Il metodo di raffreddamento del sistema di accumulo dell'energia è correlato alla sicurezza, ai costi e all'efficienza del sistema di accumulo dell'energia. Attualmente, i principali metodi di raffreddamento sono il raffreddamento naturale, il raffreddamento ad aria forzata e il raffreddamento a liquido, che vengono applicati rispettivamente in diverse occasioni. Nell'applicazione su larga scala dell'accumulo di energia in contenitori di grandi dimensioni, il sistema di accumulo di energia con raffreddamento a liquido riceve maggiore attenzione. Quindi, come selezionare i vari metodi di raffreddamento richiede una considerazione completa di sicurezza, efficienza, economia e altri aspetti del sistema.
(1) Raffreddamento naturale. Il raffreddamento naturale è un metodo di raffreddamento che sfrutta l'elevata conduttività termica dei materiali metallici per asportare il calore e dissiparlo nell'aria. Si riferisce alla convezione naturale senza requisiti specifici di velocità del vento. Il dissipatore di calore utilizzato è rame, alluminio.
(2) Raffreddamento ad aria forzata. La convezione forzata viene utilizzata per la dissipazione del calore. Quando c'è una velocità del vento speciale, la velocità del vento può realizzare la convezione attraverso i ventilatori. La configurazione del radiatore della ventola, della piastra del dissipatore di calore ad alta densità e dello scambiatore di calore può creare un ambiente di flusso d'aria opposto o incrociato per accelerare la rimozione del calore e migliorare l'efficienza di dissipazione del calore.
(3) Tecnologia di raffreddamento a liquido. L'applicazione di raffreddamento a liquido si riferisce all'uso dipiastre di raffreddamento a liquido(note anche come piastre di raffreddamento raffreddate ad acqua) installate sulla fonte di calore per cooperare con l'unità dissipatore di calore per dissipare il calore in modo da circolare con un fluido. In generale, la tecnologia di raffreddamento a liquido viene utilizzata principalmente nei sistemi di cambiamento di fase a convezione forzata o in ambienti in cui la densità di energia termica è estremamente elevata e non è possibile ottenere l'effetto di dissipazione del calore.
Nel sistema di accumulo dell'energia, gli attuali sistemi a basso consumo, come alimentatori, telefoni cellulari, laptop, ecc., utilizzano generalmente la dissipazione del calore naturale. I sistemi di media potenza, come gli alimentatori portatili, i sistemi di accumulo di energia domestica, gli UPS, i sistemi di accumulo di energia in contenitori industriali di piccole e medie dimensioni, adottano generalmente il raffreddamento ad aria forzata. Il sistema di accumulo dell'energia dei veicoli elettrici adotta generalmente la tecnologia di raffreddamento ad acqua. Attualmente, anche i sistemi di accumulo di energia di medie e grandi dimensioni iniziano a utilizzare la tecnologia di raffreddamento ad acqua.
Il sistema di accumulo dell'energia si riferisce principalmente al sistema di accumulo dell'energia della batteria, che è generalmente composto da sistema di batterie, sistema PCS, sistema BMS, sistema di monitoraggio, ecc. Il sistema di batterie è composto da singole batterie in serie e in parallelo. Secondo l'attuale comune contenitore di accumulo di energia raffreddato ad aria da 40 piedi e 2,5 MWh, circa 6510 120celle Ah, 2790 280celle Ah e migliaia di celle sono impilate insieme. L'efficienza di carica e scarica del sistema di accumulo dell'energia è di circa il 90%, il che genererà molto calore durante il funzionamento e questo calore dovrà essere distribuito nel tempo, altrimenti la durata della batteria ne risentirà e si verificherà anche una fuga termica , che comporterà il rischio di incendio.
La dissipazione del calore del raffreddamento ad aria porta il calore generato dal nucleo elettrico all'esterno attraverso la ventola, mentre la dissipazione del calore del raffreddamento a liquido conduce la convezione del calore attraverso il liquido di raffreddamento. La tecnologia di raffreddamento ad aria è stata ampiamente utilizzata per la prima volta nei sistemi di accumulo dell'energia grazie alla sua struttura semplice, alla tecnologia matura e al basso costo, che possono consentire una consegna e un'implementazione rapide. Tuttavia, il sistema di raffreddamento ad aria ha un volume elevato ed è fortemente influenzato dall'ambiente esterno. Ci sono molti problemi in termini di sicurezza, efficienza ed economia del sistema. L’emergere dello stoccaggio energetico del raffreddamento a liquido risolve semplicemente i problemi di cui sopra.
Sistema di raffreddamento a liquido per l'accumulo di energia
1. Principio del sistema di raffreddamento ad acqua per l'accumulo di energia
Il sistema di raffreddamento a liquido è attualmente una direzione di ricerca importante per la gestione termica della batteria di alimentazione. È possibile ottenere le migliori condizioni di temperatura di esercizio del pacco batteria sfruttando le prestazioni della grande capacità termica del liquido refrigerante e la capacità di eliminare il calore in eccesso dal sistema batteria attraverso la circolazione. I componenti di base del sistema di raffreddamento a liquido includono: piastra di raffreddamento a liquido, unità di raffreddamento a liquido, tubazione di raffreddamento a liquido, cablaggio ad alta e bassa pressione; Liquido refrigerante, ecc.
2. Principali vantaggi del sistema di raffreddamento a liquido per l'accumulo di energia
(1) Più sicuro. Con il continuo aumento della scala di costruzione dei progetti di stoccaggio dell’energia, la capacità della singola batteria e la densità energetica del sistema aumenteranno di conseguenza. Anche se si utilizzano celle di grande capacità, saranno comunque necessarie centinaia di migliaia o addirittura centinaia di migliaia di celle per costruire un progetto di accumulo di energia da 100 MW, che genererà più calore e presenterà requisiti più elevati per la gestione del controllo della temperatura dell'accumulo di energia. sistema. La tecnologia di accumulo dell'energia con raffreddamento a liquido ha un contenuto elevato. Può dissipare direttamente il calore dal nucleo elettrico attraverso la convezione del liquido di raffreddamento. Il metodo è controllabile e non è influenzato dalle condizioni esterne. Inoltre, l'efficienza di dissipazione del calore è elevata e il controllo della temperatura è più accurato. A causa della ridotta capacità termica specifica dell'aria, del coefficiente di trasferimento del calore per convezione e di altri fattori, la tecnologia di raffreddamento ad aria della batteria ha una bassa efficienza di trasferimento del calore e la generazione di calore della batteria aumenta, il che porterà a un'elevata temperatura della batteria e al rischio di fuga termica; Lo schema di raffreddamento a liquido può forzare il pacco batteria a dissipare il calore e realizzare la ridistribuzione del calore tra i moduli batteria facendo affidamento su un grande flusso di mezzo di raffreddamento, che può inibire rapidamente il continuo deterioramento della fuga termica e ridurre il rischio di fuga.
(2) Più economico. Oltre alla sicurezza, la progettazione integrata del sistema di accumulo dell’energia dovrebbe tenere conto anche del funzionamento e della manutenzione dell’intero ciclo di vita. Il sistema di accumulo di energia raffreddato a liquido è più economico. Il funzionamento del sistema di accumulo dell'energia genera molto calore e una dissipazione del calore non uniforme, che non solo mette in pericolo la sicurezza del sistema di accumulo dell'energia della batteria, ma influisce anche sulla durata della batteria. Attraverso il controller di livello cluster e la tecnologia di controllo dell'equalizzazione del controllo intelligente della temperatura, il sistema di raffreddamento a liquido di accumulo di energia può rendere la temperatura del nucleo elettrico più uniforme attraverso l'impostazione dei tubi e del flusso del liquido. Per raggiungere la stessa temperatura media della batteria, il raffreddamento ad aria richiede un consumo energetico 2-3 volte maggiore rispetto al raffreddamento a liquido. A parità di consumo energetico, la temperatura massima del pacco batteria è superiore di 3-5 gradi per il raffreddamento ad aria rispetto al raffreddamento a liquido e il consumo energetico del raffreddamento a liquido è inferiore.
(3) Più adatto per l'accumulo di energia a lungo termine. Se il sistema di accumulo dell'energia della batteria da 4 ore continua a utilizzare la tecnologia di dissipazione del calore con raffreddamento ad aria, sebbene la sua struttura sia semplice e il suo costo sia basso, e il calore generato dalla cella della batteria viene portato direttamente all'esterno attraverso la ventola, presenta gli svantaggi di basso coefficiente di trasferimento del calore, bassa velocità di raffreddamento e necessità di un'ampia area di canale di dissipazione del calore, e la sua area sarà molto ampia. La tecnologia di raffreddamento a liquido presenta i vantaggi di un'elevata conduttività termica, una dissipazione del calore più uniforme, un minore consumo energetico e una minore superficie occupata. La soluzione in contenitore del sistema di accumulo dell'energia di raffreddamento a liquido ha un'elevata efficienza di dissipazione del calore. Rispetto al tradizionale contenitore raffreddato ad aria, la densità di potenza è aumentata del 100% e lo spazio sul pavimento viene risparmiato di oltre il 40%. È più adatto per scenari di stoccaggio energetico su larga scala e a lungo termine.
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