1. Energiebergingsveld: Vloeibare verkoelingsoplossing word die hoofstroomneiging
Temperatuur beïnvloed die kapasiteit, veiligheid, lewensduur en ander werkverrigting van elektrochemiese energiebergingstelsels, so termiese bestuur van energiebergingstelsels word vereis. Die energiebergingstelsel is 'n komplekse stelsel wat bestaan uit 'n groot aantal batterye, PCS, BMS, EMS, temperatuurbeheer, brandbeskerming en ander substelsels, waaronder die battery die kernkomponent van die stelsel is.
Die impak van temperatuur op die energiebergingstelsel word in twee aspekte weerspieël:
(1) Temperatuur beïnvloed die werkverrigting van 'n enkele batterysel. Te hoë of te lae temperatuur sal die normale gebruik van die batterysel beïnvloed;
(2) Temperatuur beïnvloed die werkverrigting van die batterystelsel. Die temperatuurverskil tussen verskeie batterye sal die konsekwentheid van die stelsel beïnvloed. Die konsekwentheidsprobleem sal die veiligheid, doeltreffendheid en lewensduur van die stelsel beïnvloed.
Die impak van temperatuur op batteryselwerkverrigting word weerspieël in:
(1) Kapasiteit: Hoë temperatuur sal die interne weerstand van die battery verhoog en die verlies van aktiewe litiumione veroorsaak. As die battery vir 'n lang tyd by hoë temperatuur gehou word, sal die kapasiteit aansienlik van die nominale kapasiteit afwyk. Hoe hoër die temperatuur, hoe vinniger verval die kapasiteit van die litium-ioonbattery. In 'n lae temperatuur omgewing word die transmissieprestasie van die elektroliet aansienlik verminder, wat ook sal lei tot 'n afname in die kapasiteit van die litiumbattery. Die kapasiteitsbehoudtempo van litium-ysterfosfaatbatterye is 60% tot 70% by 0°C, en dit word verminder tot 20% tot 40% by -20°C.
(2) Lewe: Temperatuurveranderinge veroorsaak veranderinge in die interne weerstand en spanning van die battery, wat die batterylewe beïnvloed. Studies het bevind dat vir elke 1°C toename in temperatuur, die batterylewe met sowat 60 dae verminder word.
(3) Termiese stabiliteit: Hoë temperatuur sal ontbindingsreaksies in die interne materiaal van die battery veroorsaak, wat die veilige en stabiele werking van die battery beïnvloed. In 'n hoë temperatuur omgewing kan die SEI film ontbind, wat sal lei tot okklusie van die litiumioonkanaal, kortsluiting van die positiewe en negatiewe elektrodes, en die opwekking van 'n groot hoeveelheid hitte. Terselfdertyd sal 'n groot hoeveelheid gas opgewek word, wat lei tot termiese wegholverskynsels soos battery wat bult en breek. In lae temperatuur omgewings kan litium dendriete by die negatiewe elektrode van die battery verskyn en selfs die SEI-film deurboor, wat batteryveiligheid beïnvloed.
Daar word algemeen geglo dat die optimale bedryfstemperatuurreeks vir litiumbatterye 10-35 ℃ is.
Litiumbattery se werkstemperatuurreeks
Die impak van temperatuur op die batterystelsel word weerspieël in die konsekwentheid van die batteryselle. Tydens batterywerking sal verskille in die laai- en ontladingstoestande van elke batterysel, verskille in interne weerstand, stroomskommelings en ander faktore verskille in die verouderingstoestand van die enkele battery na veelvuldige siklusse veroorsaak, wat weer verskille in werkverrigting tussen enkele batterye veroorsaak. batterye. Studies het getoon dat die temperatuurgradiënt tussen modules die kapasiteit en lewensduur van die hele batterypak verminder, dus is dit nodig om die temperatuuruniformiteit tussen elke enkele battery in die batterypak te handhaaf. Om die konsekwentheid van die enkele battery in die battery te handhaaf, word vereis dat die temperatuurverskil tussen batteryselle nie 5°C oorskry nie.
Temperatuurverspreiding van batterypak in lugverkoelde stelsel teen 1.5C ontladingstempo
Daar is vier termiese bestuursoplossings vir energiebergingstelsels: lugverkoeling, vloeistofverkoeling, hittepypverkoeling en faseveranderingsverkoeling. Tans het slegs lugverkoeling en vloeistofverkoeling grootskaalse toepassings betree, terwyl hittepypverkoeling en faseveranderingsverkoeling nog in die laboratoriumstadium is.
(1) lug verkoeling: Lug word as die medium gebruik, met die kenmerke van eenvoudige struktuur en maklike instandhouding. Lug het egter lae spesifieke hittekapasiteit en lae termiese geleidingsvermoë, wat geskik is vir scenario's met lae verkoelingsdoeltreffendheidvereistes.
(2) Vloeistof verkoeling: Vloeistof word as die verkoelingsmedium gebruik. Algemeen gebruikte vloeibare verkoelingsmedia sluit in water, etileenglikol waterige oplossing, suiwer etileenglikol, lugversorging koelmiddel en silikoonolie. Die verkoelingsmedium het 'n hoë hitte-oordragkoëffisiënt, groot spesifieke hittekapasiteit, vinnige verkoelingspoed, goeie verkoelingseffek en kompakte struktuur.
(3) Verhit pyp verkoeling: 'n Doeltreffende hitte-uitruilelement wat staatmaak op die faseverandering van die werksvloeistof in 'n geslote dop en buis om hitte-uitruiling te bewerkstellig. Hittepype het die voordele van hoë termiese geleidingsvermoë, isotermiese, omkeerbare hittevloeirigting, veranderlike hittevloeddigtheid en konstante temperatuur.
(4) Faseverandering verkoeling: Hitte word geabsorbeer deur faseverandering van faseveranderingsmateriale te gebruik. Die keuse van materiale met 'n groot spesifieke hittekapasiteit en 'n hoë hitte-oordragkoëffisiënt sal goeie verkoelingseffek behaal. Faseveranderingsmateriale self het egter nie die vermoë om hitte te versprei nie en moet met ander hitte-afvoermetodes gekombineer word.
Energieberging Termiese Bestuursoplossings
Eienskappe van tipiese energieberging termiese bestuurstegnologieë
| item | lug verkoeling | Vloeistof verkoeling | Verhit pyp verkoeling | Faseverandering verkoeling | |
| Passiewe | Aktief | Koue einde lugverkoeling | Koue einde vloeistof verkoeling | Faseveranderingsmateriaal + termiese geleidende materiaal | |
| Verkoelingsdoeltreffendheid | Medium | Hoër | Hoër | Hoogte | Hoogte |
| Verkoeling spoed | Medium | Hoogte | Hoogte | Hoogte | Hoër |
| Temperatuur daling | Medium | Hoër | Hoër | Hoogte | Hoogte |
| Temperatuurverskil | Hoër | Laagte | Laagte | Laagte | Laagte |
| Kompleksiteit | Medium | Medium | Medium | Hoër | Medium |
| Lewensduur | lank | lank | lank | lank | lank |
| Kos | Laagte | Hoër | Hoër | Hoogte | Hoër |
Vloeistof verkoeling oplossings het geleidelik ontwikkel tot die hoofstroomoplossing in inkrementele energieberging scenario's.
Van die aanbodkant af het die vloeibare verkoelingsoplossing die voordele van hoë tegniese volwassenheid, goeie verkoelingseffek en positiewe impak op stelselprestasie.
(1) Veiligheid: Die vloeibare verkoelingsoplossing het 'n hoë hitte-afvoerdoeltreffendheid en 'n hoë beskermingsvlak. Dit kan meer komplekse werksomgewings die hoof bied, die moontlikheid van termiese weghol verminder en stelselbedryfsveiligheid verbeter. Data toon dat die hitte-afvoervermoë van vloeistof 3,000 25 keer dié van dieselfde volume lug is, en die termiese geleidingsvermoë is XNUMX keer dié van lug. Boonop het die vloeistofverkoelingstelsel 'n hoër beskermingsvlak en kan dit met meer erge bedryfsomgewings die hoof bied.
(2) Ekonomiese doeltreffendheid: Om dieselfde beheer-effek te bereik, het die vloeibare verkoelingsoplossing laer energieverbruik, wat bedryfsinvestering kan verminder en die ekonomie van die hele lewensiklus kan verbeter. Om dieselfde gemiddelde batterytemperatuur te bereik, benodig lugverkoeling 2-3 keer meer energieverbruik as vloeistofverkoeling. By dieselfde kragverbruik is die maksimum temperatuur van die batterypak 3-5 grade Celsius hoër vir lugverkoeling as vir vloeistofverkoeling. Die vloeistofverkoelingstelsel kan tot ongeveer 50% energie bespaar in vergelyking met die lugverkoelingstelsel.
(3) Hoë integrasie: As gevolg van die beter verkoelingseffek van die vloeibare verkoelingsoplossing, is die integrasie van die energiebergingstelsel in die houer hoër. Neem die SmartPropel Energy vloeistofverkoelde energiebergingstelsel as 'n voorbeeld, die kapasiteit van 'n tradisionele lugverkoelde 40 voet houer is 3.44MWh, terwyl die kapasiteit van 'n vloeistofverkoelde oplossing vir dieselfde 40 voet houer 6.88MWh kan bereik . Vir energieopgaarkragstasies met dieselfde kapasiteit bespaar die gebruik van 'n vloeistofverkoelde batterystelsel meer as 40% van vloerspasie.
Van die vraagkant af het die ontwikkelingsrigting van energiebergingstelsels met groter kapasiteit en meer scenario's toenemend hoër vereistes vir termiese bestuur, en die werkverrigting van vloeibare verkoelingsoplossings is meer versoenbaar hiermee.
(1) Die skaal van kragopgaarkragstasies word al hoe groter. Soos die proporsie nuwe energie in die kragstelsel toeneem, word die vraag na piekskeerhulpbronne soos energieberging al hoe meer prominent, en die versendingsprestasie van grootkapasiteit-energieopgaarkragstasies is beter as dié van kleinkapasiteitkragstasies. . Daarom toon grootskaalse energiebergingskragstasies 'n neiging van groot kapasiteit. Tans breek die skaal van onafhanklike energiebergingsprojekte vinnig deur 100 MWh en beweeg na GWh.
In 2023 sal vier 200MW/400MWh enkelkragstasies in werking gestel word. Vanaf September 2023 is daar reeds 30 energiebergingsprojekte met 'n skaal van meer as 500MWh wat beplan en van stapel gestuur is, met 'n totale skaal van 12.2GW/33GWh. Groot-kapasiteit kragstasies gebruik gewoonlik groot kapasiteit batteryselle. Soos die grootte en kapasiteit van die batteryselle toeneem, verswak die hitte-afvoerprestasie van die batteryselle self, sodat die vereistes vir die termiese bestuursvermoëns van die stelsel al hoe hoër word.
(2) Die toepassingscenario's van energiebergingskragstasies is meer uiteenlopend. Volgens die vereistes van verskillende energiebergingsduur, kan die toepassingscenario's van energieberging in vier kategorieë verdeel word: kapasiteitstipe (≥4 uur), energietipe (ongeveer 1~2 uur), kragtipe (≤30 minute) en rugsteun tipe (≥15 minute). In kapasiteittipe en energietipe scenario's word energieberging gebruik vir funksies soos piekskeer en valleivul, energieberging buite die netwerk, en noodrugsteun, wat 'n groot kapasiteitstendens toon. Die hitte-opwekking van 'n enkele projek neem toe, en die vereistes vir termiese bestuur neem toe. In die kragtipe scenario word van die energiebergingstelsel vereis om energie onmiddellik te absorbeer of vry te stel en vinnige kragondersteuning te verskaf. Vinnige laai en ontlaai vereis hoër temperatuurregulering van die battery, en die belangrikheid van termiese bestuur word uitgelig.
2. Energiebergingsvloeistofverkoeling: Die penetrasiekoers sal na verwagting ongeveer 45% in 2025 bereik
Binnelandse hoofstroomvervaardigers het vloeibare verkoelingsoplossings bekendgestel, wat die gewildheid van vloeibare verkoeling bewys. Onder die bestaande energiebergingsprojekte maak lugverkoelingsoplossings 'n groter deel uit, hoofsaaklik omdat lugverkoeling eenvoudig in ontwerp en laag in koste is. Soos die skaal en energiedigtheid van energiebergingstelsels egter toeneem, word die voordele van vloeistofverkoelingstegnologie meer prominent.
Tans is maatskappye soos CATL, BYD, Envision Group, SUNGROW, HyperStrong, Zhengtai New Energy, en SmartPropel Energie het vloeibare verkoelingsprodukte bekendgestel.
| Vloeibare verkoelingsprodukte wat deur verskeie maatskappye bekendgestel is | ||
| maatskappy | Produk Model | Beskikbaarheid |
| VEE | EnerOne | 2020 |
| BYD | BYD Kubus | 2020.8 |
| SVOLT Energie | JU-geïntegreerde vloeistofverkoelde energiebergingstelsel | 2021.4 |
| Hipersterk | Hipersterk | 2021.4 |
| Clou Elektronika | E30 | 2021.5 |
| Chint Groep | TELOGY 1500V Vloeistofverkoelde Energiebergingstelsel | 2021.6 |
| Envision Groep | Slim vloeistofverkoelde energiebergingsprodukte | 2021.1 |
| Kehua Tegnologie | Kehua S3 Vloeistofverkoelde energiebergingstelsel | 2022.5 |
| Songroei | PowerTitanlPowerStack | 2022.5 |
| SmartPropel Energie | 372KWh+200KW Stoorstelsel vir vloeibare verkoeling | 2023.9 |
| Clou Elektronika | Aqua-reeks vloeibare verkoelingsprodukte | 2023.4 |
| Zhongtian Tegnologie | MUSE1.0 | 2022.6 |
| JD Energie | Verspreide modulêre vloeibare verkoelingsenergie-bergingkas geïntegreer | 2022.9 |
| Narada Power Sour | CenterL Liquid Cooling Energy Stoorstelsel | 2022.9 |
Die basiese komponente van die energieopbergingsvloeistofverkoelingstelsel sluit in: vloeistofverkoelingsplaat, vloeistofverkoelingseenheid (verwarmer opsioneel), vloeistofverkoelingspypleiding (insluitend temperatuursensor, klep), hoë- en laespanningbedrading; koelmiddel (etileenglikol waterige oplossing), ens. Volgens die kontakmetode tussen die koelmiddel en die battery is daar twee skemas: een is direkte kontak, die batterysel of -module word in vloeistof gedompel (soos elektries isolerende silikoonolie), toelaat dat die vloeistof die battery direk afkoel; die ander is om 'n verkoelingskanaal of koue plaat tussen die batterye te stel, sodat die vloeistof die battery indirek kan afkoel.
Die energiebergingsvloeistofverkoelingstelsel is veilig, doeltreffend en buigsaam. Neem SmartPropel Energy “372KWh+200KW Liquid Cooling Energy Storage System” as 'n voorbeeld:
(1) Veiligheid: Die stelsel neem IP55-beskerming + anti-kondensasie + strukturele seismiese + sesdimensionele limietontwerp aan. Elke pak het ingeboude perfluorheksanoon buigsame pyp + brandterugvoerbespeuring. Die stelselvlak aanvaar die ontwerpkonsep van drie-vlak ontploffingsvaste + drie-vlak brandbeskerming om drievoudige isolasiemonitering en beskerming te bereik.
(2) Doeltreffendheid: Trosvlakbeheerders word gebruik in vloeibare verkoelingsenergie-bergingstelsels. Deur die intelligente beheer van stroom deur die groepvlakbestuurder, word aktiewe balansering, intelligente skakeling en millisekondevlak-alarmreaksie van batteryklustereenhede bereik. Eksperimente het getoon dat onder die balanserende effek van die trosvlakbeheerder die laai- en ontladingskapasiteit van die hele lewensiklus met meer as 6% verhoog word. Terselfdertyd, onder die skakelfunksie van die groepvlakbeheerder, word intelligente balanseringsbeheer van die batterykluster bereik, en die jaarlikse beskikbaarheid van die stelsel is >99%. Gekombineer met intelligente temperatuurbeheer en gebalanseerde beheertegnologie, die gepatenteerde ontwerp van vloeistofverkoelingspak "Tongcheng", die stelsel se hitteafvoer "dubbele sirkulasie" en die meervlakkige verspreiding van vloeistofverkoelingspype, is die temperatuurverskil binne die houerstelsel konsekwent. en nie 5°C oorskry nie, en die temperatuurverskil tussen enige pakke nie 3°C oorskry nie. Onder die intelligente temperatuurbeheer en gebalanseerde beheertegnologie word die waarskynlikheid van termiese weghol effektief onderdruk, en die stelsellewe word met 13% verhoog.
(3) Buigsaamheid: Die kragdigtheid van die vloeibare verkoelingsenergie-bergingstelsel word met 100% verhoog, en die kapasiteit van 40 voet kan 372Kwh bereik. Neem die uitleg van die energiebergingstelsel met 200KW/372KWh as 'n voorbeeld, die gebruik van vloeibare verkoelingsbatterystelsel bespaar meer as 40% van die vloerspasie. Die gebruik van voorafvervaardigde modulêre ontwerp verminder die aanvanklike beleggingskoste met meer as 2%.
As u die lugverkoelings- en vloeibare verkoelingsoplossings vergelyk, is die koste van temperatuurbeheertoerusting vir vloeistofverkoeling 0.09 RMB/wh, en vir lugverkoeling is dit 0.025 RMB/wh. Die algehele koste van vloeistofverkoeling sal na verwagting verminder word.
(1) Lugverkoeling: 'n Tradisionele 40-voet-energie-stoorhouer met 'n kapasiteit van 3.5MWh gebruik gewoonlik vier 12.5kw lugversorgingstelsels. Die prys van 'n enkele lugversorgingstelsel is ongeveer 22,000 88,000 RMB, en die temperatuurbeheerprys van 'n houerstelsel word bereken op 0.025 25 RMB, wat ooreenstem met 'n eenheidsprys van XNUMX RMB/wh, en 'n waarde van XNUMX miljoen RMB per GWh.
(2) Vloeistofverkoeling: 'n 40-voet-houer met 'n kapasiteit van 5-6MWh benodig twee 40kw vloeistofverkoelingstelsels. Die prys van 'n enkele stelsel is ongeveer 270,000 540,000 RMB, en die temperatuurbeheerprys van 'n houer is 0.09 90 RMB, wat ooreenstem met 'n eenheidsprys van XNUMX RMB/wh, en 'n waarde van XNUMX miljoen RMB per GWh. As die hoë integrasiedigtheid van die vloeistofverkoelingstelsel egter in ag geneem word, beslaan dieselfde kapasiteit 'n kleiner landoppervlakte, word die siviele konstruksiekoste verminder, dieselfde kapasiteit gebruik minder hulpmateriaal soos verbindings, en die algehele stelselkoste word verminder.
Volgens GGII-ramings sal die waarde van die energiebergingstemperatuurbeheerbedryf ongeveer RMB 2.4 miljard in 2021 wees (insluitend oorsese uitvoere), en sal na verwagting byna RMB 16.5 miljard in 2025 bereik. Onder hulle sal die vloeibare verkoelingsmark verantwoordelik wees vir sowat 45% in 2025.
Verskaffers van oplossings vir vloeibare verkoeling van energie vir temperatuurbeheer kom hoofsaaklik van datasentrum-temperatuurbeheer, industriële temperatuurbeheer en vervaardigers van motortemperatuurbeheer. Die sleutel tot mededinging lê in die ontwerpvermoë van nie-standaard produkte, omdat verskillende energiebergingsintegreerders verskillende produkontwerpoplossings het. Vloeistofverkoelingstemperatuurbeheer moet gesamentlik ontwikkel word met batterypakuitleg, vloeistofverkoelingspyplynontwerp, ens., en geïntegreer word met batterye, so hoogs pasgemaakte ontwerp word vereis.
| Belangrike verskaffer van energieopbergingsvloeistofverkoelingstemperatuurbeheer | ||
| Oorspronklike bedryf | maatskappy | Belangrikste kliënte |
| Datasentrum temperatuurbeheer | Envicool | CATL, BYD, Narada Power Sour, Clou Electronics, SmartPropel Energy, Sungrow, HyperStrong en verwante hoofstroomstelselintegreerders en batteryvervaardigers in die buiteland. |
| henling Envirn | Staatsrooster, ens. | |
| Industriële temperatuurbeheer | Sanhe Tongfei | Die maatskappy het in 2020 begin om energiebergingstemperatuurbeheeronderneming te ontplooi, en kliënte soos Sungrow, Clou Electronics, Narada Power Sour, Trina Solar, ens. |
| Goaland Energie | Die hoofkliënte is vervaardigers van integrasie van verspreide batteryhouers en batteryvervaardigers, en dit het tans saamgewerk met CATL en ander. | |
| Motor termiese bestuur | Jialeng Songzhi | CATL, SmartPropel Energy, ens. |
| Jiangsu Kingfield | Die filiaal Air Conditioning International Energy Storage-verwante produkte het in 2020 aan CATL, ens. begin verskaf. | |
SmartPropel Energy Company
SmartPropel Energy gaan voort om te belê in die navorsing en ontwikkeling van termiese bestuurstegnologie vir energieopgaarbatterye. Dit het tans tegniese reserwes en oplossings vir vloeibare verkoelingsprodukte vir enkelkabinet-energieberging wat op litiumbatterye gebaseer is, grootskaalse energiebergingskragstasie-vloeibare verkoelingstelsels, en voorafvervaardigde kajuit-energiebergingsvloeistofverkoelingsprodukte. Die maatskappy beskik oor al die ontwikkelingsvermoëns vir vloeistofverkoelingstelsels, van eendimensionele en driedimensionele simulasie-ontwerp tot enkelbord-ontwikkeling, en het uiteindelik die vermoë om eenstopoplossings vir vloeistofverkoelingstelsels te verskaf.
