1. Campu di almacenamiento d'energia: a suluzione di rinfrescante liquidu diventa a tendenza mainstream
A temperatura affetta a capacità, a sicurità, a vita è altre prestazioni di i sistemi di almacenamentu di energia elettrochimica, cusì hè necessaria una gestione termica di i sistemi di almacenamentu di energia. U sistema di almacenamentu d'energia hè un sistema cumplessu cumpostu da un gran numaru di batterie, PCS, BMS, EMS, cuntrollu di temperatura, prutezzione di u focu è altri sottosistemi, trà quale a bateria hè u cumpunente core di u sistema.
L'impattu di a temperatura nantu à u sistema di almacenamentu di energia hè riflessu in dui aspetti:
(1) A temperatura affetta u rendiment di una sola cellula di batteria. A temperatura troppu alta o troppu bassa affetterà l'usu normale di a cellula di a bateria;
(2) A temperatura influenza u rendiment di u sistema di batterie. A diffarenza di temperatura trà parechje batterie affettarà a cunsistenza di u sistema. U prublema di cuerenza affetterà a sicurità, l'efficienza è a vita di u sistema.
L'impattu di a temperatura nantu à u rendiment di e cellule di a batteria si riflette in:
(1) Capacità: L'alta temperatura aumenterà a resistenza interna di a bateria è causarà a perdita di ioni di lithium attivi. Se a bateria hè tenuta à alta temperatura per un bellu pezzu, a capacità sviarà significativamente da a capacità nominale. A più alta a temperatura, più veloce a capacità di a bateria di lithium-ion decade. In un ambiente di bassa temperatura, a prestazione di trasmissione di l'elettroliti hè assai ridutta, chì hà ancu purtatu à una diminuzione di a capacità di a bateria di lithium. U tassu di ritenzione di capacità di e batterie di fosfatatu di ferru di litiu hè da 60% à 70% à 0 ° C, è hè ridutta à 20% à 40% à -20 ° C.
(2) Vita: I cambiamenti di temperatura causanu cambiamenti in a resistenza interna è a tensione di a bateria, affettendu a vita di a bateria. I studii anu truvatu chì per ogni aumentu di a temperatura di 1 ° C, a vita di a bateria hè ridutta da circa 60 ghjorni.
(3) Stabilità termica: L'alta temperatura pruvucarà reazzioni di descomposizione in i materiali internu di a bateria, affettendu l'operazione sicura è stabile di a bateria. In un ambiente d'alta temperatura, a film SEI pò decompone, chì porta à l'occlusione di u canali di lithium ion, short circuit di l'elettrodi pusitivi è negativi, è a generazione di una grande quantità di calore. À u listessu tempu, una grande quantità di gas serà generata, purtendu à fenomeni di fughje termale, cum'è u bulging di a batteria è a rupture. In ambienti di bassa temperatura, i dendriti di lithium ponu appare à l'elettrodu negativu di a bateria è ancu perforate a film SEI, affettendu a sicurità di a bateria.
In generale, si crede chì a temperatura di u funziunamentu ottimali per e batterie di lithium hè 10-35 ℃.
Gamma di temperatura di funziunamentu di a batteria di lithium
L'impattu di a temperatura nantu à u sistema di bateria hè riflessu in a cunsistenza di e cellule di a bateria. Durante u funziunamentu di a batteria, e differenze in i stati di carica è scarica di ogni cellula di a batteria, differenze in a resistenza interna, fluttuazioni di l'attuali è altri fattori pruvucaranu differenze in u statu di invechjamentu di a sola batteria dopu à parechji cicli, chì à u turnu causanu differenze di prestazione trà una sola batteria. batterie. I studii anu dimustratu chì u gradiente di temperatura trà i moduli reduce a capacità è a vita di tuttu u pacchettu di bateria, per quessa, hè necessariu di mantene l'uniformità di a temperatura trà ogni batteria unica in a batteria. Per mantene a coherenza di a sola bateria in a bateria, a diferenza di temperatura trà e cellule di a bateria ùn deve micca più di 5 ° C.
Distribuzione di a temperatura di u pacchettu di batteria in un sistema di raffreddamentu à l'aria à a tarifa di scaricamentu di 1.5C
Ci sò quattru suluzioni di gestione termale per i sistemi di almacenamentu di l'energia: raffreddamentu di l'aria, raffreddamentu di liquidu, raffreddamentu di tubi di calore è raffreddamentu di cambiamentu di fase. Attualmente, solu u raffreddamentu di l'aria è u liquid cooling sò entrati in applicazioni à grande scala, mentre chì u raffreddamentu di i tubi di calore è u cambiamentu di fase sò sempre in u stadiu di u laboratoriu.
(1) Air cooling: L'aria hè usata cum'è u mediu, cù e caratteristiche di struttura simplice è mantenimentu faciule. Tuttavia, l'aria hà una bassa capacità di calore specifica è una bassa conduttività termica, chì hè adattata per scenarii cù esigenze di efficienza di rinfrescante bassu.
(2) Raffreddamentu liquidu: U liquidu hè usatu cum'è u mediu di rinfrescante. I media di rinfrescamentu liquidu cumunimenti utilizati includenu acqua, soluzione acquosa di etilenglicol, etilene puro, refrigerante di l'aria condizionata è oliu di silicone. U mediu di rinfrescante hà un altu coefficient di trasferimentu di calore, una grande capacità di calore specifica, una veloce di rinfrescante, un bonu effettu di rinfrescante è una struttura compatta.
(3) Raffreddamentu di pipa di calore: Un elementu di scambiu di calore efficiente chì si basa nantu à u cambiamentu di fase di u fluidu di travagliu in una cunchiglia è un tubu chjusu per ottene u scambiu di calore. I tubi di calore anu i vantaghji di alta conduttività termale, isoterma, direzzione di flussu di calore reversibile, densità di flussu di calore variabile è temperatura constante.
(4) Raffreddamentu di cambiamentu di fase: U calore hè assorbutu cù u cambiamentu di fase di i materiali di cambiamentu di fase. A selezzione di materiali cù una grande capacità di calore specificu è un altu coefficient di trasferimentu di calore uttene un bonu effettu di rinfrescante. In ogni casu, i materiali di cambiamentu di fasa ùn anu micca a capacità di dissiparà u calore è anu da esse cumminati cù altri metudi di dissipazione di calore.
Soluzioni di Gestione Termale di Stoccaggio di Energia
Caratteristiche di e tecnulugii tipiche di gestione termica di almacenamiento di energia
| Item | Air cooling | Raffreddamentu liquidu | Raffreddamentu di pipa di calore | Raffreddamentu di cambiamentu di fase | |
| Passiu | Active | Raffreddamentu di l'aria di fine fredda | Raffreddamentu di liquidu à fine fredda | Materiale di cambiamentu di fase + materiale cunduttivu termale | |
| Efficienza di raffreddamentu | Medio | Higher | Higher | High | High |
| A velocità di rinfrescante | Medio | High | High | High | Higher |
| Goccia di temperatura | Medio | Higher | Higher | High | High |
| Differenza di temperatura | Higher | Low | Low | Low | Low |
| Cumplicità | Medio | Medio | Medio | Higher | Medio |
| inglese lifespan | Long | Long | Long | Long | Long |
| Tiuccia | Low | Higher | Higher | High | Higher |
Raffreddamentu liquidu e soluzioni sò gradualmente sviluppate in a soluzione mainstream in scenarii di almacenamentu di energia incrementali.
Da u latu di l'offerta, a suluzione di rinfrescante liquidu hà i vantaghji di una alta maturità tecnica, un bonu effettu di rinfrescante è un impattu pusitivu in u rendiment di u sistema.
(1) Sicurezza: A suluzione di rinfrescante liquidu hà una alta efficienza di dissipazione di u calore è un altu livellu di prutezzione. Puderà affruntà ambienti di travagliu più cumplessi, riduce a pussibilità di fughje termale è migliurà a sicurità di u funziunamentu di u sistema. I dati mostranu chì a capacità di dissipazione di u calore di u liquidu hè 3,000 volte quella di u stessu voluminu di l'aria, è a conduttività termale hè 25 volte quella di l'aria. Inoltre, u sistema di rinfrescante liquidu hà un livellu di prutezzione più altu è pò trattà cù ambienti operativi più severi.
(2) Efficienza ecunomica: Per ottene u stessu effettu di cuntrollu, a suluzione di rinfrescante liquidu hà un cunsumu energeticu più bassu, chì pò riduce l'investimentu operativu è migliurà l'ecunumia di tuttu u ciclu di vita. Per ottene a stessa temperatura media di a bateria, u raffreddamentu di l'aria richiede 2-3 volte più cunsumu d'energia cà u liquid cooling. À u listessu cunsumu d'energia, a temperatura massima di u pacchettu di bateria hè 3-5 gradi Celsius più altu per u rinfrescante di l'aria cà per u liquid cooling. U sistema di rinfrescante liquidu pò risparmià energia finu à circa 50% cumparatu cù u sistema di raffreddamentu à l'aria.
(3) Alta integrazione: A causa di l'effettu di rinfrescante megliu di a suluzione di rinfrescante liquidu, l'integrazione di u sistema di almacenamentu di energia in u cuntinuu hè più altu. Pigliendu u sistema di almacenamentu d'energia SmartPropel Energy per esempiu, a capacità di un cuntainer tradiziunale di 40 piedi raffreddatu à l'aria hè di 3.44 MWh, mentre chì a capacità di una soluzione raffreddata à liquidu per u stessu containeru di 40 piedi pò ghjunghje à 6.88 MWh. . Per stazioni di energia di almacenamento d'energia di a listessa capacità, l'usu di un sistema di bateria rinfriscata à liquidu salva più di 40% di u spaziu di u pianu.
Da u latu di a dumanda, a direzzione di sviluppu di sistemi di almacenamentu d'energia cù una capacità più grande è più scenarii hà esigenze sempre più elevate per a gestione termica, è a prestazione di soluzioni di rinfrescante liquidu hè più cumpatibile cù questu.
(1) A scala di stazioni di almacenamentu di energia hè sempre più grande. Cume a proporzione di nova energia in u sistema di energia aumenta, a dumanda di risorse di picchi di rasatura, cum'è u almacenamentu di energia, diventa sempre più prominente, è a prestazione di dispatch di stazioni di almacenamentu di energia di grande capacità hè megliu cà quella di stazioni di energia di piccula capacità. . Dunque, e centrali di almacenamentu di energia à grande scala mostranu una tendenza di grande capacità. Attualmente, a scala di prughjetti indipendenti di almacenamentu d'energia hè rapidamenti attraversà 100 MWh è si move versu GWh.
In u 2023, quattru centrali unichi 200MW / 400MWh seranu messe in opera. A settembre 2023, ci sò digià 30 prughjetti di almacenamiento di energia cù una scala di più di 500 MWh chì sò stati pianificati è lanciati, cù una scala tutale di 12.2 GW / 33 GWh. Centrali di grande capacità di solitu usanu cellule di batteria di grande capacità. Cume a dimensione è a capacità di e cellule di a batteria aumentanu, a prestazione di dissipazione di u calore di e celle di a batteria stessa si deteriora, cusì i requisiti per e capacità di gestione termale di u sistema diventeranu sempre più alti.
(2) I scenarii di l'applicazione di e centrali di almacenamiento di energia sò più diversi. Sicondu i bisogni di diverse durazioni di almacenamentu di energia, i scenarii di l'applicazione di u almacenamentu di l'energia ponu esse divisi in quattru categurie: tipu di capacità (≥4 ore), tipu d'energia (circa 1 ~ 2 ore), tippu di putenza (≤30 minuti) è copia di salvezza. tipu (≥15 minuti). In scenarii di tippu di capacità è di tippu d'energia, u almacenamentu di l'energia hè utilizatu per funzioni cum'è a rasatura di picchi è u riempimentu di a valle, u almacenamentu di energia off-grid, è a salvezza d'emergenza, chì mostra una tendenza di grande capacità. A generazione di calore di un unicu prughjettu aumenta, è i requisiti per a gestione termale aumentanu. In u scenariu di tippu di putenza, u sistema di almacenamentu di energia hè necessariu per assorbe o liberate energia istantaneamente è furnisce un supportu di energia rapida. A carica rapida è a scaricamentu richiede una regulazione di a temperatura più alta di a bateria, è l'impurtanza di a gestione termale hè evidenziata.
2. Raffreddamentu di liquidu di almacenamiento d'energia: A rata di penetrazione hè prevista per ghjunghje à circa 45% in 2025
I pruduttori domestici mainstream anu lanciatu suluzioni di rinfrescante liquidu, pruvendu a popularità di u raffreddamentu liquidu. Trà i prughjetti di almacenamentu di l'energia esistenti, e soluzioni di raffreddamentu di l'aria contanu una proporzione più alta, principalmente perchè u raffreddamentu di l'aria hè simplice in u disignu è pocu costu. Tuttavia, cum'è a scala è a densità di l'energia di i sistemi di almacenamentu d'energia aumentanu, i vantaghji di a tecnulugia di raffreddamentu di liquidu diventanu più prominenti.
Attualmente, cumpagnie cum'è CATL, BYD, Envision Group, SUNGROW, HyperStrong, Zhengtai New Energy, è SmartPropel Energy anu lanciatu prudutti di rinfrescante liquidu.
| Prodotti di rinfrescante liquidu lanciati da diverse cumpagnie | ||
| Sicília | Mudellu di pruduzzione | XNUMX/XNUMX |
| CATL | EnerOne | 2020 |
| BYD | Cube BYD | 2020.8 |
| SVOLT energia | JU-Integrated Sistema di almacenamentu d'energia raffreddatu à liquidu | 2021.4 |
| Iperforte | Iperforte | 2021.4 |
| Clou Electronics | E30 | 2021.5 |
| Gruppu Chint | TELOGY 1500V Sistema di almacenamentu d'energia raffreddatu à liquidu | 2021.6 |
| Gruppu Envision | Prudutti intelligenti di almacenamentu d'energia raffreddati à liquidu | 2021.1 |
| Tecnulugia Kehua | Kehua S3 Sistema di almacenamentu d'energia raffreddatu à liquidu | 2022.5 |
| Sungrow | PowerTitanlPowerStack | 2022.5 |
| SmartPropel Energy | 372KWh + 200KW Liquid Cooling Energy Storage System | 2023.9 |
| Clou Electronics | Aqua Series Liquid Cooling Products | 2023.4 |
| Tecnulugia Zhongtian | MUSE 1.0 | 2022.6 |
| JD Energy | Armadiu di almacenamentu d'energia di raffreddamentu liquidu modulare distribuitu integratu | 2022.9 |
| Narada Power Sour | Sistema di almacenamentu d'energia di u liquid Cooling CenterL | 2022.9 |
I cumpunenti basi di u sistema di rinfrescante di liquidu di almacenamiento d'energia includenu: piastra di raffreddamentu di liquidu, unità di raffreddamentu di liquidu (riscaldatore opzionale), pipeline di raffreddamentu di liquidu (cumprese sensore di temperatura, valvola), cablaggio di cablaggio di alta è bassa tensione; Coolant (etilene glycol aqueous solution), etc. Sicondu u metudu di cuntattu trà u coolant è a bateria, ci sò dui schemi: unu hè u cuntattu direttu, a cellula o u modulu di a bateria hè immersa in liquidu (cum'è l'oliu di silicone electrically insulating), permette à u liquidu di rinfriscà direttamente a bateria; l'altru hè di stabilisce un canale di rinfrescante o un piattu friddu trà e batterie, chì permettenu u liquidu per rinfriscà indirettamente a bateria.
U sistema di rinfrescante di liquidu di almacenamiento d'energia hè sicuru, efficiente è flessibile. Pigliate SmartPropel Energy "372KWh + 200KW Liquid Cooling Energy Storage System" cum'è un esempiu:
(1) Sicurezza: U sistema adopta una prutezzione IP55 + anti-condensation + sismica strutturale + cuncepimentu di limitu sei-dimensionale. Ogni pacchettu hà un tubu flessibile di perfluorohexanone integratu + rilevazione di feedback di u focu. U livellu di u sistema adopra u cuncettu di cuncepimentu di a prova di esplosione à trè livelli + a prutezzione di u focu à trè livelli per ottene u triple surviglianza è a prutezzione di l'insulazione.
(2) Efficienza: I cuntrolli à livellu di cluster sò usati in sistemi di almacenamentu di energia di rinfrescante liquidu. Attraversu u cuntrollu intelligente di u currente da u gestore à livellu di cluster, l'equilibriu attivu, u cambiamentu intelligente è a risposta d'allarme à livellu di millisecondi di unità di cluster di batterie sò ottenuti. L'esperimenti anu dimustratu chì sottu à l'effettu di equilibriu di u controller à livellu di cluster, a capacità di carica è di scaricamentu di u ciclu di vita tutale hè aumentata di più di 6%. À u listessu tempu, sottu a funzione di cunversione di u cuntrollu di u nivellu di cluster, u cuntrollu di equilibriu intelligente di u cluster di bateria hè ottenutu, è a dispunibilità annuale di u sistema hè> 99%. Cumminatu cù un cuntrollu di temperatura intelligente è una tecnulugia di cuntrollu equilibratu, u disignu patentatu di u pacchettu di rinfrescante liquidu "Tongcheng", u sistema di dissipazione di calore "doppia circulazione", è a distribuzione multi-livellu di tubi di rinfrescante liquidu, a differenza di temperatura in u sistema di cuntainer hè coerente. è ùn supera i 5 ° C, è a differenza di temperatura trà ogni pacchettu ùn supera i 3 ° C. Sottu u cuntrollu di a temperatura intelligente è a tecnulugia di cuntrollu equilibratu, a probabilità di runaway termale hè effittivamenti suppressa, è a vita di u sistema hè aumentata da 13%.
(3) Flessibilità: a densità di putenza di u sistema di almacenamentu di l'energia di rinfrescante liquidu hè aumentata di 100%, è a capacità di 40 piedi pò ghjunghje à 372Kwh. Pigliendu u layout di u sistema di almacenamentu d'energia cù 200KW / 372KWh cum'è un esempiu, l'usu di u sistema di bateria di rinfrescante liquidu salva più di 40% di u spaziu di pavimentu. L'usu di un disignu modulare prefabbricatu riduce u costu d'investimentu iniziale di più di 2%.
Paragunendu e soluzioni di rinfrescamentu di l'aria è di u liquidu, u costu di l'equipaggiu di cuntrollu di temperatura per u liquid cooling hè di 0.09 RMB / wh, è per u raffreddamentu di l'aria hè 0.025 RMB / wh. U costu generale di u liquid cooling hè previstu per esse ridutta.
(1) Raffreddamentu d'aria: Un cuntainer tradiziunale di almacenamentu d'energia di 40 piedi cù una capacità di 3.5MWh generalmente usa quattru sistemi di climatizazione di 12.5kw. U prezzu di un sistema di climatizazione unicu hè di circa 22,000 88,000 RMB, è u prezzu di cuntrollu di temperatura di un sistema di cuntainer hè calculatu per esse 0.025 25 RMB, chì currisponde à un prezzu unità di XNUMX RMB / wh, è un valore di XNUMX milioni RMB per GWh.
(2) Raffreddamentu liquidu: Un containeru di 40 piedi cù una capacità di 5-6MWh richiede dui sistemi di raffreddamentu liquidu 40kw. U prezzu di un sistema unicu hè di circa 270,000 540,000 RMB, è u prezzu di cuntrollu di temperatura di un containeru hè 0.09 90 RMB, currispundenu à un prezzu unità di XNUMX RMB / wh, è un valore di XNUMX milioni RMB per GWh. In ogni casu, cunziddi l'alta densità d'integrazione di u sistema di rinfrescante liquidu, a listessa capacità occupa una zona di terra più chjuca, u costu di a custruzzione civile hè ridutta, a stessa capacità usa menu materiali ausiliari cum'è connettori, è u costu generale di u sistema hè ridutta.
Sicondu stimi GGII, u valore di l'industria di cuntrollu di temperatura di almacenamento d'energia serà di circa 2.4 miliardi di RMB in 2021 (cumprese l'espurtazioni d'oltremare), è hè previstu di ghjunghje à quasi 16.5 miliardi di RMB in 2025. À mezu à elli, u mercatu di rinfrescante di liquidu vi cuntarà. circa 45% in 2025.
I fornitori di suluzioni di cuntrollu di temperatura di rinfrescante di liquidu di almacenamentu d'energia venenu principalmente da u cuntrollu di a temperatura di u centru di dati, u cuntrollu di a temperatura industriale è i fabricatori di cuntrollu di temperatura di l'automobile. A chjave per a cumpetizione si trova in a capacità di cuncepimentu di i prudutti non standard, perchè diversi integratori di almacenamentu di energia anu diverse soluzioni di cuncepimentu di produttu. U cuntrollu di a temperatura di rinfrescante liquidu deve esse sviluppatu in modu cunghjuntu cù u layout di u pacchettu di batterie, u disignu di pipeline di raffreddamentu liquidu, etc., è integratu cù e batterie, cusì hè necessariu un disignu altamente persunalizatu.
| Fornitore maiò di cuntrollu di temperatura di rinfrescante di liquidu di almacenamentu d'energia | ||
| Industria originale | Sicília | Clienti principali |
| U cuntrollu di a temperatura di u centru di dati | Envicool | CATL, BYD, Narada Power Sour, Clou Electronics, SmartPropel Energy, Sungrow, HyperStrong è integratori di sistemi principali è fabricatori di batterie à l'esteru. |
| henling Envirn | State Grid, etc. | |
| Controlu di a temperatura industriale | Sanhe Tongfei | A cumpagnia hà cuminciatu à implementà l'attività di cuntrollu di temperatura di almacenamiento di energia in 2020, espansione i clienti cum'è Sungrow, Clou Electronics, Narada Power Sour, Trina Solar, etc. |
| Goaland Energy | I principali clienti sò distribuiti pruduttori di integrazione di cuntenituri di batterie è pruduttori di batterie, è hà attualmente cooperatu cù CATL è altri. | |
| Gestione termica di l'automobile | Jialeng Songzhi | CATL, SmartPropel Energy, etc. |
| Jiangsu Kingfield | A filiale di l'Air Conditioning International Energy Storage hà cuminciatu à furnisce à CATL, etc. in 2020. | |
SmartPropel Energy Company
SmartPropel Energy cuntinueghja à investisce in a ricerca è u sviluppu di a tecnulugia di gestione termica di batterie di almacenamento d'energia. Attualmente hà riserve tecniche è suluzioni per i prudutti di rinfrescamentu di liquidu di almacenamentu d'energia à un armariu basati nantu à batterie di lithium, sistemi di raffreddamentu di liquidu di stazioni di energia di almacenamentu d'energia à grande scala, è prudutti prefabbricati di rinfrescamentu di liquidu di almacenamentu d'energia di cabina. A cumpagnia hà tutte e capacità di sviluppu di u sistema di rinfrescante liquidu, da u disignu di simulazione unidimensionale è tridimensionale à u sviluppu unicu, è infine hà a capacità di furnisce soluzioni di sistema di rinfrescamentu liquidu uni-stop.
