Page 15 - 电力与能源2023年第二期

张建府：储能电站集中式液冷换热方案设计及控制策略 109

箱的方式。一个典型的 100 MW/100 MWh 容量 体，然后进入风冷空气侧换热器被强制冷却，再经
的储能电站，现场约有 40 个集装箱，储能系统集 电子膨胀阀节流后进入管壳式换热器（对外输出
成商通常会配套 40 套液冷装置来匹配相应的集 冷量给闭式水），最后再回到螺杆压缩机入口，继
装箱。这种设计方案需要使用大量的液冷系统设 续下一次循环。
备，包括数量众多的压缩机动设备，不利于设备的 制热循环：螺杆压缩机→水侧换热器→电子

大型化、集中化管理，与常规电站的大型化、集中 膨胀阀→空气侧换热器。
化设计原则不匹配，也不利于电站的无人值守运 制冷剂进入螺杆压缩机被压缩为高温高压气
维管理。 体，气体经四通阀进入管壳式换热器被冷却（对外
本文以整个储能电站为对象来考虑电站的集 输出热量给闭式水），再经电子膨胀阀节流，进入

中液冷系统方案设计，创新性地采用压缩冷水机 风冷换热器吸收环境热量，汽化后被螺杆压缩机
组及闭式水循环组合成集中式液冷换热系统，可 吸入，完成一个循环。
通过调节闭式水温度和进入每个集装箱的闭冷水 （2）闭式水循环系统。从压缩冷水机组水侧
流量的方式稳定控制电池模块的温度，系统调节 换热器出口流出的闭式水，通过循环水泵输送至
方便灵活，运行可靠。 各电池集装箱，在每个集装箱入口支路管道上设
本设计方案包含了压缩冷水机组和闭式水循 置入口三通阀，以便根据每个集装箱不同的运行

环系统，可适用于多种不同形式的电池内部液冷 负荷来调节进入各个集装箱的闭式水流量。
换热设计，如管板式、浸入式等换热方式。 闭式水循环系统示意见图 2。
（1）压缩冷水机组。压缩冷水机组采用螺杆
压缩机、空气侧换热器、电子膨胀阀、水侧换热器
组成一个循环回路，制冷剂可以根据电池运行温

度范围进行选择，如常用的 R22 制冷剂。螺杆压
缩机可根据现场实际需要的容量进行选型。空气
侧换热器采用翅片管（制冷剂走管道）机械强制风
冷方式，使用风扇进行强制冷却。水侧换热器采 图 2 闭式水循环系统示意
用管壳式换热器，制冷剂走管程，闭式水走壳程。 本方案的主要优势如下。
压缩冷水机组示意如图 1 所示。 （1）可根据储能电站的容量规模、环境气候条
件等进行量身定制。
（2）方便大型化、集中化布置，降低成本。

（3）采用风冷方式对压缩冷水机组的制冷剂
进行冷却，可节约用水，不受水源限制。
（4）系统设备数量少，运行可靠性高。
（5）运行控制简单，温度调节灵活方便。
（6）组成系统的关键动设备为螺杆压缩机。
该设备工业应用广泛，技术成熟可靠，运行寿命

长，运维简单，成本低。
图 1 压缩冷水机组示意
2 温度控制策略
制冷循环：螺杆压缩机→空气侧换热器→电
子膨胀阀→水侧换热器。 储能系统温度控制策略包括制冷循环和制热
制冷剂进入螺杆压缩机被压缩为高温高压气 （下转第 156 页）