应用于储能电站的多级冷却系统及控制方法与流程

1.本发明属于大功率电气设备冷却技术领域，尤其涉及一种应用于储能电站的多级冷却系统及控制方法。

背景技术：

2.当前，新型储能面临从商业化初期向规模化发展转变的关键时期。基于电力发展现状，水力发电和风力发电高速发展，但均受制于风光资源时空分布不均匀的特性，电能输送存在波峰波谷，缺乏稳定电力输出，储能电站的建立在此背景下显得尤为重要。水冷系统作为电池储能电站的配套关键设备，市场已经铺开，相应的水冷产品更应规范成形，并进行技术升级迭代更新，以满足更多更大的市场需求。

3.储能电站是现代电力系统和智能电网的重要组成部分，也是实现可再生能源并网消纳及分布式发电高效应用的重要环节。相比于其它储能方式，电化学储能具有相应时间短、能量密度高、场地受限小等优势，尤其适用于城市储能系统。相比铅酸、钠酸等电化学储能系统而言，锂离子电池储能系统具有能量密度高、转换效率高、自放电率低、适用寿命长等优势。近年来随着电池技术的不断进步及其成本的降低，以锂离子电池为主的电化学储能系统得到了迅速发展和工程应用。然而，锂离子电池采用易燃的有机电解液，且材料体系热值高。在电池本体或电气设备发生故障后，电池温度失控引发链式分解反应，进而演化为储能系统燃烧爆炸等重大安全事故。例如，2021年4月16日北京丰台区一储能电站发生爆炸，造成2名消防员牺牲。国内外锂电池系统的工程应用均有火灾事故发生，造成了严重的经济损失及社会影响。

4.温度对于锂离子电池的容量、功率和安全性都有很大的影响。大容量锂离子电池储能系统出现性能下降甚至安全事故的一个重要原因就是热管理系统设计不合理。现有储能电站大多采用空气冷却方式，以空调冷风作为冷源给电池降温。然而，储能系统在一个较为狭小的空间内聚集了大量锂离子电池，电池排列紧密，运行工况复杂多变；基于空气冷却的热管理系统虽然简单、可靠性高，但其热容低、换热系数有限，不足以应对储能系统日益提高的热管理需求；同时，空气冷却缺乏控制局部热失控蔓延的能力。

5.现有技术中，已投运的集中式储能电站均采用风冷型换热方式，存在电池换热不均、电芯温度波动及差异较大、冷却效率偏低，为此，现有技术1(cn113410539a)“储能电站冷却方法、系统、电子设备”，提出了电池管理系统基于采集的温度数据、电池模组的状态数据，获取电池产热功率；根据该电池产热功率，计算冷却水的流速；冷却装置中的工质吸收电池模组中的电池热量并发生汽化，产生密度差和压力差，驱动工质自然循环流动；电池管理系统基于温度数据、流量数据执行一次判断，以选择维持自循环模式或执行强迫循环模式；在t+δt时刻时，基于温度数据执行二次判断，以选择维持循环泵的转速或控制循环泵的转速加δn运作；现有技术1提供的储能电站冷却系统依据电池产热功率，可自主选择无泵自循环或强迫循环的控制策略，在保证电池温度安全的同时有效降低冷却功耗，利用工质相变过程进行换热，具有潜热高、换热系数高、相变过程温度不变等优势，有效控制电池

温度、提高温度分布均匀性，冷却装置作为电池柜支撑件的一部分，实现紧凑的冷却结构，有效提高储能电站体积能量密度，但是现有技术1中采用风冷型换热方式，存在占地面积较大、风机故障率偏高等缺点，因此，现有技术2(cn203134898u)“一种兆瓦级液流电池的换热系统”包括：至少一个接收来自用于冷却液流电池电解液的换热装置的冷却水的冷却塔，所述换热装置与电解液储罐相连；至少一个通过接收来自冷却塔的冷却水而与冷却塔相连的用于存储冷却水的容器；至少一个接收来自所述用于存储冷却水的容器的流体输送装置，所述换热装置通过接收来自所述流体输送装置的冷却水而与流体输送装置相连；用于连接各个系统单元的管道和用于控制管道的阀门。现有技术1减小了冷却循环水设计规模，降低了运营能耗，提高整个液流电池系统的效率。虽然该换热系统采用冷却塔进行冷却，，但是仅使用温度传感器和流量计量装置，进行冷却水的温度调整，这样的控温存在温度波动大无法满足储能电站恒温要求；此外，现有技术2中的换热系统不可避免的会出现凝露现象，如果对凝露不进行有效控制，进而会在相关电力设备或部件的表面产生一定量的液态水，当液态水与灰尘混合后，会产生相应的导电通道，进而对电气设备的绝缘造成影响，严重的会导致储能电站短路失火。

6.综上，需要结合储能电站的实际情况，对储能电站的冷却系统进行研究。

技术实现要素：

7.为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种应用于储能电站的多级冷却系统及控制方法，根据被冷却器件的运行温度要求，精确控制冷却介质温度，当供水温度接近凝露温度时对冷却介质进行温度补偿，防止凝露，保障系统的安全运行；

8.本发明采用如下的技术方案。

9.一种应用于储能电站的多级冷却系统，使用冷却水带走被冷却器件的热量，多级冷却系统与被冷却器件液冷系统连接，多级冷却系统包括控制装置，所述系统包括：第一级热循环回路，第二级热循环回路，第三级热循环回路；

10.第一级热循环回路包括：采用一工一备方式的两台主循环泵；第二级热循环回路包括：二次循环水泵，板式换热器；第三级热循环回路包括：蒸发器，冷凝器，冷凝风机；

11.第一级热循环回路与被冷却器件液冷系统相连，通过处于工作状态下的主循环泵将冷却水供至被冷却器件液冷系统中进行热交换，被冷却器件的热量传递为冷却水的热量；冷却水流经第二级热循环回路的板式换热器处，与冷媒体进行热交换，冷却水的热量传递为冷媒体的热量；通过第二级换热循环回路中的二次循环水泵将冷媒体供至第三级换热循环回路中的蒸发器进行热交换，冷媒体的热量由冷凝器和冷凝风机带出到环境中；

12.控制装置控制第一级热循环回路中的冷却水供水温度始终大于被冷却器件所在环境的露点温度；其中，冷却水供水温度为被冷却器件液冷系统入口处的冷却水温度。

13.第一级热循环回路还包括：温湿度变送器；温湿度变送器，安装在被冷却器件所在环境中，用于采集被冷却器件所在环境的温度和湿度，并将环境温度和环境湿度均转换为电信号发送给控制装置。

14.第一级热循环回路还包括：电动三通阀，温度变送器，电加热器；

15.电动三通阀，由控制装置控制，用于对第一级热循环回路中的冷却水流量进行调节；电动三通阀处于全开状态时，冷却水全部流经第二级热循环回路的板式换热器处与冷

媒体进行热交换，冷却水的热量传递为冷媒体的热量；电动三通阀处于全关状态时，冷却水全部在第一级热循环回路中循环；

16.温度变送器，用于采集第一级热循环回路中的冷却水供水温度，并将冷却水供水温度转换为电信号发送给控制装置；

17.电加热器，由控制装置控制，用于当冷却水供水温度小于被冷却器件所在环境的露点温度时，对第一级热循环回路中的冷却水进行加热。

18.第二级热循环回路中，板式换热器的入口温度为冷却水供水温度，板式换热器出口温度为第三级热循环回路的出口温度；

19.其中，按照储能电站中电池电芯的工作温度，确定冷却水供水温度的设定范围为15℃-25℃，第三级热循环回路的出口温度的设定范围为5℃-10℃。

20.第二级热循环回路还包括：稳压储水罐；

21.稳压储水罐，用于对第二级热循环回路中的系统压力进行稳压，还通过自身水容量储备以满足第三级热循环回路的运行储水要求。

22.第三级热循环回路还包括：压缩机；压缩机与冷凝器串联在蒸发器制冷管路两端；压缩机，用于以压缩做功制冷的方式，将冷媒体的热量由冷凝器和冷凝风机带出到环境中。

23.控制装置包括：第一可编程控制器，第二可编程控制器，第三可编程控制器；

24.第一可编程控制器，用于根据冷却水供水温度控制电动三通阀，实现对第一级热循环回路中的冷却水流量的调节；还用于根据温湿度变送器发送来的环境温度电信号和环境湿度电信号，计算得到被冷却器件所在环境的露点温度；当冷却水供水温度小于被冷却器件所在环境的露点温度时，启动电加热器对第一级热循环回路中的冷却水进行加热；

25.第二可编程控制器，用于根据第一级热循环回路中的冷却水温度和冷却水流量，控制主循环泵的启停，以及一工一备的主循环泵之间的切换，即控制处于工作状态的主循环泵停运，同时控制处于备用状态的主循环泵启动；

26.第三可编程控制器，用于根据冷却水供水温度及第三级热循环回路的出口温度，基于pid调节方式，控制压缩机的出力频率、冷凝风机的转速；还用于实时监控第三级热循环回路运行指标信号。一种应用于储能电站的多级冷却系统的控制方法，所述方法包括：

27.步骤1，采集冷却水供水温度t

in

；当冷却水供水温度t

in

大于系统启动温度t

on

时，由控制装置控制第一级热循环回路启动；

28.步骤2，采集被冷却器件所在环境的露点温度td；当t

in

≤td+1时，由控制装置控制加热器启动，对第一级热循环回路中的冷却水进行加热；

29.步骤3，当t

in

≥td+4时，由控制装置控制加热器关闭，停止对第一级热循环回路中冷却水的加热；当td+1《t

in

《td+4时，控制装置控制加热器对第一级热循环回路中的冷却水进行加热。

30.优选地，步骤1中，第一级热循环回路启动包括：主循环泵通电启动，电动三通阀处于全开状态。

31.优选地，步骤1中，第一级热循环回路启动后，控制装置根据冷却水供水温度实时控制电动三通阀，包括：

32.步骤1.1，当冷却水供水温度大于系统启动温度、且冷却水供水温度与系统启动温度的差值大于4℃时，开启电动三通阀直到全开状态；

33.步骤1.2，当冷却水供水温度小于系统启动温度、且冷却水供水温度与系统启动温度的差值大于2℃时，关闭电动三通阀直到全关状态。

34.优选地，步骤1中，系统启动温度为18℃；

35.优选地，步骤2中，控制装置根据被冷却器件所在环境的温度和湿度，以如下关系式计算得到环境的露点温度td；

[0036][0037]

式中，γ(t,rh)为温湿度实测值，满足如下关系式：

[0038][0039]

上述式中，

[0040]

t为所在环境的温度，即实测干球温度，

[0041]

rh为所在环境的湿度，即实测相对湿度，

[0042]

a为第一常量，取值为17.27℃，

[0043]

b为第二常量，取值为237.7℃。

[0044]

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明采用液冷系统对储能电站进行集中供冷，能够同时稳定的控制制冷机组出水温度和被冷却器件供水温度，避免凝露现象发生，特别适用于电力电子装置的冷却；同时，还减少了占地面积，极大地提高了液冷系统单位体积的换热效率，有效地降低了噪音，能够作为集中式储能电站的液冷方案的示范。

[0045]

有益效果还包括：

[0046]

1)由控制装置对电动三通阀采取脉冲式开闭控制，当系统启动初期，电动三通阀处于全开状态，避免系统初始运行水温过高对被冷却器件的运行造成影响；

[0047]

2)优选控制电动三通阀，实现冷却水流量的调节，从而满足被冷却器件散热需求；供水温度不受环境温度影响，供水温度稳定，温度波动极低，有利于储能电站内电池运行寿命的改善；

[0048]

3)设置板式换热器，连接第一级热循环回路和第二级热循环回路，将经制冷机组蒸发器换热后的冷水与第一换热循环中来自被冷却器件的热水进行热交换；通过板式热交换器将制冷机组出水温度的冷冻水隔开，并通过自身热交换，为被冷却器件提供满足供水温度要求的冷却水，能够同时稳定的控制制冷机组出水温度和被冷却器件供水温度，从而适用于电力电子装置的冷却供水；

[0049]

4)冷却系统设置了温湿度变送器，通过温湿度变送器实时比对供水温度与露点温度，对电加热器做出指令，冷却水供水温度低于/接近露点时，电加热器强制启动做出温度补偿，将供水温度升高，避免凝露现象发生；

[0050]

5)设置稳压储水罐，既满足第二级热循环回路的水系统稳压要求，又能通过自身水容量的储备，满足第二级热循环回路中制冷机组的一次运行储水要求，避免制冷机组的频繁启停；

[0051]

6)通过采用免维护型元器件，降低冷却系统故障率，为储能电站可靠运行提供保障。

附图说明

[0052]

图1是本发明提出的一种应用于储能电站的多级冷却系统的结构示意图；

[0053]

图1中的附图标记说明如下：

[0054]

1a-工作状态下的主循环泵；1b-备用状态下的主循环泵；

[0055]

2-电动三通阀；

[0056]

3-主过滤器；

[0057]

4-被冷却器件；

[0058]

5-二次循环水泵；

[0059]

6-板式换热器；

[0060]

7-稳压储水罐；

[0061]

8-冷凝风机；

[0062]

9-压缩机；

[0063]

10-蒸发器；

[0064]

11-冷凝器；

[0065]

12-温度变送器；

[0066]

13-加热器；

[0067]

14-湿温度变送器；

[0068]

c/a-去离子罐；

[0069]

图2是本发明提出的一种应用于储能电站的多级冷却系统的控制方法的步骤框图；

[0070]

图3是本发明一实施例中多级冷却系统的控温逻辑流程图；

[0071]

图4是本发明一实施例中多级冷却系统的电加热器控制流程图。

具体实施方式

[0072]

下面结合附图对本技术作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本技术的保护范围。

[0073]

实施例1。

[0074]

一种应用于储能电站的多级冷却系统，使用冷却水带走被冷却器件的热量，多级冷却系统与被冷却器件液冷系统连接，多级冷却系统包括控制装置，所述系统如图1所示，包括：第一级热循环回路，第二级热循环回路，第三级热循环回路；

[0075]

第一级热循环回路包括：采用一工一备方式的两台主循环泵1a和1b；第二级热循环回路包括：二次循环水泵5，板式换热器6；第三级热循环回路包括：蒸发器10，冷凝器11，冷凝风机8；

[0076]

第一级热循环回路与被冷却器件液冷系统相连；第一级热循环回路中，处于工作状态下的主循环泵1a为冷却水提供循环动力，将冷却水供至被冷却器件液冷系统中进行热交换，这次热交换将被冷却器件的热量传递为冷却水的热量，从而实现对被冷却器件的散热；冷却水从被冷却器件液冷系统流出后，在电动三通阀2的控制下，流入第二级热循环回路的板式换热器6，在此处冷却水与冷媒体进行热交换，将冷却水的热量传递为冷媒体的热量，以降低冷却水供水温度；而冷媒体，在第二级换热循环回路中的二次循环水泵5提供的

动力下，进入第三级换热循环回路中的蒸发器10中进行热交换，其中压缩机9进行压缩做功，将冷媒体的热量由冷凝器11和冷凝风机8带出到环境中。

[0077]

为了避免凝露现象的发生，控制装置控制第一级热循环回路中的冷却水供水温度始终大于被冷却器件所在环境的露点温度；其中，冷却水供水温度为被冷却器件液冷系统入口处的冷却水温度。

[0078]

第一级热循环回路还包括：温湿度变送器14；温湿度变送器14，安装在被冷却器件4所在环境中，用于采集被冷却器件4所在环境的温度和湿度，并将环境温度和环境湿度均转换为电信号发送给控制装置。

[0079]

第一级热循环回路还包括：电动三通阀2，温度变送器12，电加热器13；

[0080]

电动三通阀2，由控制装置控制，用于对第一级热循环回路中的冷却水流量进行调节；电动三通阀2处于全开状态时，冷却水全部流经第二级热循环回路的板式换热器6处与冷媒体进行热交换，冷却水的热量传递为冷媒体的热量；电动三通阀2处于全关状态时，冷却水全部在第一级热循环回路中循环；

[0081]

温度变送器12，用于采集第一级热循环回路中的冷却水供水温度，并将冷却水供水温度转换为电信号发送给控制装置；

[0082]

电加热器13，由控制装置控制，用于当冷却水供水温度小于被冷却器件所在环境的露点温度时，对第一级热循环回路中的冷却水进行加热。

[0083]

第一级热循环回路还包括去离子罐c/a，主过滤器3；去离子罐c/a和主过滤器3实现第一级热循环回路中冷却水的净化与过滤，避免各种杂质对被冷却器件的运行产生影响。

[0084]

第二级热循环回路中，板式换热器6的入口温度为冷却水供水温度，板式换热器6出口温度为第三级热循环回路的出口温度；

[0085]

其中，按储能电池电芯的工作温度要求，可设定冷却水供水温度范围为15℃-25℃，可维持电池的高效运行。考虑到换热温差的设定，第三级热循环回路的出口温度的设定范围为5℃-10℃。

[0086]

值得注意的是，本发明实施例1中，冷却水供水温度的设定范围取值和第三级热循环回路的出口温度的设定范围取值，都是一种非限制性的较优选择，本领域技术人员可以根据工程实际情况，对设定范围的具体取值进行调整。

[0087]

第二级热循环回路还包括：稳压储水罐7；

[0088]

稳压储水罐7，用于对第二级热循环回路中的系统压力进行稳压，还通过自身水容量储备以满足第三级热循环回路的运行储水要求。

[0089]

第三级热循环回路还包括：压缩机9；压缩机9与冷凝器11串联在蒸发器制冷管路两端；压缩机9，用于以压缩做功制冷的方式，将冷媒体的热量由冷凝器11和冷凝风机8带出到环境中。

[0090]

控制装置包括：第一可编程控制器，第二可编程控制器，第三可编程控制器；

[0091]

第一可编程控制器，用于根据冷却水供水温度控制电动三通阀2，实现对第一级热循环回路中的冷却水流量的调节；还用于根据温湿度变送器14发送来的环境温度电信号和环境湿度电信号，计算得到被冷却器件所在环境的露点温度；当冷却水供水温度小于被冷却器件所在环境的露点温度时，启动电加热器13对第一级热循环回路中的冷却水进行加

热；

[0092]

第二可编程控制器，用于根据第一级热循环回路中的冷却水温度和冷却水流量等循环工况，控制主循环泵的启停，以及一工一备的主循环泵之间的切换，即控制处于工作状态的主循环泵停运，同时控制处于备用状态的主循环泵启动；本发明实施例1中，当一台主循环泵运行时间超过1周后，即切换至另一台主循环泵运行；或者，当一台主循环泵出现故障，比如流量低、供水压力低等异常时，切换至另一台主循环泵运行；

[0093]

第三可编程控制器，用于根据冷却水供水温度及第三级热循环回路的出口温度，基于pid调节方式，控制压缩机的出力频率、冷凝风机的转速，用以稳定调节水温；还用于实时监控第三级热循环回路运行指标信号，运行指标信号包括但不限于：冷凝温度、冷凝压力、蒸发温度、蒸发压力等。

[0094]

一种应用于储能电站的多级冷却系统的控制方法，如图2，所述方法包括步骤1至3。

[0095]

步骤1，采集冷却水供水温度t

in

；当冷却水供水温度t

in

大于系统启动温度t

on

时，由控制装置控制第一级热循环回路启动。

[0096]

具体地，步骤1中，第一级热循环回路启动包括：主循环泵通电启动，电动三通阀处于全开状态。

[0097]

具体地，步骤1中，第一级热循环回路启动后，控制装置根据冷却水供水温度实时控制电动三通阀，包括：

[0098]

步骤1.1，当冷却水供水温度大于系统启动温度、且冷却水供水温度与系统启动温度的差值大于4℃时，开启电动三通阀直到全开状态；

[0099]

步骤1.2，当冷却水供水温度小于系统启动温度、且冷却水供水温度与系统启动温度的差值大于2℃时，关闭电动三通阀直到全关状态。

[0100]

值得注意的是，本发明实施例1中，冷却水供水温度与系统启动温度的差值，都是一种非限制性的较优选择，本领域技术人员可以根据工程实际情况，对具体取值进行调整。

[0101]

实施例1中，系统启动温度的优选值为18℃。

[0102]

步骤2，采集被冷却器件所在环境的露点温度td；当t

in

≤td+1时，由控制装置控制加热器启动，对第一级热循环回路中的冷却水进行加热；

[0103]

具体地，步骤2中，控制装置根据被冷却器件所在环境的温度和湿度，以如下关系式计算得到环境的露点温度td；

[0104][0105]

式中，γ(t,rh)为温湿度实测值，满足如下关系式：

[0106][0107]

上述式中，

[0108]

t为所在环境的温度，即实测干球温度，

[0109]

rh为所在环境的湿度，即实测相对湿度，

[0110]

a为第一常量，实施例1中的优选取值为17.27℃，

[0111]

b为第二常量，实施例1中的优选取值为237.7℃。

[0112]

步骤3，当t

in

≥td+4时，由控制装置控制加热器关闭，停止对第一级热循环回路中冷却水的加热；当td+1《t

in

《td+4时，控制装置控制加热器对第一级热循环回路中的冷却水进行加热。

[0113]

实施例2。

[0114]

本发明实施例2中，以福建省gw级大规模储能站为研究对象，该储能电站项目选择磷酸铁锂电池作为400mwh级新型锂电池项目的储能介质。磷酸铁锂电化学储能电站工作原理：在用电低谷期，把富裕的电能储存起来；在用电高峰期间，再将储存的电能输送使用，可起到平稳变电站负荷曲线等作用。

[0115]

储能电站由磷酸铁锂储能电池、储能变流器、电池管理系统、汇流变压器、升压(主)变压器、高压配电装置等设备组成。充电期间，系统将电能通过主变压器、汇流变压器和储能变流器将交流电转化为直流电，通过储能电池的充电过程，将电能储存在电解液内。放电期间，通过储能电池的放电过程，将直流电经过储能变流器转化为交流电，再经过汇流变压器、主变压器通过高压配电装置将电能输送到电网。磷酸铁锂储能电池的使用温度一般处于60℃以下，当高于该温度时，就会逐步引发热失控。

[0116]

在该储能电站中，使用本发明提出的多级冷却系统，该系统控温逻辑如图3所示，包括：

[0117]

步骤s1，多级水冷系统通过温度变送器实时监测被冷却器件的供水温度tv；

[0118]

步骤s2，水冷系统通过温湿度变送器实时监测系统运行环境的干球温度和相对湿度；

[0119]

步骤s3，plc后台进行测算，输出实时露点温度td；

[0120]

步骤s4，将供水温度tv与被冷却器件预设温度t3、t4以及露点温度td进行对比；当供水温度tv》t3，则执行步骤s5；当供水温度tv《t4或tv《td，则执行步骤s9；

[0121]

步骤s5，电动执行器启动，增加三通阀开度；

[0122]

步骤s6，判断供水温度tv是否大于t3，且三通阀已处于全开状态，如否，则结束控温流程；如是，则执行步骤s7；

[0123]

步骤s7，将制冷机组出水温度设定值调低；设定制冷机组出水温度tz＝c，其中c可在制冷机组操作面板设定，实施例2中优选取值为5-15℃；

[0124]

步骤s8，判断供水温度tv是否大于t3，且制冷机组供水温度设定值为最低，如否，则结束控温流程；如是，则触发水冷系供水温度高报警；

[0125]

步骤s9，将制冷机组出水温度设定值调高；设定制冷机组出水温度tz＝c，其中c可在制冷机组操作面板设定，实施例2中优选取值为5-15℃；

[0126]

步骤s10，判断供水温度是否小于t4，且制冷机组供水温度设定值为最高；如否，则结束控温流程；如是，则执行步骤s11；

[0127]

步骤s11，电动执行器启动，减少三通阀开度；

[0128]

步骤s12，判断供水温度是否小于t4，且三通阀已处于全关状态；如否，则结束控温流程；如是，则触发水冷系供水温度低报警。

[0129]

在该储能电站中，使用本发明提出的多级冷却系统，该系统电加热器控制方式如图4所示，包括：

[0130]

步骤s201，水冷系统通过温度变送器实时监控被冷却器件的供水温度tv；

[0131]

步骤s202，水冷系统通过温湿度变送器实时监控系统运行环境的干球温度和相对湿度；

[0132]

步骤s203，plc后台进行测算，输出实时露点温度td；

[0133]

步骤s204，将供水温度tv与加热器启动设定温度以及露点温度td进行对比；

[0134]

步骤s205，如供水温度tv小于加热器启动设定温度或tv小于露点温度td，则执行s206步骤；如否，则执行步骤s209，加热器关闭；

[0135]

步骤s206，加热器启动；

[0136]

步骤s207，将供水温度tv与加热器停止设定温度以及露点温度td进行对比；

[0137]

步骤s208，如供水温度tv大于加热器启动设定温度或tv大于露点温度td，则执行步骤s209，加热器关闭；如否，则执行s206，加热器启动加热；

[0138]

步骤209，加热器关闭。

[0139]

本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。技术特征：

1.一种应用于储能电站的多级冷却系统，使用冷却水带走被冷却器件的热量，多级冷却系统与被冷却器件液冷系统连接，多级冷却系统包括控制装置，其特征在于，所述系统包括：第一级热循环回路，第二级热循环回路，第三级热循环回路；第一级热循环回路包括：采用一工一备方式的两台主循环泵；第二级热循环回路包括：二次循环水泵，板式换热器；第三级热循环回路包括：蒸发器，冷凝器，冷凝风机；第一级热循环回路与被冷却器件液冷系统相连，通过处于工作状态下的主循环泵将冷却水供至被冷却器件液冷系统中进行热交换，被冷却器件的热量传递为冷却水的热量；冷却水流经第二级热循环回路的板式换热器处，与冷媒体进行热交换，冷却水的热量传递为冷媒体的热量；通过第二级换热循环回路中的二次循环水泵将冷媒体供至第三级换热循环回路中的蒸发器进行热交换，冷媒体的热量由冷凝器和冷凝风机带出到环境中；控制装置控制第一级热循环回路中的冷却水供水温度始终大于被冷却器件所在环境的露点温度；其中，冷却水供水温度为被冷却器件液冷系统入口处的冷却水温度。2.根据权利要求1所述的应用于储能电站的多级冷却系统，其特征在于，第一级热循环回路还包括：温湿度变送器；温湿度变送器，安装在被冷却器件所在环境中，用于采集被冷却器件所在环境的温度和湿度，并将环境温度和环境湿度均转换为电信号发送给控制装置。3.根据权利要求2所述的应用于储能电站的多级冷却系统，其特征在于，第一级热循环回路还包括：电动三通阀，温度变送器，电加热器；电动三通阀，由控制装置控制，用于对第一级热循环回路中的冷却水流量进行调节；电动三通阀处于全开状态时，冷却水全部流经第二级热循环回路的板式换热器处与冷媒体进行热交换，冷却水的热量传递为冷媒体的热量；电动三通阀处于全关状态时，冷却水全部在第一级热循环回路中循环；温度变送器，用于采集第一级热循环回路中的冷却水供水温度，并将冷却水供水温度转换为电信号发送给控制装置；电加热器，由控制装置控制，用于当冷却水供水温度小于被冷却器件所在环境的露点温度时，对第一级热循环回路中的冷却水进行加热。4.根据权利要求1所述的应用于储能电站的多级冷却系统，其特征在于，第二级热循环回路中，板式换热器的入口温度为冷却水供水温度，板式换热器出口温度为第三级热循环回路的出口温度；其中，按照储能电站中电池电芯的工作温度，确定冷却水供水温度的设定范围为15℃-25℃，第三级热循环回路的出口温度的设定范围为5℃-10℃。5.根据权利要求1所述的应用于储能电站的多级冷却系统，其特征在于，第二级热循环回路还包括：稳压储水罐；稳压储水罐，用于对第二级热循环回路中的系统压力进行稳压，还通过自身水容量储备以满足第三级热循环回路的运行储水要求。6.根据权利要求1所述的应用于储能电站的多级冷却系统，其特征在于，第三级热循环回路还包括：压缩机；压缩机与冷凝器串联在蒸发器制冷管路两端；压缩机，用于以压缩做功制冷的方式，将冷媒体的热量由冷凝器和冷凝风机带出到环境中。

7.根据权利要求1至6任一项所述的应用于储能电站的多级冷却系统，其特征在于，控制装置包括：第一可编程控制器，第二可编程控制器，第三可编程控制器；第一可编程控制器，用于根据冷却水供水温度控制电动三通阀，实现对第一级热循环回路中的冷却水流量的调节；还用于根据温湿度变送器发送来的环境温度电信号和环境湿度电信号，计算得到被冷却器件所在环境的露点温度；当冷却水供水温度小于被冷却器件所在环境的露点温度时，启动电加热器对第一级热循环回路中的冷却水进行加热；第二可编程控制器，用于根据第一级热循环回路中的冷却水温度和冷却水流量，控制主循环泵的启停，以及一工一备的主循环泵之间的切换，即控制处于工作状态的主循环泵停运，同时控制处于备用状态的主循环泵启动；第三可编程控制器，用于根据冷却水供水温度及第三级热循环回路的出口温度，基于pid调节方式，控制压缩机的出力频率、冷凝风机的转速；还用于实时监控第三级热循环回路运行指标信号。8.适用于权利要求1至7任一项所述的应用于储能电站的多级冷却系统的一种应用于储能电站的多级冷却系统的控制方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，采集冷却水供水温度t

in

；当冷却水供水温度t

in

大于系统启动温度t

on

时，由控制装置控制第一级热循环回路启动；步骤2，采集被冷却器件所在环境的露点温度t

d

；当t

in

≤t

d

+1时，由控制装置控制加热器启动，对第一级热循环回路中的冷却水进行加热；步骤3，当t

in

≥t

d

+4时，由控制装置控制加热器关闭，停止对第一级热循环回路中冷却水的加热；当t

d

+1<t

in

<t

d

+4时，控制装置控制加热器对第一级热循环回路中的冷却水进行加热。9.根据权利要求8所述的应用于储能电站的多级冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤1中，第一级热循环回路启动包括：主循环泵通电启动，电动三通阀处于全开状态。10.根据权利要求8所述的应用于储能电站的多级冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤1中，第一级热循环回路启动后，控制装置根据冷却水供水温度实时控制电动三通阀，包括：步骤1.1，当冷却水供水温度大于系统启动温度、且冷却水供水温度与系统启动温度的差值大于4℃时，开启电动三通阀直到全开状态；步骤1.2，当冷却水供水温度小于系统启动温度、且冷却水供水温度与系统启动温度的差值大于2℃时，关闭电动三通阀直到全关状态。11.根据权利要求10所述的应用于储能电站的多级冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤1中，系统启动温度为18℃。12.根据权利要求8所述的应用于储能电站的多级冷却系统的控制方法，其特征在于，步骤2中，控制装置根据被冷却器件所在环境的温度和湿度，以如下关系式计算得到环境的露点温度t

d

；式中，γ(t,rh)为温湿度实测值，满足如下关系式：

上述式中，t为所在环境的温度，即实测干球温度，rh为所在环境的湿度，即实测相对湿度，a为第一常量，取值为17.27℃，b为第二常量，取值为237.7℃。

技术总结

一种应用于储能电站的多级冷却系统及控制方法，系统包括三级热循环回路，第一级热循环回路中通过主循环泵将冷却水供至被冷却器件液冷系统中进行热交换，被冷却器件的热量传递为冷却水的热量；冷却水流经第二级热循环回路的板式换热器处，与冷媒体进行热交换，冷却水的热量传递为冷媒体的热量；第二级换热循环回路中冷媒体供至第三级换热循环回路中的蒸发器进行热交换，冷媒体的热量由冷凝器和冷凝风机带出到环境中；第一级热循环回路中的冷却水供水温度始终大于被冷却器件所在环境的露点温度；本发明采用液冷系统对储能电站集中供冷，同时稳定的控制制冷机组出水温度和被冷却器件供水温度，避免凝露现象发生，特别适用于电力电子装置的冷却。电力电子装置的冷却。电力电子装置的冷却。

技术研发人员：崔鹏飞 关胜利 吕丰硕 刘佳威 耿曼

受保护的技术使用者：广州高澜节能技术股份有限公司

技术研发日：2021.12.24

技术公布日：2022/5/17