一种利用太阳能跨季节储热的储能电柜温度控制系统及其运行调控技术方案

为解决现有技术的问题，一种利用太阳能跨季节储热的储能电柜温度控制系统及其运行调控，包括：太阳能集热子系统

【技术实现步骤摘要】
一种利用太阳能跨季节储热的储能电柜温度控制系统及其运行调控


[0001]本专利技术涉及能源综合利用
，尤其涉及一种利用太阳能跨季节储热的储能电柜温度控制系统及其运行调控
。

技术介绍

[0002]在全球碳中和背景下，主要能源格局从化石能源逐渐向新能源转变，随着新能源发电的逐渐发展，光伏与风电并网比例增多带给电力系统“双峰双高”及“双侧随机性”问题，对电网的安全性带来挑战，影响电网的稳定运行和电网电能量的质量，储能系统作为能量存储和转化设备，能够解决光伏
、
风电等新能源消纳难题，是推动能源结构转型的关键支撑技术，其中以电化学储能为首的新型储能将深度参与电力系统构建
。
[0003]储能电站在电源侧
、
电网侧和用户侧日益受到重视，电网侧储能具体可参与工作包括：调峰：负荷低谷时刻充电，高峰时刻放电，均衡区域负荷，减小峰谷负荷差
。
调频：电池储能系统具有快速的充放电响应能力，可通过快速释放或者吸收有功和无功来调节变电站供电区域电网频率和电压，提高电能质量，保证供电区域电压和频率的稳定
。
备用电源：实现变电站配电侧孤岛运行供电，提高供电安全保障能力，辅助电网实现黑启动
。
[0004]然而，对于电化学储能技术构建的储能电站，如蓄电池储能电站，蓄电池的工作环境存在温度要求，且越适宜的环境温度越能保障蓄电池的稳定性和安全性
。
现有技术对储能电柜的温度控制系统多以空气调节和液体调节为主，空气调节的空间利用率不高，系统体积偏大，能量密度低，电柜内电池包温度不均匀
。
而液体调节能更好的满足电池温度的控制，空间利用率高，但是现行的液体调节技术对储能电柜温度调节主要以冷却为主
。
对于寒冷地区，需要保持蓄电池组的环境温度为安全温度就需要对蓄电池组所在环境进行升温
。
现有技术一般采用电暖进行供热升温，但是电暖供热的能耗很高，制约了储能电站的储能效果，尤其是冬季的储能效果，有时甚至需要外部电网为电暖设备进行大量供电
。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的存在的问题，本专利技术提供了一种利用太阳能跨季节储热的储能电柜温度控制系统及其运行调控，包括：太阳能集热子系统
、
跨季节土壤储热子系统
、
热泵温控子系统
、
恒温水箱
、
温控模块和储能电柜
。
[0006]所述太阳能集热子系统包括：太阳能集热器
、
蓄热水箱
、
第一换热器
。
所述太阳能集热器设置在储能电柜顶部和
/
或侧部，其供热出口端与蓄热水箱进口端连通，并设有第一电控连通阀
。
所述蓄热水箱的出口端与第一换热器
A1
侧管线的进口端连通，所述第一换热器
A1
管线的出口端与太阳能集热器的进口端连通，并设有第一循环泵
。
[0007]所述跨季节土壤储热子系统包括：地埋管换热器，所述地埋管换热器埋入储能电柜底部和
/
过附近的地层中
。
所述地埋管换热器的入口端与第一换热器
B1
侧管线的出口端连通，并设有第二循环泵
。
所述地埋管换热器的出口端与第一换热器
B1
侧管线的入口端连
通
。
[0008]所述恒温水箱内设有恒温液和第二换热器，所述第二换热器的
A2
侧管线的出口端与电池恒温管的入口端连通所述第二换热器的
A2
侧管线的入口端与电池恒温管的出口端连通
。
所述电池恒温管上设有常开的第四循环泵，且电池恒温管排入储能电柜的蓄电池组之间，并在蓄电池组之间成排管式分布
。
所述蓄热水箱的出口端与第二换热器的
B2
侧管线的入口端连通，并设有第二电控连通阀和第六循环泵
。
所述蓄热水箱的入口端与第二换热器的
B2
侧管线的出口端连通，并设有第八电控连通阀
。
[0009]所述热泵温控子系统包括：热泵和电控四通换向阀
。
所述热泵内部的第三换热器的两个对外接口端分别通过四通换向阀与第二换热器的
B2
侧管线连通，所述第二换热器与热泵换热器连通的两条管线上分别设有第三电控连通阀
、
第四电控连通阀，并在其中一条管线上设有第五循环泵
。
所述热泵内部的蒸发器处，沿空气流动方向的内侧设有第四换热器，所述第四换热器的入口端通过第一管线与地埋管换热器的出口端连通，所述第四换热器的出口端通过第二管线与地埋管换热器的入口端连通
。
[0010]所述第一管线和第二管线在靠近热泵的一侧分别设有第五电控连通阀和第六电控连通阀，并在其中一条管线上设有第三循环泵
。
[0011]所述温控模块与上述全部的电控连通阀
、
上述全部的循环泵
、
所述热泵
、
所述电控四通换向阀分别信号连接
。
所述蓄热水箱内部
、
地埋管换热器周围
、
恒温水箱内部
、
蓄电池组之间均设有温度传感器，上述温度传感器分别与温控模块信号连接
。
[0012]进一步的，所述温控模块包括第一控制模组，用以执行下述控制：
[0013]首先，获取蓄热水箱内部温度
Tx
和地埋管换热器周围温度
Td。
[0014]然后，进行如下判断和控制：
[0015]当
Tx
＞
Td
时，控制第一电控连通阀开启
、
控制第一循环泵开启
、
控制第二循环泵开启
。
[0016]当
Tx≤Td
时，控制第一电控连通阀开启
、
控制第一循环泵开启
、
控制第二循环泵关闭
。
[0017]进一步的，所述温控模块包括第二控制模组，用以执行下述控制：
[0018]首先，获取恒温水箱内部温度
Th、
蓄电池组温度
Tc、
恒温水箱目标温度
T0。
[0019]然后，进行如下判断和控制：
[0020]当
T0
＞
Tc
时，控制电控四通换向阀转为正向连通状态，使得热泵可以向恒温水箱输入热水，此时：
[0021]当
T0
‑
Th≥N1
时，控制热泵启动
、
控制第三电控连通阀连通
、
控制第四电控连通阀连通
、
控制第五电控连通阀连通
、
控制第六电控连通阀连本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用太阳能跨季节储热的储能电柜温度控制系统及其运行调控，其特征在于，包括：太阳能集热子系统
、
跨季节土壤储热子系统
、
热泵温控子系统
、
恒温水箱
、
温控模块和储能电柜；所述太阳能集热子系统包括：太阳能集热器
、
蓄热水箱
、
第一换热器；所述太阳能集热器设置在储能电柜顶部和
/
或侧部，其供热出口端与蓄热水箱进口端连通，并设有第一电控连通阀；所述蓄热水箱的出口端与第一换热器
A1
侧管线的进口端连通，所述第一换热器
A1
管线的出口端与太阳能集热器的进口端连通，并设有第一循环泵；所述跨季节土壤储热子系统包括：地埋管换热器，所述地埋管换热器埋入储能电柜底部和
/
过附近的地层中；所述地埋管换热器的入口端与第一换热器
B1
侧管线的出口端连通，并设有第二循环泵；所述地埋管换热器的出口端与第一换热器
B1
侧管线的入口端连通；所述恒温水箱内设有恒温液和第二换热器，所述第二换热器的
A2
侧管线的出口端与电池恒温管的入口端连通所述第二换热器的
A2
侧管线的入口端与电池恒温管的出口端连通；所述电池恒温管上设有常开的第四循环泵，且电池恒温管排入储能电柜的蓄电池组之间，并在蓄电池组之间成排管式分布；所述蓄热水箱的出口端与第二换热器的
B2
侧管线的入口端连通，并设有第二电控连通阀和第六循环泵；所述蓄热水箱的入口端与第二换热器的
B2
侧管线的出口端连通，并设有第八电控连通阀；所述热泵温控子系统包括：热泵和电控四通换向阀；所述热泵内部的第三换热器的两个对外接口端分别通过四通换向阀与第二换热器的
B2
侧管线连通，所述第二换热器与热泵换热器连通的两条管线上分别设有第三电控连通阀
、
第四电控连通阀，并在其中一条管线上设有第五循环泵；所述热泵内部的蒸发器处，沿空气流动方向的内侧设有第四换热器，所述第四换热器的入口端通过第一管线与地埋管换热器的出口端连通，所述第四换热器的出口端通过第二管线与地埋管换热器的入口端连通；所述第一管线和第二管线在靠近热泵的一侧分别设有第五电控连通阀和第六电控连通阀，并在其中一条管线上设有第三循环泵；所述温控模块与上述全部的电控连通阀
、
上述全部的循环泵
、
所述热泵
、
所述电控四通换向阀分别信号连接；所述蓄热水箱内部
、
地埋管换热器周围
、
恒温水箱内部
、
蓄电池组之间均设有温度传感器，上述温度传感器分别与温控模块信号连接
。2.
根据权利要求1所述利用太阳能跨季节储热的储能电柜温度控制系统及其运行调控，其特征在于，所述温控模块包括第一控制模组，用以执行下述控制：首先，获取蓄热水箱内部温度
Tx
和地埋管换热器周围温度
Td
；然后，进行如下判断和控制：当
Tx
＞
Td
时，控制第一电控连通阀开启
、
控制第一循环泵开启
、
控制第二循环泵开启；当
Tx≤Td
时，控制第一电控连通阀开启
、
控制第一循环泵开启
、
控制第二循环泵关闭
。3.
根据权利要求1所述利用太阳能跨季节储热的储能电柜温度控制系统及其运行调控，其特征在于，所述温控模块包括第二控制模组，用以执行下述控制：首先，获取恒温水箱内部温度
Th、
蓄电池组温度
Tc、
恒温水箱目标温度
T0
；然后，进行如下判断和控制：当
T0
＞
Tc
时，控制电控四通换向阀转为正向连通状态，使得热泵可以向恒温水箱输入热水，此时：
当
T0
‑
Th≥N1
时，控制热泵启动
、
控制第三电控连通阀连通
、
控制第四电控连通阀连通
、
控制第五电控连通阀连通
、
控制第六电控连通阀连通
、
控制第三循环泵启动
、
控制第五循环泵启动，其中
N1
为小于
T0
的预设温度值；至
T0
‑
Th
＝
N2
时，控制热泵关闭
、
控制第三电控连通阀关闭
、
控制第四电控连通阀关闭
、
控制第五电控连通阀关闭
、
控制第六电控连通阀关闭
、
控制第三循环泵关闭
、
控制第五循环泵关闭，其中
N2
为大于
N1
的预设温度值；当
T0
＜
Tc
时，控制电控四通换向阀转为逆向连通状态，使得热泵可以向恒温水箱输入冷水，此时：当
Th
‑
T0≥N3
时，控制热泵启动
、
控制第三电控连通阀连通
、
控制第四电控连通阀连通
、
控制第五循环泵启动，其中
N3
为大于
T0
的预设温度值；至
Th
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：郝强，郭跃龙，张圣君，钱卫，谢伟，申玲芳，吴怡然，张红曾，张雨琪，
申请(专利权)人：国家电投集团资本控股有限公司，
类型：发明
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