热交换系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种热交换系统，包括：供电子系统，包括：电池模块，供电子系统用于为终端用户输送电能；热交换子系统，包括：热交换模块，用于供电子系统的散热，同时将回收的热能用于为终端用户输送热能。本实用新型专利技术的通过对供电子系统在工作中产生的热量进行统一的管理和优化，有效提高系统的效率和寿命，并提高系统的集成度。同时，有效地解决了现有技术中供电系统的能耗高，能量利用率低的问题。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电池的热交换
，具体而言，涉及一种热交换系统。
技术介绍
燃料电池是一种环保、高效、长寿命的发电装置。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例，燃料气体从阳极侧进入，氢原子在阳极失去电子变成质子，质子穿过质子交换膜到达阴极，电子同时经由外部回路也到达阴极，在阴极质子、电子与氧气结合生成水。燃料电池采用非燃烧的方式将化学能转化为电能，由于不受卡诺循环的限制其直接发电效率可高达45%。以电池堆为核心发电装置，燃料电池系统集成了电源管理，热管理等模块，具有热、电、水、气统筹管理的特征。燃料电池系统产品从固定式电站，到移动式电源；从电动汽车，到航天飞船；从军用装备，到民用产品有着广泛的应用空间。燃料电池作为供电电源使用时，在一定的功率下工作具有最佳的工作效率。但外界负载具有非连续性和非稳定性，电池系统难以持续在最佳状态下工作，从而降低系统的能量利用率。 全钒氧化还原液流电池(VRB)也是一种环境友好的新型储能系统和高效的能量转化装置，具有规模大、寿命长、成本低、效率高的特点。钒电池可以作为发电系统中的大规模电能储存和高效转换设备，用于电网的削峰填谷和平衡负荷，起到提高电能供给质量及电站运行稳定性的作用。钒电池分别以钒离子V5+/V4+和V3+/V2+作为电池的正负极氧化还原电对，将正负极电解液分别存储于两个储液罐中，由耐酸液体泵驱动活性电解液至反应场所(电池堆)再回至储液罐中形成循环液流回路，以实现充放电过程。在全钒氧化还原液流电池储能系统中，电池堆性能的好坏决定着整个系统的充放电性能，尤其是充放电功率及效率。电池堆是由多片单电池依次叠放压紧，串联而成。钒电池电解液中不同价态的电解质溶解度随温度的变化趋势有所不同，其中五价钒离子在高温下易沉淀，其他价态的钒离子在低温下易沉淀。当电解液中电解质浓度较高时，在高电荷态下正极电解液中五价钒离子化合物的稳定性和溶解度会降低而析出结晶。这些析出物可能引起石墨毡、管道及液体泵等的堵塞，降低电池系统的充放电效率，甚至导致电池堆无法正常工作。为了保证电池的正常运行和高效使用，需要对电池系统的温度进行合理的控制。而现有技术中，钒电池在使用过程中产生的热量并未加以利用，系统的能耗也处于较高的水平。针对如何统一管理和利用上述的电池(包括燃料电池、钒电池及其他供电系统)产生的热量，即，供电系统的能耗高，能量利用率低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本技术旨在提供一种热交换系统，以解决现有技术中供电系统的能耗高，能量利用率低的问题。为了实现上述目的，本技术提供了一种热交换系统，包括供电子系统，包括电池模块，供电子系统用于为终端用户输送电能；热交换子系统，包括热交换模块，用于供电子系统的散热，同时将回收的热能用于为终端用户输送热能。进ー步地，电池模块为多个，热交换模块包括多个换热区。进ー步地，多个电池模块中的每个电池模块可选择地连接至多个换热区中的ー个或多个换热区。进ー步地，当电池模块连接至多个换热区时，各换热区之间为并联或者串联。进ー步地，每个换热区内均包括多个换热器。进ー步地，每个换热区内的每个换热器的换热面积均不相同。进ー步地，每个换热区内的各个换热器之间为并联或者串联。进ー步地，本技术的热交换系统还包括加热模块，用于加热通过换热区之后的冷却介质。进ー步地，本技术的热交换系统，还包括加热模块，加热模块包括第一加热模块，用于加热通过换热区之前的冷却介质。进ー步地，加热模块还包括第二加热模块，用于加热通过换热区之后的冷却介质。在本技术的技术方案中，提供了一种热交换系统，包括供电子系统和热交换子系统。其中，供电子系统包括电池模块，供电子系统用于为终端用户输送电能；热交换子系统，包括热交换模块，热交換子系统与供电子系统相连并用于供电子系统的散热，同时将回收的热能用于为终端用户输送热能。通过本技术的热交换系统，利用热交换子系统为供电子系统的散热的同时回收热能，并统ー管理热能最终为终端用户提供优质热能。这样，一方面保证了供电子系统的良好运行，另ー方面，有效地回收热能，有效地解决了现有技术中供电系统的能耗高，能量利用率低的问题。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本技术的进ー步理解，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中图I示出了现有技术中的液流电池系统的示意图；图2示出了现有技术中的燃料电池系统的示意图；图3示出了根据本技术的热交换系统的实施例的连接示意图；图4示出了图3的热交换系统的热交换模块的连接示意图；图5示出了图4的热交换系统的热交换模块的第一使用状态示意图；图6示出了图4的热交换系统的热交换模块的第二使用状态示意图；图7示出了图4的热交换系统的热交换模块的第三使用状态示意图；图8示出了图4的热交换系统的热交换模块的第四使用状态示意图；图9示出了图4的热交换系统的热交换模块的第五使用状态示意图；以及图10示出了图3的热交换系统的热交换方法的流程示意图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术。本技术提供的热交换系统包括供电子系统和热交换子系统，供电子系统的电池模块包括钒电池模块、燃料电池模块及其他供电模块(例如太阳能、钠硫电池)等。为清楚说明本技术实施例，首先介绍现有技术中液流电池系统和燃料电池系统。图I示出了现有技术中的液流电池系统的示意图，如图I所示，液流电池系统包括电池堆10’、正极电解液储液罐20’、第一液体泵30’、负极电解液储液罐21’和第二液体泵31’。图2示出了现有技术中的燃料电池系统的示意图，如图2所示，燃料电池系统包括燃料电池堆40’、电源管理模块50’、热管理模块60’和燃料重整器70’，燃料经过燃料重整器70’输入到燃料电池堆40’(若输入燃料为氢气，则不需要使用燃料重整器)，在燃料电池堆40’经过反 应后，电流经过电源管理模块50’向终端用户输出，热量经过热管理模块60’向终端用户输出。图3示出了根据本技术的热交换系统的实施例的连接示意图，如图3所示，本实施例的热交换系统包括供电子系统以及热交换子系统。本实施例中供电子系统为钒电池模块、燃料电池模块和其他供电设备模块，该供电子系统用于为终端用户输送电能。热交换子系统，包括热交换模块，本实施例中，该热交换模块包括低温换热区、中温换热区和高温换热区，用于供电子系统的散热，同时将回收的热能用于为终端用户输送热能。通过本实施例的热交换系统，利用热交换子系统为供电子系统的散热的同时回收热能，并统一管理热能最终为终端用户提供优质热能。这样，一方面保证了供电子系统的良好运行，另一方面，有效地回收热能，有效地解决了现有技术中供电系统的能耗高，能量利用率低的问题。在图中未示出的实施例中，电池模块和换热区均可以为一个或者其他数量。电池模块和换热区的数量可以根据需要进行选择。本实施例的热交换系统包含热交换子系统。该热交换子系统对供电子系统所产生的热能进行统一管理和配置，通过热交换子系统进行换热后，将热量带出并最终供给终端用户。热交换模块包括与供电子系统连接并用于供电子系统的散热的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热交换系统，其特征在于，包括 供电子系统，包括电池模块，所述供电子系统用于为终端用户输送电能； 热交换子系统，包括热交换模块，用于所述供电子系统的散热，同时将回收的热能用于为所述终端用户输送热能。2.根据权利要求I所述的热交换系统，其特征在于，所述电池模块为多个，所述热交換模块包括多个换热区。3.根据权利要求2所述的热交换系统，其特征在于，所述多个电池模块中的每个电池模块可选择地连接至所述多个换热区中的一个或多个换热区。4.根据权利要求3所述的热交换系统，其特征在干，当所述电池模块连接至多个换热区时，各所述换热区之间为并联或者串联。5.根据权利要求2至4中任一项所述的热交换系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤浩，王晶，杨海玉，张晓晶，张占奎，殷聪，
申请(专利权)人：中国东方电气集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：