El método de enfriamiento del sistema de almacenamiento de energía está relacionado con la seguridad, el costo y la eficiencia del sistema de almacenamiento de energía. En la actualidad, los principales métodos de enfriamiento son el enfriamiento natural, el enfriamiento por aire forzado y el enfriamiento líquido, que se aplican en diferentes ocasiones respectivamente. En la aplicación a gran escala del almacenamiento de energía en contenedores grandes, el sistema de almacenamiento de energía de refrigeración líquida recibe más atención. Entonces, cómo seleccionar varios métodos de enfriamiento requiere una consideración integral de la seguridad, la eficiencia, la economía y otros aspectos del sistema.
(1) Enfriamiento natural. El enfriamiento natural es un método de enfriamiento que utiliza la alta conductividad térmica de los materiales metálicos para eliminar el calor y disiparlo en el aire. Se refiere a la convección natural sin requisitos específicos de velocidad del viento. El disipador de calor utilizado es cobre, aluminio.
(2) Refrigeración por aire forzado. La convección forzada se utiliza para la disipación del calor. Cuando hay una velocidad del viento especial, la velocidad del viento puede realizar la convección a través de los ventiladores. La configuración del radiador del ventilador, la placa del disipador de calor de alta densidad y el intercambiador de calor pueden crear un entorno de flujo de aire opuesto o cruzado para acelerar la eliminación del calor y mejorar la eficiencia de la disipación del calor.
(3) Tecnología de refrigeración líquida. La aplicación de refrigeración líquida se refiere al uso deplacas de refrigeración líquida(también conocidas como placas de enfriamiento enfriadas por agua) instaladas en la fuente de calor para cooperar con la unidad de disipador de calor para disipar el calor en forma de circulación de fluido. En general, la tecnología de refrigeración líquida se utiliza principalmente en sistemas de cambio de fase por convección forzada o en entornos donde la densidad de energía térmica es extremadamente alta y no se puede lograr el efecto de disipación de calor.
En el sistema de almacenamiento de energía, los sistemas actuales de bajo consumo, como fuentes de alimentación, teléfonos móviles, ordenadores portátiles, etc., generalmente utilizan la disipación de calor natural. Los sistemas de energía medianos, como la fuente de alimentación portátil, el sistema de almacenamiento de energía doméstico, UPS, el almacenamiento de energía en contenedores industriales pequeños y medianos, generalmente adoptan refrigeración por aire forzado. El sistema de almacenamiento de energía de los vehículos eléctricos generalmente adopta tecnología de refrigeración por agua. En la actualidad, los sistemas de almacenamiento de energía medianos y grandes también comienzan a utilizar tecnología de refrigeración por agua.
El sistema de almacenamiento de energía se refiere principalmente al sistema de almacenamiento de energía de la batería, que generalmente se compone de un sistema de batería, un sistema PCS, un sistema BMS, un sistema de monitoreo, etc. El sistema de batería se compone de baterías individuales en serie y en paralelo. Según el actual contenedor común de almacenamiento de energía refrigerado por aire de 40 pies y 2,5 MWh, se apilan alrededor de 6510 120celdas de Ah, 2790 280celdas de Ah y miles de celdas. La eficiencia de carga y descarga del sistema de almacenamiento de energía es aproximadamente del 90%, lo que generará mucho calor durante el funcionamiento y este calor debe distribuirse a tiempo; de lo contrario, la vida útil de la batería se verá afectada e incluso se producirá una fuga térmica. , lo que traerá riesgo de incendio.
La disipación de calor por refrigeración por aire lleva el calor generado por el núcleo eléctrico al exterior a través del ventilador, y la disipación de calor por refrigeración líquida conduce la convección de calor a través del refrigerante. La tecnología de refrigeración por aire se utilizó ampliamente por primera vez en el sistema de almacenamiento de energía debido a su estructura simple, tecnología madura y bajo costo, lo que permite una entrega e implementación rápidas. Sin embargo, el sistema de refrigeración por aire tiene un gran volumen y se ve muy afectado por el entorno externo. Hay muchos problemas en la seguridad, eficiencia y economía del sistema. La aparición del almacenamiento de energía mediante refrigeración líquida simplemente resuelve los problemas anteriores.
Sistema de refrigeración líquida de almacenamiento de energía.
1. Principio del sistema de refrigeración por agua para almacenamiento de energía.
El sistema de refrigeración líquida es una dirección de investigación candente en la gestión térmica de baterías de energía en la actualidad. La mejor temperatura de funcionamiento del paquete de baterías se puede lograr utilizando el rendimiento de la gran capacidad térmica del refrigerante y la capacidad de eliminar el exceso de calor del sistema de baterías mediante la circulación. Los componentes básicos del sistema de refrigeración líquida incluyen: placa de refrigeración líquida, unidad de refrigeración líquida, tubería de refrigeración líquida, mazo de cables de alta y baja presión; Refrigerante, etc
2. Principales ventajas del sistema de refrigeración líquida para almacenamiento de energía
(1) Más seguro. Con el aumento continuo de la escala de construcción de proyectos de almacenamiento de energía, la capacidad de una sola batería y la densidad de energía del sistema aumentarán en consecuencia. Incluso si se utilizan celdas de gran capacidad, se necesitarán cientos de miles o incluso cientos de miles de celdas para construir un proyecto de almacenamiento de energía de 100 MW, que generará más calor y planteará requisitos más altos para la gestión del control de temperatura del almacenamiento de energía. sistema. La tecnología de almacenamiento de energía de refrigeración líquida tiene un alto contenido. Puede disipar directamente el calor del núcleo eléctrico mediante la convección del refrigerante. El método es controlable y no se ve afectado por condiciones externas. Además, la eficiencia de disipación de calor es alta y el control de temperatura es más preciso. Debido a la pequeña capacidad calorífica específica del aire, el coeficiente de transferencia de calor por convección y otros factores, la tecnología de refrigeración por aire de la batería tiene una baja eficiencia de transferencia de calor y la generación de calor de la batería aumenta, lo que provocará una temperatura alta de la batería y riesgo de fuga térmica; El esquema de enfriamiento líquido puede obligar al paquete de baterías a disipar el calor y realizar la redistribución del calor entre los módulos de la batería al depender de un gran flujo de medio de enfriamiento, lo que puede inhibir rápidamente el deterioro continuo de la fuga térmica y reducir el riesgo de fuga.
(2) Más económico. Además de la seguridad, el diseño integrado del sistema de almacenamiento de energía también debe tener en cuenta la operación y el mantenimiento durante todo el ciclo de vida. El sistema de almacenamiento de energía refrigerado por líquido es más económico. El funcionamiento del sistema de almacenamiento de energía genera una gran cantidad de calor y una disipación de calor desigual, lo que no solo pone en peligro la seguridad del sistema de almacenamiento de energía de la batería, sino que también afecta la vida útil de la batería. A través del controlador de nivel de grupo y la tecnología inteligente de control de ecualización de temperatura, el sistema de enfriamiento líquido de almacenamiento de energía puede hacer que la temperatura del núcleo eléctrico sea más uniforme mediante la configuración de tuberías y el flujo de líquido. Para lograr la misma temperatura promedio de la batería, la refrigeración por aire requiere 2-3 veces más consumo de energía que la refrigeración líquida. Con el mismo consumo de energía, la temperatura máxima del paquete de baterías es 3-5 grado más alta para la refrigeración por aire que para la refrigeración líquida, y el consumo de energía de la refrigeración líquida es menor.
(3) Más adecuado para el almacenamiento de energía a largo plazo. Si el sistema de almacenamiento de energía de la batería de 4 horas continúa utilizando la tecnología de disipación de calor por refrigeración por aire, aunque su estructura es simple y su costo es bajo, y el calor generado por la celda de la batería se lleva directamente al exterior a través del ventilador, tiene las desventajas. de bajo coeficiente de transferencia de calor, velocidad de enfriamiento lenta y la necesidad de un área grande de canal de disipación de calor, y su área será muy grande. La tecnología de refrigeración líquida tiene las ventajas de una alta conductividad térmica, una disipación de calor más uniforme, un menor consumo de energía y menos espacio. La solución de contenedor del sistema de almacenamiento de energía de refrigeración líquida tiene una alta eficiencia de disipación de calor. En comparación con el contenedor tradicional refrigerado por aire, la densidad de potencia aumenta en un 100% y el espacio se ahorra en más del 40%. Es más adecuado para escenarios de almacenamiento de energía a gran escala y a largo plazo.
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