关于英威腾

节能高手|英威腾威能VCE系列储能专用空调

发布时间:2023-01-12浏览次数: 171

2023-01-12-01.jpg

一、储能温控行业发展背景

1. 多种技术并存,电化学储能或将进入高速增长期

储能概念促进多种储能技术的发展,图1展示了当前的储能技术分类。

2023-01-12-02.png

图1 储能技术类别

在多种技术并存的背景下,全球储能累积装机量在逐年稳步增长。而其中的电化学储能以其容量配置灵活、场地限制小和响应速度快等优势,有望成为储能市场未来增长的主力。图2展示了近5年来全球及我国电化学储能装机量及增速,我们可以看到电化学储能装机在放量增长,特别是2018年增速达到高峰。

2023-01-12-03.png

图 2 2017-2021年全球/中国电化学储能累积装机量及增速

2. 锂电池受温度影响大,储能温控趁势而起

图3为各类型储能技术应用情况,其中,蓄水储能的市场存量最大,其次为电化学储能。而电化学储能应用中,锂离子电池凭借其能量密度大、寿命长、能量转换率高、自放电率低和无记忆效应等优势已在储能领域占据了绝大多数市场份额。

2023-01-12-04.png

图3 2021年全球储能装机类型分布情况

但锂电池的安全性与性能的受温度影响极大,工作环境温度过高或过低都将使电池容量大幅衰减且加大热失控或者短路风险;另外,电池的温度不均匀会导致局部过充过放现象,这种不均匀性会使电池充放电效率大大降低。

因此,储能温控在电化学储能系统中的重要性也日益凸显,储能温控与BMS配合,对电池工作环境进行温度控制,维持电池在安全运行参数范围内。这就意味着未来储能温控将伴随储能快速发展。

二、当前储能温控产品的应用分析

1. 储能温控产品原理简介

a. 风冷--以空气作为换热介质,通过空气对流实现电池热量转移的方式。

2023-01-12-05.png

图4 电池组风冷原理图

风冷温控产品的送风方式有串行通风及并行通风两种。

图5(a)为串行通风方式--冷风流经电池后温度逐渐上升再被送风机从进风口吸入。该方式的应用会出现靠近出风口的电池温度较低而远端电池温度较高,因此存在使电池组温度分布不均匀的弊端,影响电池的工作性能。

故目前采用比较多的是图5(b)中所示的并行通风方式——该方式可以使冷风均匀地从整个电池组的一端经过,再从另一端流出,保证电池单体温度下降的均匀性,使得电池的工作性能更优异。

2023-01-12-06.png

图5 风冷技术中的出风方式

b. 液冷--以液体作为换热介质,通过液体对流转移电池工作产生热量的方式。

2023-01-12-07.png

图6 电池组液冷原理图

目前液冷技术分直接接触式和间接接触式两种结构。

* 直接接触式--电池箱体内充满冷却液,电池组要求完全浸没在冷却液中。这种结构形式要求冷却液必须具有良好的绝缘性以防止电池工作时发生短路,并且对液处路布置要求也很高。

* 间接接触式--通过换热结构与电池接触,利用换热结构中的工质流动将电池的热量带走。目前使用较多的是带有压缩机制冷系统的间接接触式结构。

c. 相变冷却--利用特定相变材料在特定温度下发生物质状态变化来实现电池热量的转移。

2023-01-12-08.png

 图7 电池组相变冷却原理图

d. 热管冷却--利用封闭管壳内工质的相变实现热量交换。

2023-01-12-09.png

 图8 电池组热管冷却原理图

2. 储能温控产品的比较

风冷产品由于其具备结构简单,易于维护,成本低、可靠性高、易于实现等优势,因此目前市场渗透率最高,但风冷的换热效率较低,且在控制温度均匀性上上表现并不理想。

而液冷相对于风冷具备换热效率更高,温度控制更均匀且更加适合大功率的储能系统等应用场合,有望加大市场渗透率,但是液冷也存在投资成本高、施工复杂、存在漏液风险等不足。

相变冷却与热管冷却目前仍属于在研技术,且成本高,在市场上的应用并不成熟。

表1为各类型储能温控产品对比情况。

2023-01-12-10.png

表1 储能温控产品比较

3. 风冷、液冷的选择要素
a. 制冷功率需求
① 小型储能项目的产热功率较低,制冷量需求小,风冷产品的适配度更高;
② 反之,大型储能项目应产热功率高,制冷量需求大,则液冷产品才可以满足

b. 成本敏感度
① 风冷产品在成本上相对液冷占据优势,因此更适合对成本不是很敏感的小型工商业储能项目;
② 而大型储能项目的成本敏感度会更高,更适合使用液冷产品。

c. 使用环境
① 室外若是极端高温环境,则会影响室外风机的散热,导致风冷产品制冷效果变差;
② 室外极端低温环境,则容易造成液冷产品的液路结冰,导致产品无法正常使用;
③ 另外,水资源匮乏的应用环境不适合用液冷产品,因为液冷的是靠液体进行热交换的,需要消耗大量的水。

d. 安装维护
① 对换热效率没有高要求,追求结构简单、可靠性高、易于维护的项目,风冷为更佳选择;
② 而对换热效率要求较高,可以克服安装维护难度的项目,液冷或为更佳选择。