【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电化学储能设备，尤其是基于相变材料的电化学储能系统温度控制方法及装置。
技术介绍
1、目前，在电化学储能设备的温度控制方面通常采用其他技术来实现温度控制，例如：
2、1、空气或液体冷却系统：这是较为常见的储能设备温度控制方法之一，它通过在储能设备周围或者内部使用散热器、液体冷却剂等，将热量排出系统，以维持在理想工作温度范围内。
3、2、温度传感器和控制系统：通过安装温度传感器来监测储能设备的温度，并使用控制系统来调节外部环境或内部元件的操作，以维持设备在所需温度范围内。这可以通过控制冷却系统、加热系统或其他温度调节装置来实现。
4、这些传统的温度控制方法存在着一些限制和不足之处。这些方法涉及复杂的控制系统、传感器和执行器，增加了设备的复杂性，并可能增加系统的成本和维护要求。同时，在某些情况下，传统系统可能无法快速响应温度变化，导致储能系统在极端条件下可能无法保持最佳工作温度。此外，对于空气或液体冷却系统，需要足够的空间来安装散热器、冷却风扇循环系统，这可能对储能设备的设计和布局造成限制。
技术实现思路
1、本专利技术提出基于相变材料的电化学储能系统温度控制方法及装置，以相变材料为核心，巧妙地实现了对储能系统内部温度的精准调控。
2、本专利技术采用以下技术方案。
3、基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，所述储能系统包括由设于外壳(1)内的多个电池簇(4)组成的储能阵列；储能系统的外壳内腔填充有用于调节储能
4、所述外壳内还设有用于部署储能系统控制设备的控制室(7)。
5、所述控制室位于外壳壳内空间的一侧。
6、所述空气热泵数量为多个，包括设于外壳内的空气热泵和设于外壳外壁处的空气热泵，外壳内的空气热泵的热吸收端设于储能阵列的内腔中。
7、所述储能阵列数量为一个以上，储能阵列在外壳内平行设置，
8、所述相变材料填充于相邻储能阵列之间的空隙内，还填充于储能阵列与外壳之间的空隙内和控制室与外壳之间的空隙内。
9、所述管道在控制室旁的相变材料中按蛇形布局弯曲排布，在相邻储能阵列之间的空隙上方按直线分布。
10、所述储能阵列与外壳侧壁相连，储能阵列的外壁以导热材料成型，每个电池簇均设有开设于外壳处的保护门(6)。
11、所述相变材料为在固态与液态间进行相变的材料，相变材料装于导热沟槽或导热容器内。
12、基于相变材料的电化学储能系统温度控制方法，采用以上所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述方法具体为；
13、方法a、当储能阵列工作过程中温度升高时，储能阵列外壁与相变材料之间发生热交换，相变材料通过吸收热能来防止该储能阵列的升温传导至其它储能阵列或控制室，同时防止电化学储能系统的整体温度过快上升；
14、方法b、当储能阵列工作过程中，电池簇所在空间温度升高时，储能阵列内腔的空气热泵的热吸收端吸收空气热量，并经管道将吸收的热能传递给相变材料进行存储，以避免电池簇所在空间过快升温；
15、方法c、当保护门打开使保护门所在储能阵列的热量流失至电化学储能系统以外时，储能阵列外壁与相变材料之间发生热交换，防止储能阵列的电池簇所在环境温度过快下降；
16、方法d、当电化学储能系统所在环境温度降低至阈值以下时，设于外壳外壁处的空气热泵吸收外界空气中的热能，并经管道将吸收的热能传递给相变材料，使相变材料缓慢升温，储能阵列外壁与相变材料之间发生热交换，以避免储能阵列的温度过快下降；
17、方法e、当相变材料温度与电化学储能系统所在的室内环境的温度相差过大时，相变材料通过电化学储能系统外壳将其储存的热能缓慢散出，以维持电化学储能系统的热平衡。
18、温度控制方法中，设t内为当前储能系统的内部温度；t相为相变材料保持的当前温度；t外为储能系统外部环境的温度；
19、设t设为用户设定的温度，用于设定系统内部空气热泵的开启条件；q相为此时相变材料的储热量；qmax为相变材料的最大储热量；p泵为根据当前情况所计算出的热泵电功率；pmax为空气热泵的最高电功率，
20、相变材料目前储热量的计算式为：
21、
22、其中tm为相变材料当前的温度，ti为相变材料初始温度，m为相变材料质量，δhm为相变材料潜热；
23、当tm为相变材料相变温度的最高值时，可得到相变材料最高的储热量qmax；
24、空气热泵的电功率计算式为
25、
26、其中cop为空气热泵的性能系数；
27、空气热泵的实际电功率确定条件如下：
28、
29、其中p为空气热泵的实际电功率，pmax为空气热泵的最高电功率；
30、空气热泵在下述条件下启动：
31、条件a、t内小于t相，t相不小于t外，设于外壳外壁处的空气热泵工作于额定电功率，吸收外界空气热量使相变材料升温；
32、条件b、t内不小于t相，t内不小于t设；q相小于0.95qmax，则储能阵列内部的空气热泵启动，吸收储能阵列内部的热量并通过冷媒水管道加热相变材料，此时若p泵小于pmax，则空气热泵电功率为p泵，否则为pmax。
33、本专利技术采用了相变材料为储能系统的散热提供一种新的方案，以相变材料为核心，巧妙地实现了对储能系统内部温度的精准调控。当系统内部温度出现上升时，相变材料能够及时吸收多余的热量，有效降低温度；反之，在温度下降时，相变材料则释放之前储存的热量，从而提升系统内部的温度。这种双向的温度调节机制，可以快速吸收或释放热量，使系统能够迅速响应温度变化，保持在最佳工作温度范围内。
34、本专利技术还引入了空气热泵技术，与相变材料相结合，进一步提升了热量吸收的效率。空气热泵不仅能够从周围环境中高效提取热量，还能将这些热量有效地传递给相变材料，加速其吸热过程。同时，本专利技术将相变材料设计为一个独立的储热系统，使得整个储能系统即便在极端或变化不定的外部温度环境条件下，也能保证稳定而高效的运行。
35、综上所述，本专利技术的技术方案通过创新性地应用相变材料，并结合空气热泵技术，不仅优化了温度控制的效果，而且增强了储能系统的适应性和可靠性。这一技术方案的应用，将为电化学储能领域带来显著的性能提升和经济效益。
36、与常规技术相比，本专利技术采用相变材料的创新技术方案展现出显著的优越性。通过相变材料的巧妙应用，本方案大幅简化了温度控制系统的设计，有效减少了对复杂控制元件和传感器的依赖，从而降低了系统整体的复杂度和成本。...
【技术保护点】
1.基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述储能系统包括由设于外壳(1)内的多个电池簇(4)组成的储能阵列；储能系统的外壳内腔填充有用于调节储能系统内部温度的相变材料(2)；所述温度控制装置包括空气热泵(5)和穿置于相变材料中的管道(3)；所述管道与空气热泵相通以承载空气热泵工作时的冷媒水；所述空气热泵工作时，从外壳内的空气或壳外空气中吸热，并将吸收的热能经管道传递给相变材料进行存储。
2.根据权利要求1所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述外壳内还设有用于部署储能系统控制设备的控制室(7)。
3.根据权利要求2所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述控制室位于外壳壳内空间的一侧。
4.根据权利要求3所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述空气热泵数量为多个，包括设于外壳内的空气热泵和设于外壳外壁处的空气热泵，外壳内的空气热泵的热吸收端设于储能阵列的内腔中。
5.根据权利要求4所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述储
6.根据权利要求5所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述相变材料填充于相邻储能阵列之间的空隙内，还填充于储能阵列与外壳之间的空隙内和控制室与外壳之间的空隙内。
7.根据权利要求6所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述管道在控制室旁的相变材料中按蛇形布局弯曲排布，在相邻储能阵列之间的空隙上方按直线分布。
8.根据权利要求6所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述储能阵列与外壳侧壁相连，储能阵列的外壁以导热材料成型，每个电池簇均设有开设于外壳处的保护门(6)；
9.基于相变材料的电化学储能系统温度控制方法，采用如权利要求6所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述方法具体为；
10.根据权利要求9所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制方法，其特征在于：温度控制方法中，设T内为当前储能系统的内部温度；T相为相变材料保持的当前温度；T外为储能系统外部环境的温度；
...【技术特征摘要】
1.基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述储能系统包括由设于外壳(1)内的多个电池簇(4)组成的储能阵列；储能系统的外壳内腔填充有用于调节储能系统内部温度的相变材料(2)；所述温度控制装置包括空气热泵(5)和穿置于相变材料中的管道(3)；所述管道与空气热泵相通以承载空气热泵工作时的冷媒水；所述空气热泵工作时，从外壳内的空气或壳外空气中吸热，并将吸收的热能经管道传递给相变材料进行存储。
2.根据权利要求1所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述外壳内还设有用于部署储能系统控制设备的控制室(7)。
3.根据权利要求2所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述控制室位于外壳壳内空间的一侧。
4.根据权利要求3所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于：所述空气热泵数量为多个，包括设于外壳内的空气热泵和设于外壳外壁处的空气热泵，外壳内的空气热泵的热吸收端设于储能阵列的内腔中。
5.根据权利要求4所述的基于相变材料的电化学储能系统温度控制装置，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪辉阳，林琼斌，黄若辰，石贵友，孟晨，曾华德，林梓桢，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。