口风转向,为何突然看好全浸没式液冷储能技术?

文摘   2024-09-25 08:02   江苏  


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挑战传统热管理技术

所谓全浸没液冷储能,就是在储能系统中,将储能电芯直接浸没于冷却液中,使电芯与空气、水分等完全隔离,以达到控制储能电池系统运行温度、实现热管理的目的。

储能电站的运行需要一个稳定的温度。如果温度过高或过低,都将影响储能电站的运行效率和使用寿命。尤其在温度过高的情况下,还有可能引发电芯的着火、爆炸,给储能电站的安全带来威胁。

目前,针对储能系统的热管理问题,业界已经推出了多种解决方案。“目前在市场上,关于储能系统热管理主要有两种方案,一个是液冷,一个是风冷。但这两种方案都是有优点和缺点的。”陈经理告诉华夏能源网(公众号hxnyx3060)说。

风冷,就是采用空气作为换热媒介,通过空调等机械设备,使空气在电池组中进行循环,利用电池模块和空气之间的温差进行热传递。最大优点是温度控制比较稳定,温度比较均匀,缺点就是散热效果比较差。

液冷,就是采用液体作为换热媒介,拥有比空气更高的比热容、更高的导热率,且冷却速度较快,对降低局部最高温度、提升电池模块温度一致性效果显著。所以,液冷越来越受到业界的关注。高工产业研究院(GGII)预测,预计2025年液冷市场渗透率将达到45%左右。

“这两种液冷方式的冷却效果明显优于风冷,但有一个矛盾不好处理。”陈经理介绍说,“在这两种方案中,电池主要是通过与其接触的管道或冷却板来实现降温的,这就造成了电池的绝缘性不好,容易导致热失控的发生;如果绝缘做好,但导热性就会降低,影响电池的运行效果。这个矛盾很难平衡。”

陈经理表示,全浸没式液冷虽然也是液冷方式的一种,但与前两者有明显的不同。这种方式是把电芯完全泡在一种绝缘、无毒、可散热的液体中,通过液体把热量带走,以此实现热管理。最重要的是,全浸没式液冷还可以起到消防的作用,防止储能电站火灾的发生。

华夏能源网(公众号hxnyx3060)注意到,在全球储能电站的事故中,因电池热失控而引起的火灾占比最大。引发电池热失控的原因很多,比如短路、零件老化等等。电池一旦发生热失控,就会起火。如果采用全浸没式液冷,火苗会在第一时间被包围在其周围的液体所熄灭,确保不会波及到其他电池,防止整个电站发生火灾。


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效果还需市场检验

经济性和安全性,是制约储能行业快速发展的两大因素。储能安全的核心是电芯安全,实现的路径主要有两条,一条是提升电芯的安全性,因此出现了固态电池、钠离子电池、钒电池等等,另一条是提升热管理技术。

在热管理技术上,也是多种路线并存,除了空冷和传统液冷技术外,近期还出现了多个新技术、新路线。

随着储能行业的持续火热,以及技术迭代的加速,关于储能热管理的技术和方案可能还会越来越多,但是,究竟那种技术路线会胜出,最终还要由市场来评判,其中两大因素起着至关重要的作用,一是经济性,二是温控效果。就目前而言,风冷依然占据着主要的市场份额,主要原因就在于成本低,在经济性方面占有很大优势。但这种优势目前正面临着极大的挑战。

“每个技术或方案随着发展阶段的不同成本也会不同。目前,全浸没式液冷的成本比空冷和传统液冷成本虽然增加了一些,但还是可以接受的。而且,随着技术的大规模推广、应用,其成本还会降得更低。”陈经理告诉华夏能源网(公众号hxny3060)说。

在效果上,全浸没式液冷表现良好且得到了实践的验证。针对梅州宝湖储能电站,南网储能董事长汪志强曾表示:“浸没式液冷电池储能系统的成功研制,实现了电化学储能安全技术的迭代升级,电池散热效率较传统方式提升50%。梅州宝湖储能电站能够实现电池运行温升不超过5℃,不同电池温差不超过2℃。”这些数据表现,在目前的储能行业中是非常优秀的。 集热管理及消防为一体的全浸没液冷,优势明显,效果正在得到市场初步认可,后期随着成本的进一步下降,预期在不久,其成为市场主流的预测或将成为现实。




浸没式超安全液冷解决方案





浸没式超安全液冷解决方案:用导热不燃的液体,替代空气冷却,冷却液直接将电池组完全浸没, 冷却液与电芯表面接触并流动,在流动过程中将电池的热量带走,通过温控系统将热量散发到空气中,最终达到对电池精准控温的目的,可正负2度以内。


冷却液:项目公司自主研发的国际领先技术,是一种绝缘的矿物油,该矿物油经过特殊的处抗氧化理,该液体材料经瑞士权威机构SGS检测认定绝缘性、导热性、安全性(无毒)、可靠性、消防安全均符合国际标准,使用寿命可以达到10年以上。


技术优势




技术对比


高效控温:温控效果好,电池均温性好; 

安全稳定:系统安全性高,在过充情况下,电池组不爆炸、不燃烧、只是鼓胀变形、安全阀打开能有效抑制电池热失控后的冒烟、燃烧、爆炸; 

持续耐久:电池循环使用寿命长。增加20%~30%的循环;



安全试验





浸没式超安全液冷技术, 应用于电池储能温控系统, 该试验对单体电芯为3.2V 100Ah的磷酸铁锂电池组进 行过充测试, 直至电芯安全阀爆开, 电芯失效。

试验结果:

该试验充分验证浸没式超安全液冷温控方式,可控制电芯在过充情况下不冒烟、不起火、不爆炸。风冷状态下,马上爆炸燃烧。


第三方产品测试报告




模块化结构





单个PACK包含52个电芯,单个电池柜装8个PACK包



本系统整体为户外型设计,防护等级TP54,本体尺寸为W3000*L10220*H3900mm,占地面积约:30.66平方,由于总 体高度较高,运输时底座与缸体分拆运输。


应用案例


EMS能量管理系统

储能柜

储能柜

储能柜

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