设气温时，利用压缩机对所述换热介质进行散热处理，得到低温换热介质输送给所述制冷换热器与所述内循环系统中的所述换热介质进行热交换，得到并对高温换热介质进行所述散热处理；当外界气温低于预设气温时，将所述高温换热介质输送给所述空冷机组；

31、所述空冷机组，利用空气对所述高温换热介质进行散热处理，得到并向所述水冷机组返回所述低温换热介质；

32、所述第二外循环泵，用于提供输送所述低温换热介质和所述高温换热介质的动力。

33、优选的，所述系统还包括：通过管道连通所述内循环系统的定压装置；

34、所述定压装置，用于实时检测所述内循环系统中所述换热介质的压力，当所述压力低于压力预设值时，向所述内循环系统补充所述换热介质。

35、优选的，所述系统还包括：设置于所述内循环系统管道中的过滤器；

36、所述过滤器，用于过滤所述内循环系统的所述换热介质中的杂质。

37、优选的，所述系统还包括：设置于所述内循环系统管道中的加热器；

38、所述加热器，用于当所述外热循环系统发生故障时，加热所述内循环系统中的所述换热介质。

39、优选的，所述外冷循环系统中的所述换热介质包括：水和乙二醇的混合液体。

40、优选的，所述外热循环系统和所述内循环系统中的所述换热介质包括：水。

41、本发明实施例第二方面公开了一种储能电站的热管理方法，适用于权利要求1至9任一所述的储能电站的热管理系统，所述方法包括：

42、获取所述储能电池的温度和所述电池室的温度；

43、根据所述电池室的温度，利用所述外冷循环系统输出的换热介质与电池室进行热交换，使所述电池室降温，或者，利用所述外热循环系统输出的换热介质与所述电池室进行热交换，使所述电池室升温；

44、当所述储能电池的温度低于预设温度值时，利用所述内循环系统中的所述换热介质，在所述制热换热器中与所述外热循环系统中的所述换热介质进行热交换；

45、利用所述内循环系统中，在所述制热换热器热交换后的所述换热介质和所述液冷板加热所述储能电池；

46、当所述储能电池的温度高于预设温度值时，利用所述内循环系统中的所述换热介质，在所述制冷换热器中与所述外冷循环系统中的所述换热介质进行热交换；

47、利用所述内循环系统中，在所述制冷换热器热交换后的所述换热介质和所述液冷板冷却所述储能电池。

48、基于上述本发明实施例提供的一种储能电站的热管理系统及方法，所述系统包括：内循环系统、外冷循环系统、外热循环系统、制热换热器、制冷换热器、设置于电池室内的环境温度控制系统和与储能电池接触的液冷板；所述电池室内包含一个或多个储能电池柜，所述储能电池柜内存放有所述储能电池；所述内循环系统连接所述制热换热器、所述制冷换热器和所述液冷板；所述外热循环系统连接所述制热换热器和所述环境温度控制系统；所述外冷循环系统连接所述制冷换热器和所述环境温度控制系统；所述内循环系统、所述外冷循环系统和所述外热循环系统中的管道内分别存在流动的换热介质；所述外冷循环系统，用于向所述制冷换热器和所述环境温度控制系统输入冷循环处理后的所述换热介质，将所述制冷换热器和所述环境温度控制系统输出的热交换后的所述换热介质进行所述冷循环处理；所述外热循环系统，用于向所述制热换热器和所述环境温度控制系统输入热循环处理后的所述换热介质，将所述制冷换热器和所述环境温度控制系统输出的热交换后的所述换热介质进行所述热循环处理；所述环境温度控制系统，用于获取并根据所述电池室的温度，利用所述外冷循环系统输入的换热介质与电池室进行热交换，使所述电池室降温，或者，利用所述外热循环系统输入的换热介质与所述电池室进行热交换，使所述电池室升温；所述内循环系统，用于获取所述储能电池的温度；当所述储能电池的温度低于预设温度值时，利用所述内循环系统中的所述换热介质，在所述制热换热器中与所述外热循环系统中的所述换热介质进行热交换，利用热交换后的所述换热介质和所述液冷板加热所述储能电池；当所述储能电池的温度高于预设温度值时，利用所述内循环系统中的所述换热介质，在所述制冷换热器中与所述外冷循环系统中的所述换热介质进行热交换，利用热交换后的所述换热介质和所述液冷板冷却所述储能电池。在本方案中，利用能耗较低的外冷循环系统和外热循环系统，对储能电池进行加热或冷却，再结合环境温度控制系统对电池室保温，避免使用空调或者电加热等高能耗方式，从而实现提高热管理效率，降低成本节约能耗的目的。