一种组串式储能散热系统

文档序号:1819454 发布日期:2021-11-09 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 一种组串式储能散热系统 (Group string type energy storage heat dissipation system ) 是由 叶胜林 温进 曾伟 刘贺 于 2021-08-17 设计创作,主要内容包括:本发明涉及一种组串式储能散热系统,散热系统用于储能场站,储能场站中设有多个储能变流器,且每个储能变流器的交流侧设有一个变压器器组,散热系统包括多条并联设置的液冷支路和泵站单元以及外部换热单元,所有液冷支路的出口与泵站单元的入口连接,泵站单元的出口分别与液冷支路的入口以及外部换热器单元的入口连接,外部换热单元的出口与每一个液冷支路的入口连接,每条液冷支路均包括并联设置的多个液冷单元,多个液冷单元采用液冷形式对储能变流器和变压器器组进行散热。与现有技术相比,本发明的场站采用组串式散热系统,在满足场站散热的前提下能大幅降低冷却成本,同时对于大功率机组来说,场站组串式液冷方案布局紧凑且散热效果好。(The invention relates to a series type energy storage heat dissipation system, which is used for an energy storage station, wherein a plurality of energy storage converters are arranged in the energy storage station, a transformer group is arranged on the alternating current side of each energy storage converter, the heat dissipation system comprises a plurality of liquid cooling branches, a pump station unit and an external heat exchange unit which are arranged in parallel, outlets of all the liquid cooling branches are connected with inlets of the pump station unit, outlets of the pump station unit are respectively connected with inlets of the liquid cooling branches and inlets of the external heat exchange unit, an outlet of the external heat exchange unit is connected with an inlet of each liquid cooling branch, each liquid cooling branch comprises a plurality of liquid cooling units which are arranged in parallel, and the plurality of liquid cooling units adopt a liquid cooling mode to dissipate heat of the energy storage converters and the transformer group. Compared with the prior art, the station adopts the series-type cooling system, the cooling cost can be greatly reduced on the premise of meeting the requirement of station cooling, and meanwhile, for a high-power unit, the series-type liquid cooling scheme of the station is compact in layout and good in cooling effect.)

一种组串式储能散热系统

技术领域

本发明涉及储能变流器技术领域,具体涉及一种组串式储能散热系统。

背景技术

在风力发电、光伏发电等领域,储能变流器(即PCS)为重要的组成部分,可控制蓄电池的充电和放电过程,进行交直流的变换,在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。储能变流器包括直流侧和交流侧,在其交流侧包括变压器。在中大型的风力发电或太阳能发电场所,一般需要配备两套或以上的储能变流器,每一套储能变流器及其配套的变压器都需要进行冷却,目前主要采用风冷形式,且采用独立散热方式,场站布局占地面积大,同时散热效果差。

因此,本领域急需一种布局紧凑、散热效果好的散热系统。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种组串式储能散热系统。

为了实现本发明之目的,本申请提供以下技术方案。

在第一方面中,本申请提供一种组串式储能散热系统,所述散热系统用于储能场站,所述储能场站中设有多个储能变流器,且每个所述储能变流器的交流侧设有一个变压器器组,所述散热系统包括多条并联设置的液冷支路和泵站单元以及外部换热单元,所有所述液冷支路的出口与泵站单元的入口连接,所述泵站单元的出口分别与液冷支路的入口以及外部换热器单元的入口连接,所述外部换热单元的出口与每一个所述液冷支路的入口连接,每条液冷支路均包括并联设置的多个液冷单元,多个所述液冷单元采用液冷形式对所述储能变流器和变压器器组进行散热。

在第一方面的一种实施方式中,所述液冷单元包括第一液冷单元,所述第一液冷单元对所述储能变流器进行散热,所述第一液冷单元的冷却液出口处设有水温传感器和压力传感器。

在第一方面的一种实施方式中,所述液冷单元包括第二液冷单元,所述第二液冷单元对所述变压器器组进行散热,所述第二液冷单元包括油水换热器,所述油水换热器的热源管路的进出口分别与变压器器组连接,所述油水换热器的冷源管路的进出口连通液冷支路的进出口。

在第一方面的一种实施方式中,所述油水换热器的冷源管路的出口处设有水温传感器和压力传感器。

在第一方面的一种实施方式中,所述泵站单元包括循环泵及三通阀,所述循环泵的入口与液冷支路的出口连接,循环泵的出口与三通阀连接,所述三通阀的一个出口直接与每条液冷支路的入口连接,三通阀的另一个出口连接所述外部换热单元的入口。

在第一方面的一种实施方式中,所述循环泵的入口和出口处均设有压力传感器。

在第一方面的一种实施方式中,所述外部换热器单元包括外部换热器以及冷却风扇,所述外部换热器的入口与泵站单元连接,所述外部换热器的出口与每条液冷支路的入口连接;所述冷却风扇用于对所述外部换热器内的冷却液进行降温。

在第一方面的一种实施方式中,所有所述液冷支路的入口处设有水温传感器和压力传感器。

在第一方面的一种实施方式中,所述液冷支路的数量≥2条。

与现有技术相比,本发明的有益效果在于:

(1)对于储能场站来说,采用组串式集中液冷方案其冷却效果好,场站占地面积小,冷却成本大幅降低;

(2)每一条液冷支路均采用液冷的冷却方式,将交流侧大部件PCS与变压器体积最小化,部件成本与冷却系统实现降本。

附图说明

图1为本申请组串式储能散热系统的结构示意图。

在附图中,1为泵站单元,2为外部换热器单元,3为液冷支路入口,4为液冷支路出口,5为循环泵,6为三通阀,7为外部换热器,8为冷却风扇,9为压力传感器,10为水温传感器,11为第一液冷单元,12为储能变流器,13为第二液冷单元,14为油水换热器,15为变压器器组,16为油泵,17为液冷支路。

具体实施方式

除非另作定义,在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值,是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时,最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

以下将描述本发明的具体实施方式,需要指出的是,在这些实施方式的具体描述过程中,为了进行简明扼要的描述,本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本发明的精神和范围的情况下,本领域技术人员可以对本发明的实施方式进行修改和替换,所得实施方式也在本发明的保护范围之内。

传统的储能交流侧PCS、变压器主要采用风冷形式,采用独立散热方式,场站布局占地面积大,同时散热效果差。本方案所述场站组串式散热系统,在满足场站散热的前提下能大幅降低冷却成本,同时对于大功率机组来说,场站组串式液冷方案布局紧凑且散热效果好。

在一种具体实施方式中,本申请提供一种组串式储能散热系统,所述场站中设有多个储能变流器,且每个所述储能变流器的交流侧设有一个变压器器组,所述散热系统包括多条并联设置的液冷支路和一个泵站单元以及一个外部换热单元,所有所述液冷支路的出口与泵站单元的入口连接,所述泵站单元的出口分成两路,其中一路与每一个所述液冷支路的入口连接,另外一路连接所述外部换热单元的入口,所述外部换热单元的出口与每一个所述液冷支路的入口连接,每条液冷支路均包括并联设置的第一液冷单元和第二液冷单元,第一液冷单元采用液冷形式并对所述储能变流器进行散热,所述第二液冷单元采用液冷形式并对所述变压器器组进行散热。在本申请中,一方面通过液冷的方式对储能变流器和变压器器组进行降温,另一方面可将多套的储能变流器和变压器器组利用集中冷却的方式对冷却液进行降温,在满足场站散热的前提下能大幅降低冷却成本,同时对于大功率机组来说,场站组串式液冷方案布局紧凑且散热效果好。

在一种具体实施方式中,所述第一液冷单元的冷却液出口处设有水温传感器和压力传感器。

在一种具体实施方式中,所述第二液冷单元包括油水换热器,所述油水换热器的热源管路的进出口分别与变压器器组连接,所述油水换热器的冷源管路的进出口连通液冷支路的进出口。

在一种具体实施方式中,所述油水换热器的冷源管路的出口处设有水温传感器和压力传感器。

在一种具体实施方式中,所述泵站单元包括循环泵及三通阀,所述循环泵的入口与液冷支路的出口连接,循环泵的出口与三通阀连接,所述三通阀的一个出口直接与每条液冷支路的入口连接,三通阀的另一个出口连接所述外部换热单元的入口。在本申请中,油水换热器的冷源管路所用的冷却液与第一液冷单元所用的冷却液相同,一般为水。而油水换热器的热源管路内填充的为冷却油,并通过油泵使其在变压器器组与油水换热器之间循环。

在一种具体实施方式中,所述循环泵的入口和出口处均设有压力传感器。在循环泵的进口压力传感器一方面测PCS出口压力,与PCS进口压力比较看PCS进出口压差(流阻)以此判断PCS是否堵塞导致流阻变大,另一方面水泵入口压力可以最水泵进行保护,当水泵入口压力低的时候需要停泵,再一方面水泵进出口压差可以用来判单水泵建压是否正常,如果压差过小需要停泵保护。

在一种具体实施方式中,所述外部换热器单元包括外部换热器以及冷却风扇,所述外部换热器的入口与泵站单元连接,所述外部换热器的出口与每条液冷支路的入口连接;所述冷却风扇用于对所述外部换热器内的冷却液进行降温。

在一种具体实施方式中,所有所述液冷支路的入口处设有水温传感器和压力传感器。在本申请中,可以在每一条的液冷支路入口处单独设置一套水温传感器和压力传感器,也可所有液冷支路共用一套水温传感器和压力传感器,若采用共用,则将其设置在外部换热器出口和三通阀出口混合后的管路上。

在一种具体实施方式中,所述液冷支路的数量≥2条。

实施例

下面将对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

一种组串式储能散热系统,其结构如图1所示,在本实施例中,该场站内设有多套(图上仅以两套作为示例)储能变流器12,每一套的储能变流器12的交流侧均设有一套变压器器组15。而且,每一套储能变流器12和其对应的变压器器组15均分别设有第一液冷单元11和第二液冷单元13,其中,第一液冷单元11用于对储能变流器12进行降温,第二液冷单元13用于给变压器器组15进行降温,具体如下:第二液冷单元13包括一台油泵16和一个油水换热器14,其中油水换热器14的热源管路与变压器器组15之间连接,并通过油泵16使得冷却油在两者之间循环。第一液冷单元11和油水换热器14的冷源管路内填充冷却水。

每一套第一液冷单元11和第二液冷单元13(即油水换热器14冷源管路)并联,形成一个液冷支路17,所有的液冷支路17也全部并联,且液冷支路出口4与泵站单元1中的循环泵5连接,循环泵5的出口连接一个三通阀6,三通阀6的一个出口与外部换热器单元2中的外部换热器7的入口连接,外部换热器7的出口管路与三通阀6的另一个出口管路汇合后,与液冷支路入口3连接。外部换热器单元2还包括一个冷却风扇8,该冷却风扇8用于对外部换热器7内的冷却水进行降温。

在每一套的第一液冷单元11的出水口、油水换热器14冷源管路的出口均设有水温传感器10和压力传感器9,在循环泵5的进口和出口处均设有压力传感器9,在外部换热器7的出口管路与三通阀6的另一个出口管路汇合后,设置一个水温传感器10和一个压力传感器9。

单机组内1台储能变流器12与1台变压器器组15采用液冷方式,且两者的水路上采用并联的方式,冷却液进入各组储能变流器12与变压器器组15后,经过热交换吸收各自的热量被加热为高温冷却液,在泵站单元1的驱动下进入主回水管路,在储能变流器12与变压器器组15主进水管路上(即液冷支路入口3)设有水温传感器10,以检测回水温度,当回水温度超过水温设定值时(一般为10~60℃),三通阀6打开一定的角度让部分从循环泵5流出的高温水冷液进入外部换热器7进行散热,流出外部换热器7的低温冷却液与三通阀6流出的高温水冷液混合后形成符合设定温度的冷却液进入主供水管路,进而分别进入各组储能变流器12与变压器器组15。

泵站单元1在循环泵5的进出口均设有压力传感器9;在主进水管路上设有水温传感器10和压力传感器9,分别检测进入被冷却器件的水温和压力;在各组储能变流器12与变压器器组15回水管路上也分别设有水温传感器10和压力传感器9,用以检测储能变流器12与变压器器组15各自回水温度和压力,同时可在该分支回路分别设有流量计进行储能变流器12与变压器器组15进出冷却液流量检测。

需特别说明,本案涉及一种液冷变压器器组15,该变压器器组15可为液油冷油变或者风水换热干变,本案以液油冷变压器器组15为例进行展开说明。该液油冷变压器内部绝缘油通过油泵16进行驱动经过绕组对绕组进行冷却并吸收绕组热量变成高温热油,进而进入油水换热器14与外部冷却液进行热交换,外部低温冷却液通过油水换热器14吸收热油的热量变成高温冷却液,在外部泵站单元1驱动下离开油水换热器14,内部油路与外部水路不断循环从而达到变压器散热效果。该液油冷变压器内部油水换热器14数量、结构不限。

对于功率级别3MW以上储能机组,机组为三组以上的场站采用该组串式散热系统具有较大的成本优势。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改,并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此,本申请不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本申请披露的内容,在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都在本申请的范围之内。

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