[發(fā)明專利]一種箱式儲能系統(tǒng)熱設計方法

在審

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• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112131801A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 馬娟維;高建強;張育華;楊寶峰;劉巍
• 申請（專利權）人: 北京雙登慧峰聚能科技有限公司;雙登集團股份有限公司
• 主分類號: G06F30/28
• 分類號: G06F30/28;G06F119/08
• 代理公司: 常州唯思百得知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32325
• 代理人: 周穎潔

本發(fā)明涉及熱仿真技術領域，特別涉及一種箱式儲能系統(tǒng)熱設計方法。該方法包括：熱源計算、系統(tǒng)分析、幾何建模、參數(shù)設定、網(wǎng)格劃分和仿真計算、解析仿真數(shù)據(jù)等。本發(fā)明通過傳熱學理論計算和儲能系統(tǒng)實際應用所需環(huán)境的分析，做出初步熱設計方案，在軟件仿真的幫助下，根據(jù)運行仿真數(shù)據(jù)，有針對性的調(diào)整設計參數(shù)，使設計更貼近實際應用，最終得到合適的設計方案。實現(xiàn)箱式儲能系統(tǒng)的可靠性熱分析，使用此方法可極大提高箱式儲能系統(tǒng)的設計效率和結(jié)構(gòu)優(yōu)化。

技術領域

本發(fā)明涉及熱仿真技術領域，特別涉及一種箱式儲能系統(tǒng)熱設計方法。

背景技術

隨著新能源行業(yè)的蓬勃發(fā)展，配合風光發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化應用，越來越多的箱式儲能系統(tǒng)投入使用；而基于系統(tǒng)能量密度要求越來越高，項目所處環(huán)境又基本在室外，散熱問題已經(jīng)成為制約系統(tǒng)技術進步的因素之一。對箱式儲能系統(tǒng)在設計階段進行熱分析，可以獲得一定工作狀態(tài)下的電池組、儲能設備、箱內(nèi)環(huán)境等的溫度場分布等特征參數(shù)，提供風機、空調(diào)、風道等溫度氣流調(diào)節(jié)設施的設計依據(jù)，為系統(tǒng)的設置和改進提供指導和理論依據(jù)，同時也是一種科學、經(jīng)濟的技術方法。現(xiàn)有箱式儲能設備大多只考慮箱內(nèi)系統(tǒng)本身設備的總發(fā)熱并加空調(diào)制冷，極少綜合分析外部環(huán)境和系統(tǒng)換熱，以及內(nèi)部氣流流動對儲能系統(tǒng)整體的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種箱式儲能系統(tǒng)熱設計方法。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是：一種箱式儲能系統(tǒng)熱設計方法，該方法包括：熱源計算、系統(tǒng)分析、幾何建模、參數(shù)設定、網(wǎng)格劃分和仿真計算、解析仿真數(shù)據(jù)等；其特征在于:具體包含以下步驟：

步驟1：針對儲能系統(tǒng)特點，對箱內(nèi)設備進行發(fā)熱量(W)計算，確定熱源；

步驟2：根據(jù)系統(tǒng)外觀及安裝環(huán)境，進行箱體內(nèi)外壁面黑度(ε)、外壁面照度(Qsun)設定；

步驟3：根據(jù)箱體壁面材料及結(jié)構(gòu)計算綜合導熱系數(shù)值(h_總)；

步驟4：在計算程序中輸入箱體尺寸、導熱系數(shù)、設備發(fā)熱量、黑度等參數(shù)，計算箱式儲能系統(tǒng)需要的散熱量；

步驟5：根據(jù)每個熱源自身的散熱設計情況，分為輻射散熱、自然對流散熱、強制對流散熱等類型；分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為傳熱學模型，作為熱分析設計輸入；

步驟6：建立幾何模型，獲得系統(tǒng)箱體及各設備模型參數(shù)，設置箱體進出風口位置及大小；

步驟7：根據(jù)實際工況，對箱式儲能系統(tǒng)進行物理參數(shù)設置，包括施加溫度載荷、邊界條件設置、流體模型選擇等；

步驟8：運行CFD軟件對幾何模型進行網(wǎng)格劃分；

步驟9：運行CFD軟件進行仿真計算，輸出；

步驟10：對仿真結(jié)果進行分析，如系統(tǒng)內(nèi)溫度場分布滿足運行要求，則熱設計可行，輸出熱分析報告；如系統(tǒng)內(nèi)溫度場分布不滿足運行要求，箱式系統(tǒng)中存在熱集中，則調(diào)整制冷量、風口或風道形式等模型參數(shù)，重復步驟6-9，直至仿真結(jié)果滿足要求。

進一步的，所述幾何建模包括對箱體、電池組、儲能設備、通風孔、空調(diào)、風機等進行建模。

進一步的，所述箱式包括機柜式、集裝箱式。

進一步的，所述儲能系統(tǒng)由電池組、控制單元、能量轉(zhuǎn)換設備、配電設備等組成。

進一步的，所述步驟1中，W＝I²R；其中I指設備的運行電流，R指設備內(nèi)阻。

進一步的，所述步驟2中，Qsun＝光照強度I₀×吸收率α×光照面積A；根據(jù)系統(tǒng)安裝位置的經(jīng)緯度和箱體尺寸，確定箱體外壁面照度(Qsun)；根據(jù)箱體外觀顏色及粗糙度，確定箱體內(nèi)外壁面黑度(ε)。