日本語儲能熱管理新型方案——讓未來更可持續(xù)
327 2024/11/06 16:00
電池充放電效率對儲能熱
管電理需求有何影響？
冷卻電池仿真分析
充放電倍率增大是電化學(xué)儲能的升級方向，對儲能熱管理提出更高要求。當(dāng)前，0.5C和1C的電化學(xué)儲能電池為儲能項目主流，相較于0.4C的儲能電池，0.5C與1C的儲能電池在熱失控下進(jìn)入危險爆發(fā)期的速度更快，儲能熱管理的換熱效率需要進(jìn)一步提高。
充放電倍率為1C的電池?zé)崾Э剡^程更短電池模組安全性降低
目前0.5C容量型與1C能量型儲能電池為市場主流
換熱效率更高的液冷代替風(fēng)冷為未來趨勢。液冷方案具有比風(fēng)冷更高的換熱效率，由于液體的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)高于氣體，且更加靠近熱源，冷卻效率更高，在相同功耗下液冷電池包的最高溫度比風(fēng)冷低3-5℃。同時液冷方案不需要設(shè)計風(fēng)道，部分產(chǎn)品的占地面積可節(jié)約50%以上。
相同功耗下液冷電池包的最高溫度比風(fēng)冷低3-5℃
電化學(xué)儲能、新能源汽車、
數(shù)據(jù)中心溫控的區(qū)別？
電化學(xué)儲能溫控
電化學(xué)儲能溫控核心在于提升使用壽命與安全性，對于溫控設(shè)備空間限制較為寬松。電化學(xué)儲能常見場景在室外，更強(qiáng)調(diào)溫控設(shè)備的使用壽命、穩(wěn)定性以及溫控方案的運(yùn)維成本，對設(shè)備的體積、重量等要求相對寬松。
目前風(fēng)冷方案占比更大，隨著新能源電站、離網(wǎng)儲能向更大電池容量、更高系統(tǒng)功率密度轉(zhuǎn)化，液冷方案占比將快速提升。
新能源汽車溫控
新能源汽車溫控重視提升固定空間下的熱管理效率與溫控精確性。新能源汽車的熱管理除對電池的溫控需求外，還包括對電控、電機(jī)、乘倉的溫控需求。
由于動力電池能量密度更高，且車體物理空間有限，對熱管理的體積、重量、散熱效率、溫控精度要求更高。
數(shù)據(jù)中心（IDC）溫控
數(shù)據(jù)中心溫控追求制冷功率提升與數(shù)據(jù)中心電力使用效率（PUE）的降低。AIGC的發(fā)展加速芯片算力提升，帶來功耗大幅上升，IDC溫控強(qiáng)調(diào)散熱效率跟上芯片功耗提升速度。
此外，PUE=數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗，在PUE政策收緊的背景下，熱管理效率需要進(jìn)一步提升，浸沒式、噴淋式液冷散熱方案得到進(jìn)一步推廣。
電化學(xué)儲能、新能源汽車、IDC溫控的橫向?qū)Ρ?/span>
儲能集中式、集散式熱管理
有何區(qū)別，需求情況如何？
按照溫控系統(tǒng)的工作對象不同，儲能熱管理可以分為集中式和集散式熱管理。
集中式熱管理
一個集裝箱由一套熱管理系統(tǒng)維護(hù)，功率較高，一般為40kw及以上。
儲能集裝箱集中式散熱結(jié)構(gòu)
集散式熱管理
對集裝箱內(nèi)的多個電池柜分別進(jìn)行熱管理，強(qiáng)調(diào)溫度的精細(xì)化控制，目前主要由2.5-4kw機(jī)組向6-8kw機(jī)組升級過渡。
儲能集裝箱集散式散熱結(jié)構(gòu)
從價格上來看，集散式熱管理相較于集中式出廠價更高，但集散式對熱量的管理更精細(xì)化，整體效率更高，因此LCoS（全生命周期成本/累計傳輸?shù)碾娔芰浚┓炊汀Ｄ壳昂Ｍ馐袌龈鼜?qiáng)調(diào)全生命周期成本，國內(nèi)市場則更看重方案的招標(biāo)價格。
未來熱管理的形態(tài)？
冷板式液冷是最常見的間接接觸式液冷技術(shù)，浸沒式液冷是最常見的直接接觸式液冷技術(shù)。液冷散熱存在多種方案，主流的、高效率的散熱方案主要包括：
冷板式液冷
浸沒式液冷
噴淋式冷卻
冷板式液冷是目前最成熟的液冷方案，安裝較為簡潔，改造成本低，材料的兼容性好，發(fā)展速度最快，均價低于浸沒式。
熱管理未來可能的發(fā)展趨勢：
1）風(fēng)冷將被替代，
2）冷板式向浸沒式發(fā)展，
3）熱管理外置。
隨著芯片算力、電池能量密度、充放電效率的不斷提升，設(shè)備單位時間產(chǎn)熱量大幅提升，溫控系統(tǒng)熱交換效率的提升是行業(yè)大勢。
風(fēng)冷將逐步被液冷替代，浸沒式液冷隨著冷卻液的價格下降滲透率有進(jìn)一步提升的可能，以集裝箱為熱管理目標(biāo)的外置式熱管理或許是熱管理方案進(jìn)一步降本的嘗試方向。
液冷核心——櫻花冷卻液
針對目前儲能冷卻技術(shù)的變化，櫻花化研研發(fā)和生產(chǎn)了一款由棕櫚油提煉而成，可生物降解，綠色環(huán)保冷卻液。具有優(yōu)異的介電常數(shù)，優(yōu)異的氧化安定性，擊穿電壓高，良好的導(dǎo)熱性能以及絕緣性能。
產(chǎn)品特點
理想的氧化安定性，能廣泛適用于各種溫控散熱場合
電氣絕緣性能優(yōu)異，能安全接觸關(guān)鍵電器元件
低粘度，散熱性能優(yōu)異，能在溫控系統(tǒng)中很好的流動散熱。
環(huán)境特性
低毒性
低溫室效應(yīng)
可生物降解，對于土壤和水源地友好
冷卻性能評價
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