1.本实用新型涉及
储能技术领域，特别涉及一种储能装置、储能系统及散热系统。
背景技术：
2.在“碳达峰、
碳中和”的政策指导下，风电、
光伏发电装机容量快速增长。储能系统是实现太阳能、风能等可再生能源普及应用的关键环节，可以解决发电与用电的时差矛盾及间歇式可再生能源发电直接并网对电网的冲击问题，调节电能品质，是提高电力系统安全性、稳定性、可靠性和电力质量的重要手段，因而获得广泛关注。
3.目前常见的储能系统设计方式均为电池和变流并网分立方式：电池系统通常为单独集装箱舱体布局，采用空调散热或水冷散热系统。电池系统由多个电池模组经过串联形成电池簇，多个电池簇通过并联组成，在电池簇并联环节装设直流配电柜，完成电池系统直流汇流。直流汇流后接入另一个集装箱舱体的储能变流器，变换为交流电，再接入交流电网。
4.然而上述的设计有一定的不足，比如在集成度、占地面积、安全性和可靠性等方面仍有待进一步改善或提高。
技术实现要素：
5.本公开提供一种储能装置、储能系统及散热系统，以提高储能装置的集成度。
6.根据本公开，首先提供一种散热系统，用于储能装置的散热，包括：
7.液冷散热系统，用于电池模组的散热；
8.风冷散热系统，用于储能变流器的散热；
9.所述液冷散热系统与所述风冷散热系统集成安装，并共用液-风换热风机，所述液-风换热风机作为所述液冷散热系统的输出端，并用于所述风冷散热系统的输入端。
10.根据本技术示例实施例，所述液-风换热风机设于所述液冷散热系统的顶部，用于向上吹风，所述风冷散热系统设于所述液冷散热系统的上方。
11.根据本技术示例实施例，所述风冷散热系统还包括进风风道和出风风道，所述进风风道设于所述储能变流器的下端，所述出风风道设于所述储能变流器的上端。
12.根据本技术示例实施例，所述进风风道呈一端大一端小的斗状结构，采用垂直方式布置；
13.所述进风风道的大口与所述液-风换热风机连接；所述进风风道的小口与所述储能变流器底部的进风口连接。
14.根据本技术示例实施例，所述出风风道呈l型折弯结构，包括垂直部分风道和水平部分风道，其中所述垂直部分风道的下端被配置为与储能变流器顶部的出风口连接，所述水平部分风道的外端被配置为与机柜侧壁相连接。
15.根据本技术示例实施例，所述液冷散热系统还包括液冷管道，所述液冷管道连接各个电池模组，用于加热或制冷。
16.本技术还提出一种储能装置，包括电池模组、控制系统、储能变流器和上述任一项所述的散热系统，所述控制系统用于控制所述电池模组、储能变流器及散热系统的运行，所述储能变流器与所述电池模组电连接，所述电池模组、控制系统、储能变流器及散热系统集成安装。
17.根据本技术示例实施例，所述装置还包括一体化机柜，所述电池模组、控制系统、储能变流器和散热系统均设于所述机柜内。
18.根据本技术示例实施例，所述机柜包括左侧分舱和右侧分舱，该两部分之间通过结构件密封隔离；
19.其中所述右侧分舱自下而上布置电池模组及其液冷管道，各电池模组及液冷管道采用串联的方式连接；
20.其中所述右侧分舱自下而上布置电池模组及所述液冷散热系统的液冷管道，各电池模组之间、液冷管道之间采用串联的方式连接；
21.所述左侧分舱最下部设置所述液冷散热系统的一部分，该一部分包括泵体和所述液-风换热风机，所述泵体连接所述右侧分舱的所述液冷管道，所述液-风换热风机用于对所述泵体泵送的液体降温；所述左侧分舱的中部布置所述储能变流器及风冷散热系统，所述左侧分舱的上部为所述控制系统。
22.本技术还提出一种储能系统，其特征在于，包括一个或若干个如上任一项所述的储能装置，当所述储能装置的数量大于1时，若干个所述储能装置并联连接。
23.本技术将储能电池模组和储能变流器集成为一体，既能够提高功率密度，又能使得两者共享散热装置，提高了集成度，降低了成本。
24.本技术储能变流器风冷系统借用电池液冷系统的液-风换热风机，可实现储能变流器和电池模组散热系统的融合，无需额外配置储能变流器风冷散热系统的主要风机部件，降低了系统成本，降低了风机功耗。
25.本技术采用户外型设计，整套储能系统可直接安装运行于户外，无需额外配置集装箱，降低系统成本。
26.本技术的液冷散热系统有利于电池电芯温度的一致性，提升了电池系统的可靠性。
27.为能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，但是此说明和附图仅用来说明本实用新型，而非对本实用新型的保护范围作任何的限制。
附图说明
28.下面结合附图详细说明本公开的实施方式。这里，构成本公开一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解。本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。附图中：
29.图1示出根据本技术示例实施例的储能装置的结构示意图；
30.图2示出根据本技术示例实施例的储能变流器风冷与电池液冷系统集成设计的结构示意图；
31.图3示出根据本技术又一实施例的储能装置的结构示意图。
32.附图标记列表：
33.10
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液冷散热系统
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201 进风风道
34.101 液-风换热风机
?????????????
202 出风风道
35.20
??
风冷散热系统
具体实施方式
36.现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本技术将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。
37.所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有这些特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方式、组元、材料、装置等。在这些情况下，将不详细示出或描述公知结构、方法、装置、实现、材料或者操作。
38.附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。
39.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
40.本实用新型发明人经研究发现，电池系统和变流器系统分立布置，需要布置在不同的集装箱舱体内，系统集成度低，占地面积大，不利于储能系统功率密度的进一步提升。
41.电池系统若采用空调散热方式，电池模组内电芯温差通常在10度以上，电芯温度一致性差，不利于电池系统数量庞大的电芯在长期充放电工作中的安全性和可靠性。
42.储能变流器通常由于成本和效率限制采用强迫风冷散热方式。若整个储能系统包含多种独立散热系统，系统集成度低，占地面积大，售后维护工作量大。
43.多个电池簇直接并联，由于电池电芯存在一致性差异，电池簇输出电压的差异，将引起簇间环流，造成额外能量损耗，会降低储能电池的利用率，降低系统的效率和可靠性。
44.因此，本技术拟提供一种电池储能及散热相关系统，以解决上述其中一个或多个问题。
45.为了达成上述目的，本实用新型提出一种储能装置及储能系统，采用模块化一体集成的方式。
46.储能装置主要由储能电池模组、控制系统、储能变流器、液冷散热系统组成。电池模组、控制系统、储能变流器、液冷散热系统可全部集成于一体式框架或机柜中。储能系统可由单个或多个储能装置并联组成。此种储能装置及储能系统通过创新设计解决了储能电池模组和储能变流器的就近连接集成，可共享散热，结构简单合理，容量配置灵活，占地面
积小，成本低，可靠性高，可满足未来储能系统推广普及的需求。
47.图1示出根据本技术一实施例的一种储能装置的结构示意图。
48.本技术将储能电池模组和储能变流器集成为一体，既能够提高功率密度，又能使得两者共享散热装置，提高了集成度，降低了成本。
49.根据本技术的一种实施方式，储能变流器可采用风冷散热模式。
50.根据本技术的一种实施方式，电池模组采用液冷散热方式，利用其液冷散热系统的液-风换热风机，能够实现储能变流器强迫风冷散热。如此设置，可以节省储能变流器采取单独风冷方式时的散热风机装置配置，降低了成本，也节省了占地面积或占位空间。
51.相应地，本技术还提出一种散热系统，用于储能装置的散热，主要包括：
52.液冷散热系统10，用于电池模组的散热；
53.风冷散热系统20，用于储能变流器的散热；
54.所述液冷散热系统与所述风冷散热系统集成安装，并共用液-风换热风机，所述液-风换热风机作为所述液冷散热系统的输出端，并用于所述风冷散热系统的输入端。
55.液-风换热风机101可将液冷散热系统液体的热量采用风机吹散的方式将其带走，使液体被降温。而同时，该风机又可将风量吹入风冷散热系统20，作为储能变流器的风冷通道的入风。
56.图2示出根据本技术一实施例储能变流器风冷与电池液冷系统集成设计的示意图。
57.根据本技术示例实施例，液冷散热系统10还包括液冷管道，液冷管道连接各个电池模组，用于对电池模组加热或制冷。当然，液冷散热系统10还可包括其他结构部件，如泵等。
58.根据本技术示例实施例，液-风换热风机101设于液冷散热系统10的顶部，用于向上吹风，风冷散热系统20设于液冷散热系统10的上方。如此，液-风换热风机101可为上部的储能变流器提供强迫风冷式散热。
59.根据本技术示例实施例，风冷散热系统20还包括进风风道201和出风风道202，进风风道201设于储能变流器的下端，出风风道202设于储能变流的上端。
60.根据本技术示例实施例，进风风道201呈一端大一端小的斗状结构，采用垂直方式布置。当然也可不限于此，进风风道201也可呈均匀口径的结构。
61.根据本技术示例实施例，进风风道201的大口与液-风换热风机101连接；进风风道201的小口与储能变流器底部的进风口连接。
62.根据本技术示例实施例，出风风道202呈l型折弯结构，包括垂直部分风道和水平部分风道，其中垂直部分风道的下端被配置为与储能变流器顶部的出风口连接，水平部分风道的外端被配置为与机柜侧壁相连接。机柜侧壁对应位置开出风口，可安装百叶窗、滤棉、外风罩等防护设备。
63.当然也可根据需要将出风风道202设置为其他结构形式，比如直型或多次折弯型结构。
64.储能变流器直接采用电池液冷散热系统的液-风换热风机，可通过结构尺寸匹配的进风和出风密闭风道相连接，构成储能变流器风冷散热系统。
65.电池液冷系统的液-风换热风机，适配散热系统风阻特性后的风压及风量，既能满
足电池液冷系统液-风换热的散热需求，也能满足储能变流器风冷散热的需求。
66.根据本技术的一种实施方式，单个储能装置中的电池模组采用串联方式。液冷散热系统通过液冷管道连接各个电池模组，并具备加热和制冷功能，可满足各种不同运行环境和工况的需求。
67.根据本技术的一种实施方式，控制系统可由电池管理系统和储能协调控制单元组成，电池管理系统监控电池模组充放电的安全运行，储能协调控制单元对内负责协调监控各电池模组、储能变流器、液冷散热系统的运行模式及运行状态，对外支持接受上级的调度，以及各储能装置之间的通讯交互。
68.单个储能装置中的储能变流器可为单台储能变流器或多个并联连接的储能变流器。多个储能装置之间的储能变流器支持交流输出端的直接并联，方便进行储能系统容量的灵活配置和扩展。
69.储能装置的所有部件均可采用户外型设计，防护等级不低于ip65。
70.整套储能系统可由单个储能装置或多个储能装置并联组成，可直接安装运行于户外，无需额外配置集装箱。
71.采用上述方案后，本实用新型将电池液冷散热系统与储能变流器风冷散热系统集成设计，实现了电池系统、控制系统、储能变流器的一体化集成设计，系统集成度高，功率密度高。
72.本技术储能变流器风冷系统借用电池液冷系统的液-风换热风机，可实现储能变流器和电池模组散热系统的融合，无需额外配置储能变流器风冷散热系统的主要风机部件，降低了系统成本，降低了风机功耗。
73.本技术采用户外型设计，整套储能系统可直接安装运行于户外，无需额外配置集装箱，降低系统成本。
74.本技术液冷散热系统有利于电池电芯温度的一致性，提升了电池系统的可靠性。
75.以下将结合附图2、3对本技术的技术方案进行详细说明。
76.如图3所示，储能装置结构型式为一个一体化机柜，该机柜左右分舱设计。柜体右侧分舱自下而上整齐布置8个水冷电池模组，模组电气连接和水冷管道连接均采用串联的方式。本实施方式中液冷散热系统采用水冷的方式，当然也可是其他常用冷却液，比如油。
77.集成的一体式框架机柜，分为左右两部分，两部分之间通过结构件隔板实现密封隔离处理。
78.柜体左侧分舱最下部为水冷散热系统单元的一部分，布置安装水冷散热系统相关泵体、水风换热器等主要部件，其中水风换热器风机安装在水冷散热系统部分的顶部，风机往上吹风。左侧分舱中部为储能变流器单元，安装两台风冷储能变流器，两台储能变流器采用并联的方式。单个储能装置内的两台储能变流器支持交流侧直接并联，多个储能装置之间的储能变流器支持交流侧直接并联。
79.水冷管道经过右侧各个电池模组，液体流经左侧的泵体，水冷系统的水风换热风机向上吹风将泵体泵送上去的水的热量吹散，同时风量通过斗状进风风道进入上方的储能变流器后，通过出风风道及百叶窗等防护结构从柜体后部侧面排出柜外。左侧分舱上部为储能装置控制系统，分别布置电池管理系统和储能协调控制单元。
80.以上设置可以完成单个储能装置的设计制造。
81.单个储能装置交流侧直接并网，即可形成一个独立的储能系统。可根据容量配置需求，多个储能装置交流输出侧并联，建立储能装置控制系统之间的通讯交互，即可形成容量配置灵活的储能系统。
82.采用上述方式，可实现本实用新型储能系统的模块化设计制造，能够实现集成度高、容量配置灵活、占地面积小、散热好、功率密度高、成本低的储能系统构建。
83.总之，本技术结构简单合理，集成度高，功率密度大，散热效果好，可靠性高，可满足各种容量电池储能系统应用场合的需求。
84.最后应说明的是：以上所述仅为本公开的示例实施例而已，并不用于限制本公开，尽管参照前述实施例对本公开进行详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。技术特征：
1.一种散热系统，用于储能装置的散热，其特征在于，包括：液冷散热系统，用于电池模组的散热；风冷散热系统，用于储能变流器的散热；所述液冷散热系统与所述风冷散热系统集成安装，并共用液-风换热风机，所述液-风换热风机作为所述液冷散热系统的输出端，并用于所述风冷散热系统的输入端。2.如权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述液-风换热风机设于所述液冷散热系统的顶部，用于向上吹风，所述风冷散热系统设于所述液冷散热系统的上方。3.如权利要求2所述的散热系统，其特征在于，所述风冷散热系统还包括进风风道和出风风道，所述进风风道设于所述储能变流器的下端，所述出风风道设于所述储能变流器的上端。4.如权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述进风风道呈一端大一端小的斗状结构，采用垂直方式布置；所述进风风道的大口与所述液-风换热风机连接；所述进风风道的小口与所述储能变流器底部的进风口连接。5.如权利要求3所述的散热系统，其特征在于，所述出风风道呈l型折弯结构，包括垂直部分风道和水平部分风道，其中所述垂直部分风道的下端被配置为与储能变流器顶部的出风口连接，所述水平部分风道的外端被配置为与机柜侧壁相连接。6.如权利要求1至5任一项所述的散热系统，其特征在于，所述液冷散热系统还包括液冷管道，所述液冷管道连接各个电池模组，用于加热或制冷。7.一种储能装置，其特征在于，包括电池模组、控制系统、储能变流器和权利要求1至6任一项所述的散热系统，所述控制系统用于控制所述电池模组、储能变流器及散热系统的运行，所述储能变流器与所述电池模组电连接，所述电池模组、控制系统、储能变流器及散热系统集成安装。8.如权利要求7所述的储能装置，其特征在于，所述装置还包括一体化机柜，所述电池模组、控制系统、储能变流器和散热系统均设于所述机柜内。9.如权利要求8所述的储能装置，其特征在于，所述机柜包括左侧分舱和右侧分舱，该两部分之间通过结构件密封隔离；其中所述右侧分舱自下而上布置电池模组及所述液冷散热系统的液冷管道，各电池模组之间、液冷管道之间分别采用串联的方式连接；所述左侧分舱最下部设置所述液冷散热系统的一部分，该一部分包括泵体和所述液-风换热风机，所述泵体连接所述右侧分舱的所述液冷管道，所述液-风换热风机用于对所述泵体泵送的液体降温；所述左侧分舱的中部布置所述储能变流器及风冷散热系统，所述左侧分舱的上部为所述控制系统。10.一种储能系统，其特征在于，包括一个或若干个如权利要求7至9任一项所述的储能装置，当所述储能装置的数量大于1时，若干个所述储能装置并联连接。
技术总结
本申请涉及一种储能装置、储能系统及散热系统。散热系统用于储能装置的散热，包括：液冷散热系统，用于电池模组的散热；风冷散热系统，用于储能变流器的散热；所述液冷散热系统与所述风冷散热系统集成安装，并共用液-风换热风机，所述液-风换热风机作为所述液冷散热系统的输出端，并用于所述风冷散热系统的输入端。本申请的方案可实现储能变流器和电池模组散热系统的融合，降低了系统成本，降低了风机功耗。耗。耗。
技术研发人员：米高祥 丁勇 李旭 蒋顺平 黄耀
受保护的技术使用者：南京南瑞继保电气有限公司
技术研发日：2022.04.06
技术公布日：2022/9/22
声明：
“储能装置、储能系统及散热系统的制作方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：南京南瑞继保电气有限公司
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2024年12月13日 ~ 15日 
