预制舱式锂离子电池储能系统及分区热管理方法与流程

1.本发明属于锂离子电池技术领域，特别涉及一种预制舱式锂离子电池储能系统分区热管理方法和系统。


背景技术：

2.在储能系统的大规模应用中，预制舱式锂离子电池储能系统以其突出的灵活便捷性正逐渐成为主流的应用形式。从现有的和正在建设当中的储能电站来看，大多数储能系统都是预制舱式。与传统固定式储能电站相比，预制舱式锂离子电池储能系统的模块化设计采用标准化的集装箱尺寸，允许远洋和公路运输，可以通过高架起重机进行吊装，可移动性强，不受地域限制。另外预制舱式锂离子电池储能系统可进行工厂化生产，直接在车间进行组装调试，大大节约了工程的施工和运维成本。随着电池本体技术的不断突破，预制舱式锂离子电池储能系统的性能将进一步提升，成本也将逐步下降，其实际价值将不断体现，应用范围也会不断扩张。
3.预制舱式锂离子电池储能系统中的热管理是储能电池技术最为关键的一环，直接关系到储能电池以及整个预制舱的安全与寿命。由于电池阻抗的存在，在电池充放电过程中，电流通过电池导致电池内部产生热量，除此之外，电池内部的电化学反应也会造成一定的热量。研究表明在储能系统中电池自身温度上升，电池间温差过大，系统内热量累计都直接关系到储能系统的使用寿命及安全性。
4.目前的预制舱式锂离子电池储能系统多采用风冷冷却系统，由于预制舱尺寸较大，电池区域长度可达8米以上，使用风冷冷却系统时，常规设置2台空调，空气流程较长，压损较大，对控温设备提出了较高要求；此外，由于只设置2台空调，温控区域空间较大，造成电池间温差较大。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种预制舱式锂离子电池储能系统及分区热管理方法，以解决现有技术引起的空气流程较长，压损较大，电池间温差较大的技术问题，保障预制舱式锂离子电池储能系统的使用安全。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.第一方面，本发明提供一种预制舱式锂离子电池储能系统，包括：
8.预制舱，被分隔形成有n个电池仓，n为大于1的自然数；
9.每个电池仓中设有若干电池和一台控温设备；每个电池仓中设有用于采集各个电池温度的温度传感器；
10.温控系统，连接各温度传感器和各控温设备，用于根据各温度传感器采集的各个电池的温度控制对应的控温设备启动或者停止。
11.本发明进一步的改进在于：所述预制舱中还设有灭火设备，灭火设备通过灭火剂管道连接各电池仓。
12.本发明进一步的改进在于：各电池仓中设有烟雾传感器；各烟雾传感器连接所述灭火设备。
13.本发明进一步的改进在于：所述控温设备为风机或者空调。
14.本发明进一步的改进在于：各电池仓中设有防爆泄压单向阀。
15.本发明进一步的改进在于：所述根据各温度传感器采集的各个电池的温度控制对应的控温设备启动或者停止，具体包括：
16.温控系统根据每个电池仓中每个电池的温度，计算每个电池仓的电池温差，并查找每个电池仓中最高电池温度；每个电池仓的电池温差为本电池仓中温度最高的电池与温度最低的电池之间的温度差，每个电池仓中最高电池温度为本电池仓中温度最高的电池的温度；
17.温控系统将各个电池仓的最高电池温度排序，按升序选取前|n/2|个最高电池温度，计算所述前|n/2|个最高电池温度的平均温度t0；
18.温控系统判定：当第i个电池仓内t
i
‑
t0大于等于第一设定温度时，控制对应的控温设备启动；当第i个电池仓内δt
i
大于等于第二设定温度时，控制对应的控温设备启动；当第i个电池仓内：t
i
‑
t0小于第一设定温度，且δt
i
小于第二设定温度时，控制对应的控温设备停止；其中，t
i
为第i个电池仓中最高电池温度；δt
i
为第i个电池仓的电池温差。
19.本发明进一步的改进在于：所述第一设定温度为3℃；所述第二设定温度为5℃。
20.第二方面，本发明提供一种预制舱式锂离子电池储能系统的分区热管理方法，包括以下步骤：根据各温度传感器采集的各个电池的温度，控制预制舱中对应电池仓中控温设备启动或者停止；
21.其中，预制舱包括n个电池仓，n为大于1的自然数；每个电池仓中设置若干电池、一台控温设备和用于采集各个电池温度的温度传感器。
22.本发明进一步的改进在于：
23.采集每个电池仓中每个电池的温度，计算每个电池仓的电池温差，并查找每个电池仓中最高电池温度；每个电池仓的电池温差为本电池仓中温度最高的电池与温度最低的电池之间的温度差，每个电池仓中最高电池温度为本电池仓中温度最高的电池的温度；
24.将各个电池仓的最高电池温度排序，按升序选取前|n/2|个最高电池温度，计算所述前|n/2|个最高电池温度的平均温度t0；
25.当第i个电池仓内t
i
‑
t0大于等于第一设定温度时，控制对应的控温设备启动；当第i个电池仓内δt
i
大于等于第二设定温度时，控制对应的控温设备启动；当第i个电池仓内：t
i
‑
t0小于第一设定温度，且δt
i
小于第二设定温度时，控制对应的控温设备停止；其中，t
i
为第i个电池仓中最高电池温度；δt
i
为第i个电池仓的电池温差。
26.本发明进一步的改进在于：所述第一设定温度为3℃；所述第二设定温度为5℃。
27.相对于现有技术，本发明据具有以下有益效果：
28.本发明提供一种预制舱式锂离子电池储能系统及分区热管理方法，将预制舱分隔形成有n个电池仓；每个电池仓中设有若干电池和一台控温设备；每个电池仓中设有用于采集各个电池温度的温度传感器；温控系统，连接各温度传感器和各控温设备，用于根据各温度传感器采集的各个电池的温度控制对应的控温设备启动或者停止。本发明将预制舱通过隔断分割，划分为若干个独立区域的电池仓，每个电池仓安装一套控温设备，通过控温设备
采集的温度数据进行分区域热管理，有效的解决了现有技术存在的空气流程较长，压损较大的技术问题。
29.进一步的，本发明通过设置第一参考温度和第二参考温度作为控温设备的启停条件，有效的保障了电池的最高温度以及温差在合理的温度范围内，有效的解决了现有技术电池间温差较大的技术问题，降低环境温度波动，提升储能系统内温度场均一性，保障预制舱式锂离子电池储能系统的使用安全。
附图说明
30.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
31.图1为本发明一种预制舱式锂离子电池储能系统的结构示意图。
具体实施方式
32.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本发明所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。
34.分区域热管理：将预制舱的大空间划分为若干小区域，通过对小区域的精确热管理实现整系统的热管理。
35.实施例1
36.请参阅图1所示，本发明提供一种预制舱式锂离子电池储能系统，包括预制舱1；预制舱1内部通过隔热层分隔成n个电池仓11，编号为1#、2#、3#...n#；优选的，电池仓11为密闭电池仓；电池仓11中布置有多个电池110和1台控温设备21；预制舱1中还设有灭火设备3，灭火设备3通过灭火剂管道30连接各电池仓11；灭火剂管道30连通各电池仓11处设有可控电磁阀，灭火设备3连接各可控电磁阀，可以单独向指定电池仓11喷射灭火剂。各电池仓11中设有烟雾传感器；各烟雾传感器连接所述灭火设备3。本发明中控温设备21为风机或者空调；每个电池仓11中的控温设备21可以单独控制开启或者关闭。各电池仓11中还设有防爆泄压单向阀。
37.本发明一种预制舱式锂离子电池储能系统，还包括温控系统；温控系统连接各温度传感器和各控温设备21，用于根据各温度传感器采集的各个电池110的温度控制对应的控温设备21启动或者停止。
38.温控系统工作时，根据每个电池仓11中每个电池110的温度，计算每个电池仓11的电池温差，并查找每个电池仓11中最高电池温度；每个电池仓11的电池温差为本电池仓中温度最高的电池与温度最低的电池之间的温度差，每个电池仓11中的最高电池温度为本电池仓11中温度最高的电池的温度；
39.温控系统将各个电池仓11的最高电池温度排序，按升序选取前|n/2|个最高电池温度，计算所述前|n/2|个最高电池温度的平均温度t0；
40.温控系统进一步进行判定控制：当第i个电池仓内t
i
‑
t0大于等于第一设定温度时，控制对应的控温设备21启动；当第i个电池仓内δt
i
大于等于第二设定温度时，控制对应的控温设备21启动；当第i个电池仓内：t
i
‑
t0小于第一设定温度，且δt
i
小于第二设定温度时，控制对应的控温设备21停止；其中，t
i
为第i个电池仓中最高电池温度；δt
i
为第i个电池仓的电池温差。
41.t0与δt
i
作为控温系统启动的依据，当某个编号的电池仓11内温度最高的电池温度t
i
‑
t0≥3℃时，对应的控温设备21启动；当某个编号的电池仓11内电池温差δt
i
≥5℃时，对应的控温设备21启动。第i个电池仓对应的控温设备21停止条件为：第i个电池仓11内t
i
‑
t0＜3℃，且δt
i
＜5℃。
42.实施例2
43.本实施例提供一种预制舱式锂离子电池储能系统的分区热管理方法，包括以下步骤：根据各温度传感器采集的各个电池110的温度，控制预制舱1中对应电池仓11中控温设备21启动或者停止；
44.其中，预制舱1包括n个电池仓11，n为大于1的自然数；每个电池仓11中设置若干电池110、一台控温设备21和用于采集各个电池110温度的温度传感器。
45.优选的，实施例2中预制舱式锂离子电池储能系统为实施例1所述的预制舱式锂离子电池储能系统。
46.实施例3
47.本实施例提供一种预制舱式锂离子电池储能系统的分区热管理方法，基于实施例1的一种预制舱式锂离子电池储能系统，包括以下步骤：
48.采集每个电池仓11中每个电池110的温度，计算每个电池仓11的电池温差δt1、δt2、δt3…
δt
i
…
δt
n
，δt
i
表示第i个电池仓中温度最高的电池温度与温度最低的电池温度之差；并查找第i电池仓中最高的电池温度t
i
；n个电池仓11中温度最高的电池温度的分别为t1、t2、t3…
t
n
；
49.将各个电池仓11的最高电池温度排序，按升序选取前|n/2|个最高电池温度，计算所述前|n/2|个最高电池温度的平均温度t0；
50.当第i个电池仓内t
i
‑
t0大于等于第一设定温度时，控制对应的控温设备21启动；当第i个电池仓内δt
i
大于等于第二设定温度时，控制对应的控温设备21启动；当第i个电池仓内：t
i
‑
t0小于第一设定温度，且δt
i
小于第二设定温度时，控制对应的控温设备21停止。t0与δt
i
作为控温设备启动的依据；本发明中，优选的控温设备21停止条件为：第i个电池仓11内t
i
‑
t0＜3℃，且δt
i
＜5℃，温控系统控制对应的控温设备21停止。
51.本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd
‑
rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
52.本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指
令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
53.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
54.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
55.最后应当说明的是:以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对其保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:本领域技术人员阅读本发明后依然可对发明的具体实施方式进行种种变更、修改或者等同替换，但这些变更、修改或者等同替换，均在发明待批的权利要求保护范围之内。