वायु और द्रव शीतलन सौर ऊर्जा बैटरी भंडारण प्रणाली का प्रचलन बढ़ रहा है

थर्मल प्रबंधन उद्योग ने विशिष्ट क्षेत्रों में पर्याप्त अवसरों के साथ व्यापक संभावनाओं को अपनाया

बाजार का आकार लगातार बढ़ सकता है, और तरल शीतलन की प्रवेश दर में वृद्धि जारी रहने की उम्मीद है: मेरे देश की दोहरी-कार्बन नीति वर्तमान में तेज हो रही है, और नई ऊर्जा ट्रैक में व्यापक स्थान है। दोहरी-कार्बन नीति के जोरदार प्रचार से लाभान्वित होकर, चीन के घरेलू ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण, नई ऊर्जा वाहन थर्मल प्रबंधन और अन्य तापमान नियंत्रण उपकरण अनुप्रयोग परिदृश्यों ने तेजी से विकास बनाए रखा है। इसके अलावा, इंटरनेट, बड़े डेटा, क्लाउड कंप्यूटिंग और सूचनाकरण के विकास के साथ, डेटा केंद्रों और 5 जी बेस स्टेशन अनुप्रयोग परिदृश्यों में तापमान नियंत्रण उपकरणों की मांग भी अपेक्षाकृत मजबूत है। गुआनयान तियानक्सिया ने कहा कि यह अनुमान लगाया जा सकता है कि भविष्य में मेरे देश के तापमान नियंत्रण उपकरणों का बाजार आकार लगातार बढ़ सकता है।

तकनीकी पथ के संदर्भ में, चीन के तापमान नियंत्रण उपकरण सूची में भविष्य में वायु शीतलन का प्रभुत्व बना रहेगा, लेकिन तरल शीतलन की प्रवेश दर में वृद्धि जारी रहने की उम्मीद है: तरल शीतलन प्रणाली में मुख्य रूप से जल शीतलन प्लेट, जल शीतलन पाइप, जल शीतलन प्रणाली, ताप विनिमय पंखे आदि शामिल हैं; और वायु शीतलन प्रणाली संरचना अपेक्षाकृत सरल है। दोनों की तुलना में, तरल शीतलन प्रणाली की डिजाइन कठिनाई जटिल है और लागत अधिक है, लेकिन इसकी गर्मी अपव्यय दक्षता और गति अधिक है, और इसमें अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला है और कम जगह घेरती है।

वर्तमान में, स्मार्टप्रोपेल एनर्जी प्रचार कर रही है आउटडोर तरल-ठंडा 200KW/372KWh औद्योगिक और वाणिज्यिक सौर ऊर्जा बैटरी भंडारण कैबिनेट, जिनके फायदे मुख्य रूप से गर्मी स्रोतों, एक समान तापमान और कम ऊर्जा खपत के निकटता हैं। वे एयर कूलिंग की तुलना में बाहरी वातावरण के लिए भी अधिक उपयुक्त हैं। इसी समय, सनग्रो पावर और बीवाईडी जैसे निर्माता भी सक्रिय रूप से आउटडोर ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के लिए तरल ठंडा उच्च वोल्टेज लिथियम आयरन फॉस्फेट बैटरी कैबिनेट सिस्टम उत्पादों को लॉन्च कर रहे हैं। आउटडोर लिक्विड-कूल्ड इलेक्ट्रिक कैबिनेट का व्यापक रूप से फोटोवोल्टिक ऊर्जा भंडारण, पवन ऊर्जा ऊर्जा भंडारण, ग्रिड ऊर्जा भंडारण, वाणिज्यिक ऊर्जा भंडारण और अन्य ऊर्जा भंडारण परिदृश्यों में उपयोग किया जा सकता है। भविष्य में, चीन में तापमान नियंत्रण उपकरणों के लिए तरल शीतलन प्रौद्योगिकी उत्पादों की प्रवेश दर में वृद्धि जारी रहने की उम्मीद है।

बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग में वायु और तरल शीतलन; उभरती प्रौद्योगिकियों में हीट पाइप और चरण परिवर्तन शीतलन शामिल हैं

लिथियम-आयन बैटरियों की तीन तापमान श्रेणियाँ

वर्तमान में, चार मुख्य तापमान नियंत्रण प्रौद्योगिकियां हैं जिनका उपयोग किया जा सकता है बड़ी क्षमता वाली लिथियम-आयन बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणालियाँ, जो विभिन्न ताप उत्पादन दरों और परिवेश के तापमान वाले अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं:

एयर ठंडा: ऊष्मा विनिमय के लिए माध्यम के रूप में वायु का उपयोग करने से सरल संरचना, हल्के वजन, उच्च विश्वसनीयता, लंबे जीवन और कम लागत के फायदे होते हैं। हालांकि, हवा की कम विशिष्ट ऊष्मा क्षमता और तापीय चालकता के कारण, वायु शीतलन प्रणाली की ऊष्मा अपव्यय गति और दक्षता अधिक नहीं होती है, इसलिए बैटरी की कम ऊष्मा उत्पादन दर वाले अवसरों के लिए वायु शीतलन अधिक उपयुक्त है;

तरल शीतलन: ऊष्मा विनिमय के लिए माध्यम के रूप में तरल का उपयोग करना, तरल शीतलन माध्यम में उच्च ऊष्मा अंतरण गुणांक, बड़ी विशिष्ट ऊष्मा क्षमता और तेज़ शीतलन गति होती है, जो बैटरी के अधिकतम तापमान को प्रभावी ढंग से कम कर सकती है और तापमान वितरण की एकरूपता में सुधार कर सकती है; तरल शीतलन प्रणाली में एक जटिल संरचना और उच्च लागत होती है, लेकिन इसमें उच्च ऊष्मा अपव्यय गति और दक्षता होती है। वर्तमान में, अधिकांश इलेक्ट्रिक वाहन तरल शीतलन प्रणाली का उपयोग करते हैं;

हीट पाइप कूलिंग: हीट एक्सचेंज को प्राप्त करने के लिए पाइप में कूलिंग माध्यम के चरण परिवर्तन पर निर्भर करते हुए, इसमें लिक्विड कूलिंग सिस्टम की तुलना में अधिक गर्मी अपव्यय गति और दक्षता होती है, और कूलिंग माध्यम रिसाव का जोखिम कम होता है, लेकिन लागत अधिक होती है; यह लिथियम बैटरी सिस्टम के लिए उपयुक्त है जो अक्सर उच्च दर की स्थिति में काम करते हैं;

चरण परिवर्तन शीतलन: चरण परिवर्तन सामग्री के माध्यम से गर्मी को अवशोषित करना, और गर्मी निर्यात करने के लिए वायु शीतलन, तरल शीतलन, एयर कंडीशनिंग सिस्टम को संयोजित करना, इसमें कॉम्पैक्ट संरचना, कम संपर्क थर्मल प्रतिरोध और अच्छे शीतलन प्रभाव के फायदे हैं, लेकिन चरण परिवर्तन सामग्री जगह लेती है और महंगी होती है; इसका उपयोग अक्सर समान बैटरी तापमान वितरण प्राप्त करने, संपर्क थर्मल प्रतिरोध को कम करने और गर्मी अपव्यय की गति को बढ़ाने के लिए अन्य थर्मल प्रबंधन प्रौद्योगिकियों के संयोजन में किया जाता है।

द्रव शीतलन के लाभ: प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष संपर्क विधियाँ

द्रव शीतलन प्रणाली के मुख्य घटक

तरल शीतलन पाइपलाइन लेआउट

तरल शीतलन: संवहन ताप स्थानांतरण के माध्यम से बैटरी द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को हटाने के लिए तरल को शीतलन माध्यम के रूप में उपयोग किया जाता है।

मुख्य घटक: तरल शीतलन प्लेट, तरल शीतलन इकाई (हीटर वैकल्पिक), तरल शीतलन पाइपलाइन (तापमान सेंसर, वाल्व सहित), उच्च और निम्न दबाव वायरिंग हार्नेस; शीतलक (एथिलीन ग्लाइकॉल जलीय घोल), आदि।

द्रव और बैटरी के बीच दो संपर्क विधियां हैं: एक है प्रत्यक्ष संपर्क, जिसमें बैटरी सेल या मॉड्यूल को द्रव (जैसे विद्युत रोधी सिलिकॉन तेल) में डुबोया जाता है, जिससे द्रव सीधे बैटरी को ठंडा कर सकता है; दूसरी विधि है बैटरियों के बीच शीतलन चैनल या ठंडी प्लेट लगाना, जिससे द्रव अप्रत्यक्ष रूप से बैटरी को ठंडा कर सकता है।

लिक्विड कूलिंग समाधानों में कुछ तकनीकी बाधाएँ हैं। प्रत्यक्ष संपर्क लिक्विड कूलिंग का अनुप्रयोग अभी भी अपरिपक्व है। अप्रत्यक्ष संपर्क प्रकार को वास्तविक अनुप्रयोग के अनुसार अनुकूलित करने की आवश्यकता है, जैसे कि प्रवाह चैनलों की संख्या, प्रवाह दर, प्रवाह दर, आदि। विभिन्न ऊर्जा भंडारण इंटीग्रेटर्स की विभिन्न परियोजनाओं के लिए, थर्मल प्रबंधन समाधान बहुत भिन्न होते हैं। लिक्विड कूलिंग होस्ट आपूर्तिकर्ताओं के लिए, उनके मुख्य प्रतिस्पर्धी कारक अनुकूलन क्षमताओं और गर्मी अपव्यय समाधानों के दीर्घकालिक ज्ञान संचय में निहित हैं।

लिक्विड कूलिंग प्लेट लिक्विड कूलिंग सिस्टम के थर्मल प्रबंधन के लिए एक महत्वपूर्ण घटक है। विनिर्माण से पहले, ग्राहकों के साथ संयुक्त रूप से विकास और डिजाइन करना, चयन की पुष्टि करना और बैटरी के साथ इसका मिलान करना अक्सर आवश्यक होता है। वर्तमान में, बैटरी लिक्विड कूलिंग प्लेट अभी भी एक अल्पाधिकार प्रतियोगिता पैटर्न में है। लिक्विड कूलिंग प्लेट को अक्सर बैटरी सिस्टम के साथ एकीकृत करने की आवश्यकता होती है। उत्पादन लाइन गैर-मानक है और उत्पाद अत्यधिक अनुकूलित है। विभिन्न प्रक्रियाओं के बीच स्विच करना आसान नहीं है। डाउनस्ट्रीम ग्राहक लिक्विड कूलिंग प्लेट डिज़ाइन क्षमताओं वाले निर्माताओं को प्राथमिकता देंगे।

प्रौद्योगिकी रुझान: वर्तमान में एयर कूलिंग का बोलबाला है, मध्यावधि में लिक्विड कूलिंग का हिस्सा बढ़ने की उम्मीद

वायु शीतलन और तरल शीतलन प्रणालियों के बीच पूंजी निवेश की तुलना

वायु शीतलन और तरल शीतलन के बीच परिचालन ऊर्जा खपत की तुलना

ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण मुख्य रूप से वायु शीतलन और तरल शीतलन पर आधारित है। हम मुख्य रूप से चार पहलुओं से दोनों की तुलना करते हैं: बैटरी पैक तापमान, परिचालन ऊर्जा खपत, बैटरी थर्मल रनवे जोखिम और अचल संपत्ति निवेश:

बैटरी पैक तापमान: समान इनलेट तापमान और अत्यधिक हवा की गति और प्रवाह दर के तहत, तरल-शीतित बैटरी पैक का तापमान 30-40 डिग्री सेल्सियस होता है, जबकि वायु-शीतित बैटरी पैक का तापमान 37-45 डिग्री सेल्सियस होता है; तरल शीतलन में बेहतर तापमान एकरूपता होती है।

परिचालन ऊर्जा खपत: प्रायोगिक अनुसंधान के अनुसार, समान औसत बैटरी तापमान प्राप्त करने के लिए, वायु शीतलन को तरल शीतलन की तुलना में 2-3 गुना अधिक ऊर्जा खपत की आवश्यकता होती है; समान बिजली खपत के तहत बैटरी पैक का अधिकतम तापमान, वायु शीतलन तरल शीतलन की तुलना में 3-5 डिग्री सेल्सियस अधिक होता है; तरल शीतलन में कम बिजली खपत होती है।

बैटरी थर्मल भगोड़ा जोखिम: वायु विशिष्ट ताप क्षमता और छोटे संवहन ताप हस्तांतरण गुणांक जैसे कारकों के कारण, बैटरी वायु शीतलन प्रौद्योगिकी की ताप हस्तांतरण दक्षता कम है, बैटरी गर्मी उत्पादन बढ़ जाती है, जिससे बैटरी का तापमान बहुत अधिक हो जाएगा और थर्मल भगोड़ा का खतरा होता है; तरल शीतलन प्रणाली बैटरी के थर्मल भगोड़ा के जोखिम को बहुत कम कर सकती है।

अचल संपत्ति निवेश: एनआरईएल डेटा के अनुसार, 4 घंटे की बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली के लिए वर्तमान बैटरी निवेश लागत 1,900 आरएमबी (300 यूएसडी) प्रति किलोवाट-घंटा है। थर्मल प्रबंधन प्रणाली का अनुमान बैटरी लागत का 2-4% है। लिक्विड कूलिंग सिस्टम अधिक आसानी से यह सुनिश्चित कर सकता है कि बैटरी आरामदायक तापमान पर काम करती है। एयर कूलिंग सिस्टम की तुलना में, यह बैटरी के जीवन को 20% से अधिक बढ़ा सकता है। समग्र जीवन चक्र के संदर्भ में, लिक्विड कूलिंग निवेश कम है।

वर्तमान में, ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण मुख्य रूप से वायु शीतलन है, मुख्य रूप से निम्नलिखित कारणों से:
1) वर्तमान ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं में शीतलन दक्षता के लिए अपेक्षाकृत कम आवश्यकताएं हैं: अपेक्षाकृत छोटे बिजली घनत्व और बिजली घनत्व वाली परियोजनाएं जैसे संचार बेस स्टेशन और छोटे ग्राउंड पावर स्टेशन उद्योग में स्थापित क्षमता के अपेक्षाकृत उच्च अनुपात के लिए जिम्मेदार हैं, और वायु शीतलन समाधान की शीतलन दक्षता परियोजना के सुरक्षा मानकों को पूरा कर सकती है;
2) एयर कूलिंग उपकरण की लागत लिक्विड कूलिंग की तुलना में कम है, और वर्तमान ऊर्जा भंडारण परियोजनाएं लागत के प्रति अधिक संवेदनशील हैं: प्रति GWh एयर कूलिंग और लिक्विड कूलिंग का मूल्य लगभग RMB 30 मिलियन और RMB 90 मिलियन है, जिसमें से लिक्विड कूलिंग होस्ट लगभग RMB 50 मिलियन है। चूंकि वर्तमान ऊर्जा भंडारण परियोजनाएं कुछ अनुप्रयोग परिदृश्यों में किफायती नहीं हैं, साथ ही वर्तमान में बढ़ती बैटरी लागत के साथ, डाउनस्ट्रीम मांग स्थापना लागत के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है, इसलिए वे कम लागत वाले एयर कूलिंग समाधान चुनते हैं।

हम उम्मीद करते हैं कि मध्यम अवधि में लिक्विड कूलिंग का अनुपात बढ़ता रहेगा, मुख्य रूप से इसलिए क्योंकि ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं की गर्मी उत्पादन में वृद्धि जारी रहेगी, और एयर कूलिंग की शीतलन दक्षता कुछ परियोजनाओं की गर्मी अपव्यय आवश्यकताओं को पूरा करने में सक्षम नहीं हो सकती है: मध्यम अवधि में, बड़ी बैटरी क्षमता और उच्च सिस्टम पावर घनत्व वाली ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं की स्थापित क्षमता, जैसे कि नए ऊर्जा पावर स्टेशन और ऑफ-ग्रिड ऊर्जा भंडारण, बढ़ेगी, और बिजली भंडारण के शिखर और आवृत्ति विनियमन प्रदर्शन की आवश्यकताएं बढ़ेंगी, जो ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं की औसत गर्मी उत्पादन को बढ़ाएगी। उस समय, उच्च शीतलन दक्षता वाले लिक्विड कूलिंग की मांग बढ़ने की उम्मीद होगी।

इसके अलावा, तकनीकी दिशा का चुनाव परियोजना के पर्यावरण और ऊष्मा उत्पादन से संबंधित है। उदाहरण के लिए, अत्यधिक उच्च तापमान वाले क्षेत्रों में वायु शीतलन शीतलन प्रभाव को प्रभावित करेगा, और अत्यधिक कम तापमान वाले क्षेत्रों में तरल शीतलन से बर्फ जमने का खतरा होगा; कम ताप उत्पादन वाली परियोजनाओं की जरूरतों को पूरा करने के लिए वायु शीतलन पर्याप्त है, जबकि उच्च ताप उत्पादन वाली परियोजनाओं के लिए तरल शीतलन की आवश्यकता होती है; इसलिए, मध्यम अवधि में, हालांकि तरल शीतलन का अनुपात बढ़ेगा, दोनों तकनीकों के अपने अनुप्रयोग परिदृश्य अभी भी होंगे। नई स्थापित ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं में वायु शीतलन समाधान चुनने की संभावना है:

1) अत्यंत कम तापमान और पानी की कमी वाले क्षेत्रों में स्थित;

2) छोटे भू विद्युत स्टेशन, घरेलू और संचार बेस स्टेशन परियोजनाएं जिनमें कम ताप उत्पादन होता है; तरल शीतलन समाधान को चुने जाने की संभावना है: जो अत्यंत उच्च तापमान वाले क्षेत्रों में स्थित हों।

ऊर्जा भंडारण मांग और तरल शीतलन अपनाने में तीव्र वृद्धि से थर्मल प्रबंधन बाजार का विस्तार हुआ

ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोग परिदृश्यों में विभिन्न प्रकार के बिजली परिदृश्य शामिल होते हैं जैसे कि बिजली आपूर्ति पक्ष, ग्रिड पक्ष, उपयोगकर्ता पक्ष और वितरित माइक्रोग्रिड। अनुप्रयोग परिदृश्यों की विविधता ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी के विविधीकरण को निर्धारित करती है। उनमें से, विद्युत रासायनिक ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकियों का प्रतिनिधित्व किया जाता है लिथियम आयन बैटरी, सोडियम-आयन बैटरीहाल के वर्षों में, फ्लो बैटरी ने देश और विदेश दोनों में तेजी से विकास हासिल किया है, और आवेदन का पैमाना मेगावाट-स्तर के प्रदर्शन अनुप्रयोगों से गीगावाट-स्तर के बड़े पैमाने पर अनुप्रयोगों में बदल गया है। इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण की वैश्विक स्थापित क्षमता लगभग 65GWh होने की उम्मीद है, और यह 1160 तक 2030GWh तक पहुंच सकती है, जिसमें से 70% बिजली उत्पादन पक्ष से आता है, जो विद्युत रासायनिक ऊर्जा भंडारण प्रतिष्ठानों का समर्थन करने के लिए बिजली का मुख्य स्रोत है।

ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण बाजार 16.5 में 2025 बिलियन आरएमबी तक पहुंचने की उम्मीद है: 2020 में खुलासा किए गए आंकड़ों के अनुसार, ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण का मूल्य पूरे ऊर्जा भंडारण प्रणाली के मूल्य का लगभग 3% -5% है। ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की लागत को कम करने की राष्ट्रीय नीतियों के अनुसार, विविध ऊर्जा भंडारण प्रणालियों को दृढ़ता से बढ़ावा दिया जाएगा, और ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण के मूल्य में वृद्धि जारी रहने की उम्मीद है। GGII के आँकड़ों के अनुसार, 2021 में बिजली ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की शिपमेंट मात्रा 29GWh थी, जो साल-दर-साल 341% की वृद्धि थी। इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण प्रणालियों की उच्च वृद्धि ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण के तेजी से विकास को चला रही है। GGII के अनुमानों के अनुसार, चीन के ऊर्जा भंडारण तापमान नियंत्रण बाजार का पैमाना 4.66 से 16.46 तक 2022 बिलियन युआन से बढ़कर 2025 बिलियन युआन हो जाएगा, जिसमें 52.3% की CAGR होगी। मध्यम और दीर्घकालिक तकनीकी समाधान के रूप में लिक्विड कूलिंग धीरे-धीरे बाजार में अपनी पैठ बढ़ा सकती है। जीजीआईआई का अनुमान है कि 45 में लिक्विड कूलिंग की बाजार हिस्सेदारी लगभग 2025% तक पहुंच जाएगी।