Големият брой батерии в системата за съхранение на енергия, големият капацитет и мощност, гъстото разположение на батериите и сложните и променливи условия на работа са предразположени към проблеми като неравномерно разпределение на температурата и голяма температурна разлика между батериите, което води до влошаване на производителността на батериите, намаляване на капацитета и съкращаване на експлоатационния живот, влияейки върху производителността на цялата система и в сериозни случаи може да доведе до термично претоварване и инциденти, свързани с безопасността. За да се реализира съхранение на енергия в голям мащаб, със средно дълъг цикъл, висока толерантност и висока безопасност, технологията за течно охлаждане се е превърнала в популярен подход в областта на термичното управление на съхранението на енергия.
В момента на пазара се използват основните методи за управление на температурата, които ще бъдат показани по-долу.
Въздушно охлаждане
Въздушното охлаждане е вид метод за охлаждане, използващ въздух като студена среда и конвекционен топлопренос за намаляване на температурата на батерията. Той се използва широко в промишленото хладилно оборудване, телекомуникационните базови станции и сценариите за контрол на температурата в центрове за данни, като същевременно има относително висока техническа зрялост и надеждност.
Течно охлаждане
Течното охлаждане е вид течен хладилен агент, използващ течен поток за пренасяне на топлината, генерирана от вътрешните компоненти на ИТ оборудването в центъра за данни, към външната страна на оборудването. В сравнение с въздушното охлаждане, структурата на течната охладителна система е по-сложна и компактна и не изисква разполагане на голяма площ от канали за разсейване на топлината, така че заема сравнително малка площ.
Охлаждане с топлинна тръба
Охлаждането с топлинна тръба разчита на фазова промяна на охлаждащата среда, затворена в тръбата, за да се осъществи топлопренос, с висока ефективност на разсейване на топлината, безопасност и надеждност и др., но цената също е висока, а практическото приложение в системи с голям капацитет на батерии, като например съхранение на енергия, е сравнително малко.
| Сравнение на три основни технически процедури за управление на топлината | |||
| Характеристика | Въздушно охлаждане | Течно охлаждане | Гукане с фазова промяна |
| Охлаждаща среда | Въздух | Течност | Материал за фазова промяна |
| Метод за контакт | Директно | Косвено | Директно |
| Дизайн | Лесно | Комплекс | Лесно |
| Ефективност на топлопреноса | Долна | По-висока (0,5-10) | Среден |
| Цена | Долна | По-високо | Среден |
| Защита | Ниски изисквания, лесно постижими | Сложна система, трудна за постигане | Проста система, лесна за постигане |
| Коефициент на топлопреминаване | 25-100 | 1000-15 000 | / |
| Температурна равномерност | Нееднородност | Еднородност | Еднородност |
| Продължителност на живота | ≥10 години | 3-5 години | Свързано с материали |
| Инсталация | Лесно | Трудно | Лесно |
| Приложение | Ниска енергийна плътност на батерията, презареждане и разреждане | Висока енергийна плътност на батерията, презареждане и разреждане | Среден |
| Ниво на техническа зрялост | Зрял | Зрял | Незрял |
Поради по-високия коефициент на топлопреминаване и специфичен топлинен капацитет на охлаждащата течност и факта, че тя не се влияе от фактори като надморска височина и въздушно налягане, системата за течно охлаждане има по-силен капацитет за разсейване на топлината в сравнение с въздушно охлажданата система, което е по-адаптивно към тенденцията на развитие на мащабни проекти за съхранение на енергия с висока енергийна плътност.
От гледна точка на разходите, според съответните изследвания, при един и същ охлаждащ ефект, консумацията на енергия на течно охлаждащата система обикновено е много по-ниска от тази на въздушно охлажданата система. Следователно, въпреки че първоначалните инвестиционни разходи за течно охлаждаща система са по-високи, общите разходи за целия жизнен цикъл на системата за съхранение на енергия може да са по-ниски от тези на въздушно охлажданата система. В обобщение, ние смятаме, че в някои сценарии се очаква течното охлаждане постепенно да замени въздушното охлаждане като основна форма на контрол на температурата за съхранение на енергия.
| Предимствата на течното охлаждане | |
| Ниски разходи за енергия | Течното охлаждане може да използва вода с температура 45°C/113F за охлаждане през повечето време |
| Висока плътност на охлаждащата мощност | Въздушното охлаждане за шкафове над 20 kW значително намалява ефекта от течното охлаждане и потапянето на чипа. |
| Ниска консумация на вода | Изпарителното охлаждане може да бъде елиминирано или значително намалено |
| Адаптация към сурови условия | Потопеното течно охлаждане не изисква въздушен поток и е изолирано от външната среда. |
| Ниско ниво на шум | Течното охлаждане на ниво чип изисква само малко количество въздушен поток |
| Равномерно разсейване на топлината | Добро средно разсейване на топлината за съхранение на енергия и батерии. |
| Значително по-ниска консумация на енергия | Общата консумация на енергия е ниска, при същите условия на хладилен капацитет, консумацията на енергия е само толкова ниска, колкото тази на въздушно охлажданите агрегати. |
| Целогодишните ефекти са устойчиви | По-малко влияние от времето, по-малка сезонна нестабилност |
Мащабът на пазара на течно охлаждане
Технологията за течно охлаждане е била призната от някои предприятия за крайна употреба надолу по веригата.
През август 2023 г. Longyuan Power Group пусна втората партида от рамкови обществени поръчки за система за течно охлаждане и предварително сглобена интегрирана кабина за конвертор-усилвател за електроцентрали за съхранение на енергия през 2023 г., като прогнозната стойност на обществените поръчки за система за течно охлаждане и съхранение на енергия беше 600 MW/1200 MWh; National Energy Group публикува втората партида от рамкови обществени поръчки за оборудване за съхранение на енергия през 2023 г., като общото количество батерийни системи за течно охлаждане за електроцентрали за съхранение на енергия беше 600 MW/1200 MWh.
И от 2022 г. насам съответните производители интензивно пускат на пазара системи за съхранение на енергия с течно охлаждане, а богатството от продукти с течно охлаждане се увеличава.
През май 2022 г. Sunny Power пусна на пазара PowerTitan за големи наземни електроцентрали и PowerStack за търговско и промишлено съхранение на енергия, като и двете използват системи с течно охлаждане.
В проекта, обявен за пускане в производство от GCL EnerD, батерийният пакет с течно охлаждане използва литиево-железен фосфатен акумулатор с максимален цикъл на живот до 15 000 пъти и същевременно използва интегрирана конструкция на тръбопроводи с течно охлаждане с температурна разлика по-малка от 3°C. Интегрираните шкафове за съхранение на енергия с течно охлаждане са категоризирани в две основни серии продукти, а именно 100kw и 200kw, които могат да задоволят търсенето на всякакви промишлени, търговски и индустриални електроцентрали с различни размери и във всякакви комбинации, а сглобяемата форма може да намали времето и разходите за монтаж и отстраняване на грешки на място. Сглобяемата форма може да намали времето и разходите за монтаж и въвеждане в експлоатация на място.
| Нов продукт за съхранение на енергия с течно охлаждане през 2022 г. | ||||
| Не. | Предприятие | Име на продукта | Характеристика | Приложение |
| Система за съхранение на енергия в контейнери | ||||
| 1 | Келонг | Система за съхранение на енергия с течно охлаждане Kelong S | Включва 1500V батерия за съхранение на енергия, клъстер, система за течно охлаждане, система за безопасност и интелигентна система за управление. Безопасно, интелигентно и лесно. | Ново производство на енергия от страна на мрежата, от страна на потребителя |
| 2 | Сънгроу | PowerTitan | Решение за съхранение на енергия с течно охлаждане | Голяма наземна електроцентрала |
| 3 | Чиназт | Система за течно охлаждане MUSE1.0 от ново поколение | Железофосфатни батерии с керамично покритие на корпуса, легиране с микроелементи и изравняване на BMS, алуминиева рамка с предварително защитени от виолетови структурни модули: отделение за батерии със степен на защита IP67 с независима система за пожарна защита, наблюдение на нивото в PACK и дизайн за пръскане на ниво клъстер, U-образна плоча за течно охлаждане и професионален дизайн на тръбопроводите. | / |
| 4 | Серматек | Система за съхранение на енергия в контейнери с течно охлаждане Serlattice | Дизайн за управление на температурата с течно охлаждане и висока плътност на системна интеграция. Противопожарна защита на ниво PACK: локална система за предупреждение за сигурност. | Търговско и промишлено съхранение на енергия |
| 5 | Хайберстронг | Система за съхранение на енергия с течно охлаждане и искробезопасна твърдотелна батерия от серията HyperSafe | Използва 280Ah железен фосфатен твърдотелен акумулатор; прилага техническа гаранция в четири измерения: безопасност на батерията, безопасност на интеграцията, полицейска безопасност и активна безопасност, за да се постигне безопасността на цялата система. | / |
| 6 | Джоугу | CX-1000 Система за съхранение на енергия в контейнер за суровини | С ниво на защита IP54; защита от корозия C4-5, модулен и силно интегриран дизайн на многостепенна пожарогасителна система и предварително сглобяемо решение за монтаж на кабини. | / |
| 7 | Нарадапауър | Система за съхранение на енергия CenterL от ново поколение с течно охлаждане | Система с течно охлаждане, заредена с 280Ah железофосфатни батерии. Системна платформа 1500V с висока ефективност и интеграция за максимална безопасност и дълъг живот, по-добър LCOS с четири основни предимства. | / |
| 8 | Ева | Система за съхранение на енергия с течно охлаждане Eve 1500V | С цялостна защита, точен контрол на температурата, гъвкаво оформление, висока ефективност и четири основни предимства, поддръжка на платформа за напрежение DC1500V, бързо внедряване, бързо свързване в мрежа | / |
| 9 | Ипотиседж | 1500V интелигентна система за съхранение на енергия с течно охлаждане | Не се изисква инсталация, дизайн с течно охлаждане, двойна противопожарна защита, интелигентен облак, анализ в реално време, десетгодишен живот, експлоатация и поддръжка през целия експлоатационен живот | Интеграция на мрежова мрежа за възобновяема енергия, спомагателни услуги към мрежата, пренос и разпределение на мрежата, разпределени и микромрежи |
| 10 | Чинтпауър | Ново поколение Система за съхранение на енергия PowerBlock | Високоинтегриран модул за акумулаторна батерия за съхранение на енергия, кутия за високо напрежение, система за контрол на температурата, система за ранно предупреждение за пожар, система за разпределение на енергия и др. | Мащабни инсталации за съхранение на енергия |
| 11 | Тринасолар | Продукти за шкафове за съхранение на енергия с течно охлаждане TrinaStorageEle menta | С „рентабилна, максимална безопасност, интелигентна работа и поддръжка, удобство и гъвкавост“ четири основни предимства | / |
| 12 | Хитиум | Контейнер от ново поколение с течно охлаждане | Прилагане на технология за странично охлаждане, оптимизиране на разпределението на температурата в системата чрез многоетапно проектиране на система за управление на топлината с променлив диаметър; проектиране на множество електрически защити; безопасност на системата чрез проектиране на система за облекчаване на експлозии в изпускателния канал и система за пожарогасене. | Страна на мрежата, страна на захранването |
| 13 | Shuangdeng Group | Shuangdeng PowerBank - нова система за съхранение на енергия с течно охлаждане | Многоизмерно пожарогасене и предварително сглобен дизайн на цялата система с технология за течно охлаждане | Мащабни инсталации за съхранение на енергия |
| Всичко в един шкаф за съхранение на енергия | ||||
| 1 | Сънгроу | PowerStack | Решение за съхранение на енергия с течно охлаждане за „тройна интеграция на захранването“ | Търговски и промишлени електроцентрали |
| 2 | Теплоре | TensorpackT Разпределена система за съхранение на енергия | Приемайки силно интегрирана дизайнерска концепция, шкафът обединява батерия, BMS EMS, система за управление на температурата, двупосочен DC/AC конвертор и противопожарна система в едно цяло. | Индустриални и търговски сценарии, като фабрични паркове, зарядни станции, търговски сгради, центрове за данни и др. |
| 3
| Серматек | Вградени външни шкафове с течно охлаждане | Високо интегрирана PCS, батерия, течен охладител, система за разпределение на захранването и противопожарна защита: широка парадигма на входното напрежение, максимална поддръжка за 4 паралелни устройства: 3-слойна BMS архитектура, дигитализиран LCD дисплей, зареден с интелигентна EMS, за постигане на събиране и наблюдение на свързаното оборудване. | / |
| 4 | Синексел | Външен шкаф за съхранение на батерии | Малки промишлени и търговски потребители до 30kW предавател за съхранение на енергия като ядро. Поддържа множество шкафове, свързани паралелно, за да отговори на мегаватовото ниво на средни и големи промишлени и търговски общности, острови и други полета, регистрирани в мрежата, извън мрежата, сценарии със слаба мрежа, plug and play, интегриран дизайн „всичко в едно“. | Малки търговски и промишлени потребители |
| 5 | Хайберстронг | Ново поколение шкафове за съхранение с течно охлаждане от серията HyperSafe за искробезопасни твърдотелни батерии | Използва 280Ah калиево-железен фосфатен твърдотелен акумулатор; внедрява технически предпазни мерки в четирите измерения: безопасност на батерията, безопасност на генерирането, безопасност на управлението и активна безопасност, за да се постигне безопасността на цялата система. | Съхранение на енергия в домакинствата, електроцентрали за съхранение на енергия, търговски и промишлени съоръжения за съхранение на енергия |
| 6 | Jd-енергия | Модулен охладител за течности, Source Grid Side 1500V Energy Block eBlock372 | Дизайн „всичко в едно“, батерията, BMS, висока PCS, система за безопасност, система за управление на температурата са обединени в един стандартизиран външен шкаф, образувайки интегриран, plug-and-play енергиен блок за съхранение на енергия, интегриращ продукти за промишлени и търговски електроцентрали. | страна на мрежата източник |
| 7 | Търговски и индустриален клиент от страна на клиента 1000V енергиен блок eBlock200 | / | Търговски и индустриален потребител | |
| Каскадна система за съхранение на енергия с високо напрежение | ||||
| 1 | Джинпан Технологии | Напълно течно охлаждане 35kV/12.5MW/25 MWh каскадно съхранение на високо напрежение | Не е необходим трансформатор, директен достъп до високо напрежение над 6KV. Мрежа: използваща технология за активно изравняване на батериите, технология за каскадно съхранение на енергия за високо напрежение и технология за управление на температурата с изцяло течно охлаждане. | От страна на производството, от страна на мрежата, от страна на промишлените и търговските потребители |
| 2 | Джигуан | Каскадна система за съхранение на енергия с голям капацитет и високо напрежение 35kV, директно монтирана | Съвместно разработена от Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy и Shanghai Jiaotong University, тя е подходяща за изграждането на нови електроцентрали за съхранение на енергия и големи електроцентрали за съхранение на електрохимична енергия с мощност от гигаватов капацитет. | Мащабни инсталации за съхранение на енергия |
В момента, включително местни и чуждестранни производители на интегрирани системи за съхранение на енергия, основно са пуснали на пазара оборудване за съхранение на енергия, базирано на технология за управление на температурата с течно охлаждане, а от втората половина на миналата година в много проекти постепенно се реализира широк спектър от приложения, като някои производители дори се отказаха от продуктите за съхранение на енергия с въздушно охлаждане, като пълният тласък на технологията за течно охлаждане. Следователно, в сравнение със системите с въздушно охлаждане, с развитието на технологията и сценариите на приложенията на системите с течно охлаждане, те са по-способни да отговорят на неотложните нужди на пазара за системи за съхранение на енергия. Мащабът и енергийната плътност се увеличават с висока енергийна плътност, нисък размер, ниска спомагателна консумация на енергия и предимствата на финия контрол на температурата ще привлекат повече внимание.
| Фирми за оборудване за контрол на температурата на съхранение на енергия | |||
| Предприятие | Основни клиенти и процес | Основен продукт | Техническа рутина |
| Енвикуул | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, както и чуждестранни производители на климатици за външни шкафове от серията MC, системни интегратори от серията MC и производители на батерии; приходите от дейността по климатици за съхранение на енергия и чилъри от серията EMW за контрол на температурата през 2021 г. възлизат на 337 милиона юана. | Системни интегратори и производители на батерии от серия C; климатик за съхранение на енергия 2021, охладител за съхранение на енергия от серия EMW | Въздушно охлаждане, течно охлаждане |
| Шенлинг | Държавна мрежа и др. | Интегриран климатик за покрив, стаен климатик със сплит колона, вграден климатик, прецизен сплит климатик за стаен монтаж | Въздушно охлаждане |
| Тонгфей | През 2020 г. компанията започна да развива областта на температурния контрол за съхранение на енергия и разшири клиентите си, включвайки Sunny Power, Kelong, Trinasolar и др. | Системи с течно охлаждане, покривни индустриални климатици, интегрирани индустриални климатици, сплит индустриални климатици, стенни климатици | Въздушно охлаждане, течно охлаждане |
| Гаолан | Основните ни клиенти са производители на разпределени батерии и фабрики за батерии, като вече започнахме сътрудничество с Ningde Times. | Въз основа на продукти за течно охлаждане с литиева батерия за един шкаф, широкомащабна система за течно охлаждане на електроцентрали за съхранение на енергия, сглобяеми продукти за течно охлаждане на кабини за съхранение на енергия и др. | Течно охлаждане |
| Сонгжи | Той е влязъл в системата на доставчиците на Ningde Times, Vision Energy и други клиенти, като два продукта са навлезли в етап на масово производство, а няколко продукта са в процес на разработка. | Система за управление на температурата с течно охлаждане за съхранение на енергия (два продукта в масово производство, няколко в процес на разработка) | Въздушно охлаждане, течно охлаждане |
| Аотекар | Доставките за Ningde Times ще започнат през 2020 г., а производството на долни партиди на течно охлаждана система за управление на температурата за съхранение на енергия ще започне през 2021 г. | Система за течно охлаждане и управление на температурата за съхранение на енергия | Въздушно охлаждане, течно охлаждане |
Потенциалът на течната охладителна енергия в бъдеще
По отношение на разходите, според съответните проучвания, консумацията на енергия на системите за течно охлаждане обикновено е много по-ниска от тази на системите с въздушно охлаждане, при същия охлаждащ ефект. Следователно, въпреки че първоначалните инвестиционни разходи за система за течно охлаждане са по-високи, общите разходи за целия жизнен цикъл на системата за съхранение на енергия може да са по-ниски от тези на системата с въздушно охлаждане. В обобщение, ние смятаме, че в някои сценарии се очаква течното охлаждане постепенно да замени въздушното охлаждане като основна форма на контрол на температурата за съхранение на енергия.
Въпреки това, системите за течно охлаждане все още са изправени пред определени предизвикателства по отношение на надеждността. Преди това приложението на течно охлаждане в областта на контрола на температурата за съхранение на енергия беше сравнително малко, но все още има известна разлика в зрялостта на технологиите в сравнение с въздушното охлаждане, особено по отношение на стабилността и надеждността на работа. По-специално, тръбопроводите на системите за течно охлаждане са склонни към корозия и отлагане, което води до запушване или изтичане на охлаждаща течност, докато вода, гликол, силиконово масло и други често срещани охлаждащи течности могат да повредят батерията или да причинят късо съединение в системата, което води до рискове за безопасността на електроцентралите за съхранение на енергия.
Освен това, проектният живот на системата за съхранение на енергия обикновено достига 15 години, но експлоатационният живот на помпите и клапаните в системата за течно охлаждане често е около 7 години и има известно несъответствие между двете. Следователно е много вероятно системата за течно охлаждане да се нуждае от поддръжка или от подмяна на компонентите чрез изключване на системата за течно охлаждане по време на експлоатацията на проекта за съхранение, което се отразява на икономичността на проекта. Разбира се, с напредъка на технологията за течно охлаждане, ние вярваме, че тези проблеми се очаква да бъдат решени един след друг, като цялостният поглед върху течното охлаждане ще продължи да бъде бъдещата тенденция за развитие на контрола на температурата при съхранение на енергия.
