风力发电用风电变桨系统的电池箱及其温控方法
风力发电用风电变桨系统的电池箱及其温控方法
【技术领域】
[0001]本发明属于风力发电风电变桨系统，具体地说，涉及一种风力发电用风电变桨系统的电池箱及其温控方法。
【背景技术】
[0002]电力是日常生产和生活中不可缺少的能量形式。传统的火力发电不但要消耗大量的化石资源，而且会排放大量的温室气体；核能发电虽然不排放温室气体，但非常危险，一旦出事故，就会对环境造成不可逆转的破坏，所以各国近年来都在大力发展以风力发电为代表清洁能源。
[0003]变桨系统是风机整机内的重要部件，它的作用是通过调整风机桨叶的迎风角度以改变轮毂的转速，在平时可以优化风机整机的发电效率，如果风机发生部件故障或者风速过快，其又可以利用失速原理使桨叶达到顺桨位置而停机，从而避免飞车事故。变桨系统的后备电源(电池)安装在电池箱内，但是因为变桨系统经常运行在户外温度恶劣的条件下，电池在低温或者高温下工作容易发生故障，而且对电池寿命的影响很大因此需要对电池箱的温度进行控制。
[0004]在风力发电机组的运行过程中，机组的故障是影响机组可利用率的关键因素，而且风力发电机组一般安装在野外，环境恶劣，给机组的维修带来了极大的困难。高空作业也增加的维修的难度，因此降低机组的故障率是保证风力发电厂效益的重点工作。风力发电机组的故障中由电器原因造成的占很大比重，因此需要采取可靠的技术来降低机组的故障隐患。
[0005]在现有技术中，通常采用加热器进行加热，采用箱体本体散热或者风扇以及半导体制冷器的方式进行散热。采用加热器进行加热，如果加热器控制回路失效或者加热器损坏的话，会导致加热器不能工作或者一直工作情况发生，有很大隐患。采用箱体本体散热则散热效果不理想，在高温环境下散热效果达不到预期要求；风扇散热会使柜体的密封性降低，导致灰尘进入箱体，容易造成故障；半导体散热技术时最新的散热技术，但是半导体制冷器相对体积比较大，而且半导体制冷器作为一种电器，本身会存在一定的故障率。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种风力发电用风电变桨系统的电池箱及其温控方法，通过相变材料实现电池箱的无源储热制冷，降低了电能的消耗，材料和柜体本身免维护，达到了节能、提高提高蓄电池可靠性及延长寿命的目的。该电池箱仅靠箱体本身对蓄电池进行保护，符合机柜产品的通用条件、防护等级等要求。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，采用相变材料作为风电变桨系统电池箱的温控材料，所述相变材料封装于一封装体内并安装在电池箱内；所述相变材料为多种有不同相变温度的相变材料，相变温度特性为一个要求的范围值，以实现柜内的制冷和储热两个功能。
[0008]所述电池箱采用具有隔热涂层的柜体壁，并设计有隔热保温层。
[0009]根据风电变桨系统用电池箱内的电池配置，计算出柜内发热功率，并根据风电变桨系统相变材料电池箱的应用环境和该电池箱内的电池的体积确定所使用的相变材料的使用比例和重量。
[0010]储热用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为8-13°C ;制冷用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为18-32 °C。
[0011]一种风力发电用风电变桨系统的电池箱，所述电池箱，包括:
[0012]一箱体，该箱体内设置温控装置；
[0013]相变材料封装体，所述封装体具有一高分子材料封闭外壳，该封装体内装设相变材料；该相变材料封装体装设于箱体内。
[0014]所述箱体内壁使用高性能的隔热材料涂层和高性能隔热材料组成的保温层。
[0015]所述电池箱内有用于安装相变材料和电池的支架。
[0016]本发明的有益效果是:通过相变材料实现无源的温度控制(制冷、储热)，材料和柜体本身免维护，达到了节能、提高蓄电池可靠性及延长其寿命目的。该电池箱仅靠柜体本身对内部的蓄电池进行保护，符合机柜产品的通用技术条件、防护等级要求。
【附图说明】
[0017]图1是本发明【具体实施方式】中电池箱的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明:
[0019]如图1所示，本发明的风力发电用风电变桨系统的电池箱，所述电池箱，包括:一箱体1，该箱体内设置温控装置(图中未示)；相变材料封装体2，所述封装体具有一高分子材料封闭外壳，该封装体内装设相变材料；该相变材料封装体装设于箱体内。所述箱体I内壁使用高性能的隔热材料涂层和高性能隔热材料组成的保温层3。所述电池箱内有用于安装相变材料和电池的支架(图中未示)。
[0020]所述风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，采用相变材料作为风电变桨系统电池箱的温控材料，所述相变材料封装于一封装体内并安装在电池箱内；所述相变材料为多种有不同相变温度的相变材料，相变温度特性为一个要求的范围值，以实现柜内的制冷和储热两个功能。
[0021]所述电池箱采用具有隔热涂层的柜体壁，并设计有隔热保温层。
[0022]根据风电变桨系统用电池箱内的电池配置，计算出柜内发热功率，并根据风电变桨系统相变材料电池箱的应用环境和该电池箱内的电池的体积确定所使用的相变材料的使用比例和重量。
[0023]储热用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为8-13°C ;制冷用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为18-32 °C。
[0024]如P CM Energy P.Ltd公司的S系列相变储能产品，相变温度从低温零下至零上50摄氏度均有对应材料。电池性能受温度影响较大，低温时，不能充分放电，高温时影响电池寿命。当温度过高或过低时，相变材料起到改善电池箱温度的作用。
[0025]例如电池箱内发热元器件主要是电池、充电板。在充电过程中，柜内发热量(充电状态)为30W(发热量可仿真)，当热损耗为30W时，电池箱内环境温升为5K左右。当风场环境温度达到45摄氏度时，加上温升，柜体内温度可达到50摄氏度或者更高。使用溶解点为48摄氏度，潜伏热值260JOules/g的相变材料，即可将电池箱内温度降低。
[0026]风电用相变材料温控电池箱采用具有隔热涂层和隔热保温层的双重隔热作用的设计，实现箱体内外进行最小的热交换，从而可能实现箱内温度的稳定。
[0027]相变材料PCM(Phase Change Material)泛指有大量溶解潜热的物质，该物质在其典型溶解温度是可以用于被动存储和释放能量，因此具有广泛的商业应用价值。例如冰是普遍存在的相变材料，再溶解温度0°C时能够等温吸收或释放大量的能量。本发明采用有多种相变温度的相变材料，使混合后的相变材料对外体现的相变温度特性为一个宽的温度值。
[0028]影响风电用相变材料温控电池箱的箱体内温度的主要因素有环境温度、电池的功耗、相变材料的使用量、通风环境以及该箱体的体积和表面积。因此本发明的温控方法通过计算内部电池的发热功率，并根据箱体所处的外部环境条件，通过研宄使用环境下的相变材料PCM的用量与内部发热功率的关系、相变材料PCM的使用量与材料相变的时间关系、相变材料PCM的使用量与相变材料PCM温度高点的关系、已经多种相变温度相变材料混合时不同比例的综合特性，确定最佳的混合比例和重量。
[0029]风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法用于风力发电机组轮毂内，实现便捷可靠的温度控制，提高电池的使用寿命。该温控方法采用相变材料作为风机用变桨系统的电池箱的温控材料，该相变材料使用多种相变温度的相变材料进行搭配而成，从而实现相变材料表现出来的相变温度为一个比较宽的范围值。相变材料被封装在一个高分子封装体内。首先计算内部电池的发热功率，并根据箱体所处的外部环境条件，通过研宄使用环境下的相变材料PCM的用量，然后选用合适数量的封装体。封装体装设与所述风机用变桨系统相变材料温控电池箱的内部侧壁以及箱内的其他合适位置。该风机用变桨系统相变材料温控电池箱采用有隔热涂层的外壳，并且设计有高隔热能力的保温层，从而尽可能的降低环境温度的变化对电池箱内温度的影响。
[0030]综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，其特征在于，采用相变材料作为风电变桨系统电池箱的温控材料，所述相变材料封装于一封装体内并安装在电池箱内；所述相变材料为多种有不同相变温度的相变材料，相变温度特性为一个要求的范围值，以实现柜内的制冷和储热两个功能。2.根据权利要求1所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，其特征在于，所述电池箱采用具有隔热涂层的柜体壁，并设计有隔热保温层。3.根据权利要求2所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，其特征在于，根据风电变桨系统用电池箱内的电池配置，计算出柜内发热功率，并根据风电变桨系统相变材料电池箱的应用环境和该电池箱内的电池的体积确定所使用的相变材料的使用比例和重量。4.根据权利要求1所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，其特征在于，储热用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为8-13°C ;制冷用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为 18-32。。。5.一种风力发电用风电变桨系统的电池箱，其特征在于，所述电池箱，包括: 一箱体，该箱体内设置温控装置； 相变材料封装体，所述封装体具有一高分子材料封闭外壳，该封装体内装设相变材料；该相变材料封装体装设于箱体内。6.根据权利要求5所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱，其特征在于，所述箱体内壁使用高性能的隔热材料涂层和高性能隔热材料组成的保温层。7.根据权利要求5所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱，其特征在于，所述电池箱内有用于安装相变材料和电池的支架。
【专利摘要】本发明公开了一种风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，采用相变材料作为风力发电机组变桨系统相变材料温控电池箱的温控材料，所述相变材料被封装为一个封装体，该封装体装设在风力发电机组变桨系统相变材料温控电池箱内；其中相变材料使用多种相变温度的相变材料进行搭配而成，从而实现相变材料表现出来的相变温度为一个比较宽的范围值。本发明通过相变材料实现了电池箱的无源制冷储热，降低了电能的消耗。材料和柜体本身免维护，达到了节能、提高蓄电池可靠性及延长其寿命、降低了变桨系统的故障率，提高了风力发电机组的可利用率，降低了风力发电机组的维护成本。该电池箱仅靠柜体本身对内部的蓄电池进行保护，符合机柜产品的通用技术条件、防护等级要求。
【IPC分类】H01M10/613, H01M10/659, H01M2/10, H01M10/615
【公开号】CN104900826
【申请号】CN201510190473
【发明人】张振莹, 马治合
【申请人】天津瑞能电气有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月21日
【技术领域】
[0001]本发明属于风力发电风电变桨系统，具体地说，涉及一种风力发电用风电变桨系统的电池箱及其温控方法。
【背景技术】
[0002]电力是日常生产和生活中不可缺少的能量形式。传统的火力发电不但要消耗大量的化石资源，而且会排放大量的温室气体；核能发电虽然不排放温室气体，但非常危险，一旦出事故，就会对环境造成不可逆转的破坏，所以各国近年来都在大力发展以风力发电为代表清洁能源。
[0003]变桨系统是风机整机内的重要部件，它的作用是通过调整风机桨叶的迎风角度以改变轮毂的转速，在平时可以优化风机整机的发电效率，如果风机发生部件故障或者风速过快，其又可以利用失速原理使桨叶达到顺桨位置而停机，从而避免飞车事故。变桨系统的后备电源(电池)安装在电池箱内，但是因为变桨系统经常运行在户外温度恶劣的条件下，电池在低温或者高温下工作容易发生故障，而且对电池寿命的影响很大因此需要对电池箱的温度进行控制。
[0004]在风力发电机组的运行过程中，机组的故障是影响机组可利用率的关键因素，而且风力发电机组一般安装在野外，环境恶劣，给机组的维修带来了极大的困难。高空作业也增加的维修的难度，因此降低机组的故障率是保证风力发电厂效益的重点工作。风力发电机组的故障中由电器原因造成的占很大比重，因此需要采取可靠的技术来降低机组的故障隐患。
[0005]在现有技术中，通常采用加热器进行加热，采用箱体本体散热或者风扇以及半导体制冷器的方式进行散热。采用加热器进行加热，如果加热器控制回路失效或者加热器损坏的话，会导致加热器不能工作或者一直工作情况发生，有很大隐患。采用箱体本体散热则散热效果不理想，在高温环境下散热效果达不到预期要求；风扇散热会使柜体的密封性降低，导致灰尘进入箱体，容易造成故障；半导体散热技术时最新的散热技术，但是半导体制冷器相对体积比较大，而且半导体制冷器作为一种电器，本身会存在一定的故障率。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种风力发电用风电变桨系统的电池箱及其温控方法，通过相变材料实现电池箱的无源储热制冷，降低了电能的消耗，材料和柜体本身免维护，达到了节能、提高提高蓄电池可靠性及延长寿命的目的。该电池箱仅靠箱体本身对蓄电池进行保护，符合机柜产品的通用条件、防护等级等要求。
[0007]为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，采用相变材料作为风电变桨系统电池箱的温控材料，所述相变材料封装于一封装体内并安装在电池箱内；所述相变材料为多种有不同相变温度的相变材料，相变温度特性为一个要求的范围值，以实现柜内的制冷和储热两个功能。
[0008]所述电池箱采用具有隔热涂层的柜体壁，并设计有隔热保温层。
[0009]根据风电变桨系统用电池箱内的电池配置，计算出柜内发热功率，并根据风电变桨系统相变材料电池箱的应用环境和该电池箱内的电池的体积确定所使用的相变材料的使用比例和重量。
[0010]储热用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为8-13°C ;制冷用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为18-32 °C。
[0011]一种风力发电用风电变桨系统的电池箱，所述电池箱，包括:
[0012]一箱体，该箱体内设置温控装置；
[0013]相变材料封装体，所述封装体具有一高分子材料封闭外壳，该封装体内装设相变材料；该相变材料封装体装设于箱体内。
[0014]所述箱体内壁使用高性能的隔热材料涂层和高性能隔热材料组成的保温层。
[0015]所述电池箱内有用于安装相变材料和电池的支架。
[0016]本发明的有益效果是:通过相变材料实现无源的温度控制(制冷、储热)，材料和柜体本身免维护，达到了节能、提高蓄电池可靠性及延长其寿命目的。该电池箱仅靠柜体本身对内部的蓄电池进行保护，符合机柜产品的通用技术条件、防护等级要求。
【附图说明】
[0017]图1是本发明【具体实施方式】中电池箱的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明:
[0019]如图1所示，本发明的风力发电用风电变桨系统的电池箱，所述电池箱，包括:一箱体1，该箱体内设置温控装置(图中未示)；相变材料封装体2，所述封装体具有一高分子材料封闭外壳，该封装体内装设相变材料；该相变材料封装体装设于箱体内。所述箱体I内壁使用高性能的隔热材料涂层和高性能隔热材料组成的保温层3。所述电池箱内有用于安装相变材料和电池的支架(图中未示)。
[0020]所述风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，采用相变材料作为风电变桨系统电池箱的温控材料，所述相变材料封装于一封装体内并安装在电池箱内；所述相变材料为多种有不同相变温度的相变材料，相变温度特性为一个要求的范围值，以实现柜内的制冷和储热两个功能。
[0021]所述电池箱采用具有隔热涂层的柜体壁，并设计有隔热保温层。
[0022]根据风电变桨系统用电池箱内的电池配置，计算出柜内发热功率，并根据风电变桨系统相变材料电池箱的应用环境和该电池箱内的电池的体积确定所使用的相变材料的使用比例和重量。
[0023]储热用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为8-13°C ;制冷用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为18-32 °C。
[0024]如P CM Energy P.Ltd公司的S系列相变储能产品，相变温度从低温零下至零上50摄氏度均有对应材料。电池性能受温度影响较大，低温时，不能充分放电，高温时影响电池寿命。当温度过高或过低时，相变材料起到改善电池箱温度的作用。
[0025]例如电池箱内发热元器件主要是电池、充电板。在充电过程中，柜内发热量(充电状态)为30W(发热量可仿真)，当热损耗为30W时，电池箱内环境温升为5K左右。当风场环境温度达到45摄氏度时，加上温升，柜体内温度可达到50摄氏度或者更高。使用溶解点为48摄氏度，潜伏热值260JOules/g的相变材料，即可将电池箱内温度降低。
[0026]风电用相变材料温控电池箱采用具有隔热涂层和隔热保温层的双重隔热作用的设计，实现箱体内外进行最小的热交换，从而可能实现箱内温度的稳定。
[0027]相变材料PCM(Phase Change Material)泛指有大量溶解潜热的物质，该物质在其典型溶解温度是可以用于被动存储和释放能量，因此具有广泛的商业应用价值。例如冰是普遍存在的相变材料，再溶解温度0°C时能够等温吸收或释放大量的能量。本发明采用有多种相变温度的相变材料，使混合后的相变材料对外体现的相变温度特性为一个宽的温度值。
[0028]影响风电用相变材料温控电池箱的箱体内温度的主要因素有环境温度、电池的功耗、相变材料的使用量、通风环境以及该箱体的体积和表面积。因此本发明的温控方法通过计算内部电池的发热功率，并根据箱体所处的外部环境条件，通过研宄使用环境下的相变材料PCM的用量与内部发热功率的关系、相变材料PCM的使用量与材料相变的时间关系、相变材料PCM的使用量与相变材料PCM温度高点的关系、已经多种相变温度相变材料混合时不同比例的综合特性，确定最佳的混合比例和重量。
[0029]风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法用于风力发电机组轮毂内，实现便捷可靠的温度控制，提高电池的使用寿命。该温控方法采用相变材料作为风机用变桨系统的电池箱的温控材料，该相变材料使用多种相变温度的相变材料进行搭配而成，从而实现相变材料表现出来的相变温度为一个比较宽的范围值。相变材料被封装在一个高分子封装体内。首先计算内部电池的发热功率，并根据箱体所处的外部环境条件，通过研宄使用环境下的相变材料PCM的用量，然后选用合适数量的封装体。封装体装设与所述风机用变桨系统相变材料温控电池箱的内部侧壁以及箱内的其他合适位置。该风机用变桨系统相变材料温控电池箱采用有隔热涂层的外壳，并且设计有高隔热能力的保温层，从而尽可能的降低环境温度的变化对电池箱内温度的影响。
[0030]综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，相同领域内的有识之士可以在本发明的技术指导思想之内可以轻易提出其他的实施例，但这种实施例都包括在本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，其特征在于，采用相变材料作为风电变桨系统电池箱的温控材料，所述相变材料封装于一封装体内并安装在电池箱内；所述相变材料为多种有不同相变温度的相变材料，相变温度特性为一个要求的范围值，以实现柜内的制冷和储热两个功能。2.根据权利要求1所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，其特征在于，所述电池箱采用具有隔热涂层的柜体壁，并设计有隔热保温层。3.根据权利要求2所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，其特征在于，根据风电变桨系统用电池箱内的电池配置，计算出柜内发热功率，并根据风电变桨系统相变材料电池箱的应用环境和该电池箱内的电池的体积确定所使用的相变材料的使用比例和重量。4.根据权利要求1所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，其特征在于，储热用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为8-13°C ;制冷用相变材料，通过相变材料的搭配使用，使相变材料表现出来的相变温度特性为 18-32。。。5.一种风力发电用风电变桨系统的电池箱，其特征在于，所述电池箱，包括: 一箱体，该箱体内设置温控装置； 相变材料封装体，所述封装体具有一高分子材料封闭外壳，该封装体内装设相变材料；该相变材料封装体装设于箱体内。6.根据权利要求5所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱，其特征在于，所述箱体内壁使用高性能的隔热材料涂层和高性能隔热材料组成的保温层。7.根据权利要求5所述的风力发电用风电变桨系统的电池箱，其特征在于，所述电池箱内有用于安装相变材料和电池的支架。
【专利摘要】本发明公开了一种风力发电用风电变桨系统的电池箱的温控方法，采用相变材料作为风力发电机组变桨系统相变材料温控电池箱的温控材料，所述相变材料被封装为一个封装体，该封装体装设在风力发电机组变桨系统相变材料温控电池箱内；其中相变材料使用多种相变温度的相变材料进行搭配而成，从而实现相变材料表现出来的相变温度为一个比较宽的范围值。本发明通过相变材料实现了电池箱的无源制冷储热，降低了电能的消耗。材料和柜体本身免维护，达到了节能、提高蓄电池可靠性及延长其寿命、降低了变桨系统的故障率，提高了风力发电机组的可利用率，降低了风力发电机组的维护成本。该电池箱仅靠柜体本身对内部的蓄电池进行保护，符合机柜产品的通用技术条件、防护等级要求。
【IPC分类】H01M10/613, H01M10/659, H01M2/10, H01M10/615
【公开号】CN104900826
【申请号】CN201510190473
【发明人】张振莹, 马治合
【申请人】天津瑞能电气有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年4月21日
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