[发明专利]一种箱式储能系统热设计方法

说明书

本发明涉及热仿真技术领域，特别涉及一种箱式储能系统热设计方法。该方法包括：热源计算、系统分析、几何建模、参数设定、网格划分和仿真计算、解析仿真数据等。本发明通过传热学理论计算和储能系统实际应用所需环境的分析，做出初步热设计方案，在软件仿真的帮助下，根据运行仿真数据，有针对性的调整设计参数，使设计更贴近实际应用，最终得到合适的设计方案。实现箱式储能系统的可靠性热分析，使用此方法可极大提高箱式储能系统的设计效率和结构优化。

技术领域

本发明涉及热仿真技术领域，特别涉及一种箱式储能系统热设计方法。

背景技术

随着新能源行业的蓬勃发展，配合风光发电系统的优化应用，越来越多的箱式储能系统投入使用；而基于系统能量密度要求越来越高，项目所处环境又基本在室外，散热问题已经成为制约系统技术进步的因素之一。对箱式储能系统在设计阶段进行热分析，可以获得一定工作状态下的电池组、储能设备、箱内环境等的温度场分布等特征参数，提供风机、空调、风道等温度气流调节设施的设计依据，为系统的设置和改进提供指导和理论依据，同时也是一种科学、经济的技术方法。现有箱式储能设备大多只考虑箱内系统本身设备的总发热并加空调制冷，极少综合分析外部环境和系统换热，以及内部气流流动对储能系统整体的影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种箱式储能系统热设计方法。

实现本发明目的的技术方案是：一种箱式储能系统热设计方法，该方法包括：热源计算、系统分析、几何建模、参数设定、网格划分和仿真计算、解析仿真数据等；其特征在于:具体包含以下步骤：

步骤1：针对储能系统特点，对箱内设备进行发热量(W)计算，确定热源；

步骤2：根据系统外观及安装环境，进行箱体内外壁面黑度(ε)、外壁面照度(Qsun)设定；

步骤3：根据箱体壁面材料及结构计算综合导热系数值(h_总)；

步骤4：在计算程序中输入箱体尺寸、导热系数、设备发热量、黑度等参数，计算箱式储能系统需要的散热量；

步骤5：根据每个热源自身的散热设计情况，分为辐射散热、自然对流散热、强制对流散热等类型；分析结果转化为传热学模型，作为热分析设计输入；

步骤6：建立几何模型，获得系统箱体及各设备模型参数，设置箱体进出风口位置及大小；

步骤7：根据实际工况，对箱式储能系统进行物理参数设置，包括施加温度载荷、边界条件设置、流体模型选择等；

步骤8：运行CFD软件对几何模型进行网格划分；

步骤9：运行CFD软件进行仿真计算，输出；

步骤10：对仿真结果进行分析，如系统内温度场分布满足运行要求，则热设计可行，输出热分析报告；如系统内温度场分布不满足运行要求，箱式系统中存在热集中，则调整制冷量、风口或风道形式等模型参数，重复步骤6-9，直至仿真结果满足要求。

进一步的，所述几何建模包括对箱体、电池组、储能设备、通风孔、空调、风机等进行建模。

进一步的，所述箱式包括机柜式、集装箱式。

进一步的，所述储能系统由电池组、控制单元、能量转换设备、配电设备等组成。

进一步的，所述步骤1中，W＝I²R；其中I指设备的运行电流，R指设备内阻。

进一步的，所述步骤2中，Qsun＝光照强度I₀×吸收率α×光照面积A；根据系统安装位置的经纬度和箱体尺寸，确定箱体外壁面照度(Qsun)；根据箱体外观颜色及粗糙度，确定箱体内外壁面黑度(ε)。