本實用新型涉及儲能領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于維持儲能電池溫度恒定的儲熱系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了解決偏遠(yuǎn)、無電地區(qū)的居民用電問題，國家投資建設(shè)了各種大型的光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，并在主干網(wǎng)絡(luò)或局域網(wǎng)中配置儲能系統(tǒng)，通過電池對光伏或風(fēng)力產(chǎn)生的電能進(jìn)行儲存。

儲能系統(tǒng)中所用的電池對溫度敏感，過低或過高的溫度都會影響電池的壽命和容量，因此儲能系統(tǒng)中通常都設(shè)計有溫控系統(tǒng)來維持電池溫度的恒定，目前常用的溫控系統(tǒng)包括具有加熱功能空調(diào)或熱交換器等，當(dāng)外部環(huán)境溫度較低時，利用電池內(nèi)存儲的電能發(fā)熱來維持環(huán)境溫度。對于寒冷地區(qū)而言，電池長期處于加熱保溫狀態(tài)，通過電加熱的方式會消耗大量儲存在電池中的電能，尤其在夜間用電高峰時段，這種矛盾最為明顯。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種用于維持儲能電池溫度恒定的儲熱系統(tǒng)。

本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于維持儲能電池溫度恒定的儲熱系統(tǒng)，包括

儲熱單元，儲熱單元可利用電池內(nèi)存儲的電能產(chǎn)生熱量，并可存儲熱量；

可隔熱的電池倉與儲熱倉，電池倉用于存儲電池，儲熱倉用于存儲儲熱單元；

以及連接電池倉與儲熱倉的風(fēng)道，空氣經(jīng)過風(fēng)道由電池倉流入儲熱倉內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱后的空氣再由風(fēng)道流入電池倉內(nèi)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，儲熱單元包括儲熱磚與發(fā)熱管，儲熱磚由混雜有金屬導(dǎo)熱粉末的混凝土制成，發(fā)熱管嵌入儲熱磚的內(nèi)部，并在儲熱磚的外部形成接線端子。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，儲熱單元包括鐵絲網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)包絡(luò)在儲熱磚的外側(cè)，并與儲熱磚導(dǎo)熱接觸。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，儲熱磚上設(shè)有若干貫通的通風(fēng)孔，發(fā)熱管穿插在風(fēng)道之間以形成連續(xù)的U型管。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，包括用于放置儲熱單元的儲熱柜，該儲熱柜可隔絕柜內(nèi)空間與外界的熱交換，儲熱柜上設(shè)有進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口，風(fēng)道包括連通出風(fēng)口與電池倉的熱空氣風(fēng)道，冷空氣由進(jìn)氣口流入儲熱柜，經(jīng)過儲熱單元加熱后由熱空氣風(fēng)道流入電池倉內(nèi)。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，儲熱柜的內(nèi)壁上設(shè)有隔熱板，且隔熱板朝向儲熱柜內(nèi)部空間的一側(cè)設(shè)有反光層，進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口分別設(shè)于儲熱柜的底部與頂部，若干儲熱單元層疊放置，儲熱單元上設(shè)有豎直貫通的通風(fēng)孔。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，包括用于放置電池的電池柜，該電池柜包括柜體、風(fēng)罩與主風(fēng)扇，柜體內(nèi)設(shè)有用于存放電池的腔體，柜體的不同側(cè)面分別為進(jìn)風(fēng)面與出風(fēng)面，風(fēng)罩進(jìn)風(fēng)口完全覆蓋出風(fēng)面，出風(fēng)口設(shè)有主風(fēng)扇，主風(fēng)扇用于形成貫通整個腔體的氣流。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，柜體的前側(cè)面為進(jìn)風(fēng)面，后側(cè)面為出風(fēng)面，電池層疊擱置在支撐件上，相鄰電池之間設(shè)有供氣流通過的間隙，電池上還設(shè)有通風(fēng)孔，通風(fēng)孔沿氣流流動的方向貫穿電池。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，包括集裝箱，集裝箱的內(nèi)部空間通過一隔熱板分隔成的電池倉與儲熱倉，風(fēng)道貫通隔熱板，風(fēng)道包括分別設(shè)于隔熱板頂部與底部的熱空氣風(fēng)道與冷空氣風(fēng)道，熱、冷空氣風(fēng)道內(nèi)均設(shè)有風(fēng)扇。

作為上述方案的進(jìn)一步改進(jìn)方式，包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)可監(jiān)測環(huán)境溫度、光照強(qiáng)度、電池倉溫度與儲熱倉溫度，并可基于環(huán)境溫度，光照強(qiáng)度調(diào)節(jié)儲熱單元內(nèi)的儲熱量，以及基于電池倉溫度調(diào)節(jié)儲熱倉向電池倉傳遞的熱量。

本實用新型的有益效果是：

可將白天多余的電能轉(zhuǎn)換為熱能儲存在儲熱單元內(nèi)，在電池倉溫度低于設(shè)定溫度時通過儲熱單元向電池倉供熱，無需消耗電池內(nèi)存儲的電能，提高了儲能系統(tǒng)的可用電量，降低了儲能系統(tǒng)的運行成本。

本實用新型優(yōu)選將集裝箱分隔為儲熱倉與電池倉，可以降低換熱過程中的漏熱，提高換熱效率，系統(tǒng)的維護(hù)也更加方便。

本實用新型優(yōu)選還設(shè)有控制系統(tǒng)，既可以監(jiān)測電池倉溫度，根據(jù)電池的溫度控制上述電池柜內(nèi)、風(fēng)道內(nèi)風(fēng)扇的啟閉與轉(zhuǎn)速，保證電池溫度的恒定，同時還可監(jiān)測環(huán)境溫度，光照強(qiáng)度與儲熱倉溫度，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度的變化，自動預(yù)估漏熱量，及時預(yù)判和調(diào)整儲熱單元的加熱功率和加熱時長，保證儲能系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)所需的熱量，使熱能利用更加合理和充分。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)一步說明。

圖1是本實用新型一個實施例的俯視圖；

圖2是本實用新型一個實施例的立體示意圖；

圖3是本實用新型儲熱單元一個實施例的立體示意圖；

圖4是本實用新型儲熱單元一個實施例的分解示意圖；

圖5是本實用新型儲熱柜一個實施例的立體示意圖；

圖6是本實用新型儲熱柜一個實施例的分解示意圖；

圖7是本實用新型儲熱單元堆疊的立體示意圖；

圖8是本實用新型電池柜一個實施例的立體示意圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合實施例和附圖對本實用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整的描述，以充分地理解本實用新型的目的、方案和效果。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。

需要說明的是，如無特殊說明，當(dāng)某一特征被稱為“固定”、“連接”在另一個特征，它可以直接固定、連接在另一個特征上，也可以間接地固定、連接在另一個特征上。此外，本實用新型中所使用的上、下、左、右等描述僅僅是相對于附圖中本實用新型各組成部分的相互位置關(guān)系來說的。

此外，除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例，而不是為了限制本實用新型。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的組合。

參照圖1、圖2，分別示出了本實用新型一個實施例的俯視圖與立體示意圖，圖1、圖2中均隱藏了倉頂部分。本實用新型的基本構(gòu)思是將電池放置在隔熱的電池倉內(nèi)，同時設(shè)置一隔熱的儲熱倉，儲熱倉內(nèi)放置有若干儲熱單元，該儲熱單元在白天（用電低谷期，同時環(huán)境溫度較高）可將電池內(nèi)存儲的多余電能轉(zhuǎn)化為熱量，并對熱量進(jìn)行存儲，而在夜晚時（用電高峰期，同時環(huán)境溫度較低）再將儲熱單元內(nèi)的熱量釋放至電池倉內(nèi)，無需消耗電池內(nèi)存儲的電能。

如圖所示，本實用新型優(yōu)選在集裝箱100內(nèi)設(shè)置電池倉與儲熱倉，集裝箱作為一種成熟的存儲結(jié)構(gòu)可以較為方便的進(jìn)行轉(zhuǎn)運，適合于偏遠(yuǎn)地區(qū)的移動式儲能，同時在集裝箱的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造也能大幅度減少生產(chǎn)加工的工作量與工作耗時，更具有實用性，當(dāng)然，本實用新型也可以在房屋內(nèi)設(shè)置電池倉與儲熱倉。為滿足隔熱要求，集裝箱的側(cè)壁上均設(shè)有保溫層。

集裝箱100內(nèi)通過一隔熱板110分隔成上述的電池倉101與儲熱倉102，電池倉101與儲熱倉102通過分倉設(shè)計同處于一個集裝箱內(nèi)，既便于維護(hù)，又縮短了換熱路徑，有助于減少換熱過程中的熱量損失。電池與儲熱單元分別通過電池柜200與儲熱柜300存放在電池倉101與儲熱倉102內(nèi)，隔熱板110上設(shè)有連接電池倉與儲熱倉的風(fēng)道，空氣經(jīng)過風(fēng)道由電池倉101流入儲熱倉102內(nèi)進(jìn)行加熱，加熱后的空氣再由風(fēng)道流入電池倉101內(nèi)以維持倉內(nèi)溫度的恒定。

此外，集裝箱上設(shè)有通向電池倉101與儲熱倉102的倉門，以及吊裝結(jié)構(gòu)，該吊裝結(jié)構(gòu)可以配合起重設(shè)備實現(xiàn)集裝箱的轉(zhuǎn)運。

以下對各組件進(jìn)行具體說明。

參照圖3、圖4，分別示出了本實用新型儲熱單元一個實施例的立體示意圖與分解示意圖，包括儲熱磚410、發(fā)熱管420、鐵絲網(wǎng)430與角鐵440。

儲熱磚410作為儲熱單元的主體結(jié)構(gòu)，由混雜有金屬導(dǎo)熱粉末的混凝土制成，具體是將水泥、金屬粉末、沙子、砂石按照一定比例混合均勻，然后倒入模具中固化成型，其中砂石直徑優(yōu)選不大于10cm。儲熱磚所用的材料非常容易獲取，加工工藝簡單，生產(chǎn)成本低廉，適合偏遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)戶冬季的儲熱需要；同時儲熱磚由混凝土制成，磚體自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，結(jié)合混雜在混凝土內(nèi)的金屬導(dǎo)熱粉末可以將發(fā)熱管420發(fā)出的熱量擴(kuò)散至整個磚體，在不影響儲熱的前提下能夠有效的提升儲熱單元的使用壽命。

發(fā)熱管420嵌入在儲熱磚410的內(nèi)部，可以利用電能產(chǎn)生熱量，熱量可傳遞至儲熱磚410進(jìn)行存儲，本實施例中發(fā)熱管420優(yōu)選采用電阻式發(fā)熱管，發(fā)熱管的兩端在儲熱磚410的外部形成接線端子4201，用于外接電力，同時發(fā)熱管420的外側(cè)優(yōu)選還設(shè)有螺旋式翅片（圖中未示出），該螺旋式翅片可以增加發(fā)熱管的散熱效率，減少升溫的時間，提高儲熱單元的溫度均勻性。

儲熱磚410上設(shè)有若干的通風(fēng)孔4101，用于供冷空氣經(jīng)過帶走磚體的熱量，實現(xiàn)儲熱磚410的快速放熱。本實施例中通風(fēng)孔4101連接儲熱磚410的前、后表面，并逐排分布，發(fā)熱管420則穿插在通風(fēng)孔4101之間以形成連續(xù)的U型管，保證發(fā)熱管均勻分布在儲熱磚410的內(nèi)部。

儲熱磚410的外側(cè)包絡(luò)有鐵絲網(wǎng)430，具體是位于儲熱磚410的前、后兩側(cè)，并與儲熱磚導(dǎo)熱接觸。鐵絲網(wǎng)430一方面可以提高儲熱單元的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，另一方面也可以通過自身的導(dǎo)熱，進(jìn)一步提高儲熱單元的溫度均勻性。

角鐵440固定在儲熱磚410左右兩側(cè)，具體是通過其一側(cè)壁預(yù)埋在儲熱磚410內(nèi)，另一側(cè)壁形成突出于儲熱磚410前側(cè)的支撐肋，該支撐肋可以在兩塊儲熱磚410層疊擺放時在通風(fēng)孔的出口處形成通風(fēng)間隙，避免對通風(fēng)造成阻礙。

此外，儲熱單元還包括溫度開關(guān)（未示出）與溫度傳感器（未示出），溫度傳感器用于監(jiān)測儲熱磚的溫度，在儲熱磚的溫度到達(dá)或者低于設(shè)定溫度時觸發(fā)溫度開關(guān)，停止或者啟動發(fā)熱管，將儲熱磚內(nèi)存儲的熱量維持在設(shè)定范圍之內(nèi)。

儲熱單元可以直接放置在儲熱倉內(nèi)，然而這種方式對儲熱倉的隔熱性能具有較高的要求，同時儲熱單元還會對倉內(nèi)空氣進(jìn)行加熱，造成熱量的損失，因此本實用新型中優(yōu)選通過儲熱柜300存放儲熱單元，該儲熱柜可隔絕柜內(nèi)空間與外界的熱交換，其上還設(shè)有進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口，其中出風(fēng)口通過風(fēng)管與與電池倉連通，保證加熱后的空氣直接送往電池倉，最大化的避免熱量出現(xiàn)損失。

參照圖5、圖6，示出了本實用新型儲熱柜一個實施例的立體示意圖與分解示意圖，包括柜體310、柜門320與隔熱板330。

柜體310為多塊柜壁圍繞形成的矩形柜體結(jié)構(gòu)，柜體的前側(cè)面上設(shè)有一供儲熱單元400進(jìn)出的開口，柜門320則用于開啟/關(guān)閉開口，其與柜體之間形成一容物腔，儲熱單元400層疊放置在容物腔內(nèi)，接線端子優(yōu)選朝向開口，便于接線。柜體310的頂部設(shè)有所述出風(fēng)口，底部設(shè)有所述進(jìn)風(fēng)口（未示出），以適應(yīng)冷空氣與熱空氣的分布情況，本實用新型中進(jìn)風(fēng)口設(shè)有通風(fēng)用自垂百葉，在不進(jìn)風(fēng)時可以封閉進(jìn)風(fēng)口。

為保證儲熱柜的隔熱性能，本實用新型了設(shè)計了多種隔熱結(jié)構(gòu)，包括設(shè)置在柜體310與柜門320的內(nèi)側(cè)壁上的隔熱板330，當(dāng)柜門320封閉開口時隔熱板330圍繞在容物腔的四周，以隔絕容物腔與外界的熱交換，本實施例中隔熱板330優(yōu)選由微孔隔熱板與陶瓷纖維板復(fù)合而成，當(dāng)然其還可以采用其它公知的材料制成。

同時，儲熱單元400與柜體310、柜門320之間間隔有隔熱間隙，優(yōu)選的，隔熱間隙為20~30mm，其可以使儲熱單元400不與柜體310、柜門320接觸，利用空氣的低導(dǎo)熱特性降低儲熱單元400向柜體的傳熱，從而避免熱量損失。具體的，柜體310的側(cè)壁上設(shè)有若干的限位架340，該限位架突出于柜體內(nèi)壁一定距離，當(dāng)儲熱單元400放置在容物腔內(nèi)時限位架340與儲熱單元400的側(cè)邊抵持以形成隔熱間隙。

此外，隔熱板330在朝向容物腔的一側(cè)設(shè)有反光層，該反光層可以降低儲熱單元向柜體的輻射傳熱，進(jìn)一步減少熱量損失。

參照圖7，示出了儲熱單元堆疊的立體示意圖，儲熱單元400沿豎直方向逐層堆疊，上一儲熱單元400擱置在下一儲熱單元400的角鐵440上以形成通風(fēng)間隙，該間隙可以保證氣流能夠逐一的經(jīng)過各儲熱單元400。

同樣的，電池也可以直接堆疊在電池倉內(nèi)，由于電池的堆疊密度較高，這種方式難以實現(xiàn)保證電池溫度的均一性，基于此，本實施例優(yōu)選通過電池柜200存放電池。參照圖8，示出了本實用新型電池柜一個實施例的立體示意圖，電池柜包括柜體210、風(fēng)罩220、主風(fēng)扇230與控制模組240。

本實施例中柜體210優(yōu)選為框架結(jié)構(gòu)，具體是由多根豎直立柱2110以及設(shè)于立柱2110間的多根橫柱2120所組成的矩形箱體結(jié)構(gòu)，其中立柱2110與橫柱2120圍繞形成用于存放電池500的腔體，橫柱2120沿豎直方向分布，電池500擱置在橫柱2120之上，且相鄰電池之間形成供氣流通過的間隙，進(jìn)一步的，電池500之上也設(shè)有供氣流通過的間隙。

柜體210的前后左右各側(cè)面均為敞開設(shè)計，且敞開部分的面積不小于腔體的截面積，保證腔體內(nèi)部的各處電池500均有氣流通過。為對應(yīng)電池間以及電池內(nèi)的通風(fēng)間隙，柜體210的前側(cè)面為進(jìn)風(fēng)面，后側(cè)面為出風(fēng)面，當(dāng)然，柜體210的左右側(cè)壁也可以作為進(jìn)風(fēng)面以增加風(fēng)量。

風(fēng)罩220設(shè)于柜體210的背側(cè)，與柜體210連接以形成風(fēng)道，風(fēng)罩220可以是一個整體的風(fēng)罩，也可以是多個風(fēng)罩的組合，風(fēng)罩內(nèi)風(fēng)道的進(jìn)風(fēng)口均應(yīng)完全覆蓋出風(fēng)面，如此當(dāng)風(fēng)道出風(fēng)口處的主風(fēng)扇230啟動時，氣流將均勻貫通整個腔體，保證電池溫度的均一性。

優(yōu)選的，風(fēng)罩220的出風(fēng)口設(shè)于柜體210的頂部，為彌補(bǔ)下方風(fēng)量的不足，柜體210的下方還設(shè)有輔助風(fēng)扇（圖中未示出），該輔助風(fēng)扇可與主風(fēng)扇同時向外抽風(fēng)。

此外，本實施例中優(yōu)選設(shè)有多組主風(fēng)扇230，每一組主風(fēng)扇230包括兩個風(fēng)扇，各組主風(fēng)扇可獨立啟閉與調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，并分別與下方的控制模組240相關(guān)聯(lián)，通過控制模組內(nèi)部的溫度傳感器實時監(jiān)控電池溫度，并根據(jù)電池的溫度對主風(fēng)扇的開啟數(shù)量以及轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)，如此可以實現(xiàn)主風(fēng)扇的差異化控制，降低對能源的損耗。

控制模組240設(shè)于柜體210的下方，模組的前側(cè)面（對應(yīng)柜體的前側(cè)面）設(shè)有若干通風(fēng)孔，后部則設(shè)有上述的輔助風(fēng)扇。

圖中各箭頭表示氣流的流動方向，如圖所示，各電池處的箭頭朝內(nèi)（為便于識圖，僅在裝置的外側(cè)示出了箭頭，實際上各電池均可以進(jìn)風(fēng)），表示空氣從各個電池處全面進(jìn)入腔體內(nèi)部。主風(fēng)扇與輔助風(fēng)扇處的箭頭朝外，表示氣流流經(jīng)各電池后從該兩處風(fēng)扇流出。由于氣流可以均勻的流經(jīng)各電池，故可以有效的保證電池組內(nèi)部溫度的均一性。

參照圖2，本實用新型的風(fēng)道包括分別設(shè)于隔熱板110頂部與底部的熱空氣風(fēng)道與冷空氣風(fēng)道，其中熱空氣風(fēng)道包括連通儲熱柜出風(fēng)口與電池倉的風(fēng)管120（圖中僅示出了風(fēng)管在電池倉內(nèi)的部分），冷空氣風(fēng)道包括回風(fēng)道130。熱、冷空氣風(fēng)道內(nèi)均設(shè)有風(fēng)扇，該風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速可根據(jù)電池倉內(nèi)的溫度而智能調(diào)節(jié)。

本實用新型還設(shè)有控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)既可以監(jiān)測電池倉溫度，根據(jù)電池的溫度控制上述電池柜內(nèi)、風(fēng)道內(nèi)風(fēng)扇的啟閉與轉(zhuǎn)速，保證電池溫度的恒定，同時還可監(jiān)測環(huán)境溫度，光照強(qiáng)度與儲熱倉溫度，根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境溫度的變化，自動預(yù)估漏熱量，及時預(yù)判和調(diào)整儲熱單元的加熱功率和加熱時長，保證儲能系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)所需的熱量，使熱能利用更加合理和充分。

以上是對本實用新型的較佳實施進(jìn)行了具體說明，但本實用新型創(chuàng)造并不限于所述實施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本實用新型精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。