El gran nombre de bateries del sistema d'emmagatzematge d'energia, la gran capacitat i potència, la disposició densa de les bateries i les condicions de treball complexes i variables són propensos a problemes com ara una distribució desigual de la temperatura i una gran diferència de temperatura entre les bateries, que provoquen una degradació del rendiment de la bateria, una reducció de la capacitat i una vida útil més curta, afectant el rendiment de tot el sistema i, en casos greus, poden provocar fuga tèrmica i accidents de seguretat. Per tal de fer possible l'emmagatzematge d'energia a gran escala, cicle mitjà-llarg, amb una forta tolerància i un alt rendiment de seguretat, la tecnologia de refrigeració líquida s'ha convertit en una via popular en el camp de la gestió tèrmica de l'emmagatzematge d'energia.
Actualment, al mercat hi ha els principals mètodes de gestió tèrmica, que es mostren a continuació.
Refrigeració per aire
La refrigeració per aire és un tipus de mètode de refrigeració que utilitza l'aire com a medi fred i la transferència de calor per convecció per reduir la temperatura de la bateria, que s'utilitza àmpliament en escenaris de control de temperatura de refrigeració industrial, estacions base de telecomunicacions i centres de dades, amb una maduresa tècnica i fiabilitat relativament altes.
Refrigeració líquida
La refrigeració líquida és un tipus de líquid com a refrigerant que utilitza el flux de líquid per transferir la calor generada pels components interns dels equips informàtics del centre de dades a l'exterior de l'equip. En comparació amb la refrigeració per aire, l'estructura del sistema de refrigeració líquida és més complexa i compacta, i no requereix el desplegament d'una gran àrea de canals de dissipació de calor, de manera que ocupa una àrea relativament petita.
Refrigeració per tubs de calor
La refrigeració per tubs de calor es basa en el canvi de fase del medi refrigerant tancat al tub per aconseguir la transferència de calor, amb una alta eficiència de dissipació de calor, seguretat i fiabilitat, etc., però el cost també és elevat i l'aplicació pràctica en sistemes de bateries de gran capacitat com l'emmagatzematge d'energia és relativament petita.
| Comparació de tres rutines tècniques principals de gestió de la calor | |||
| Característica | Refrigeració per aire | Refrigeració líquida | Arrullar de canvi de fase |
| medi de refrigeració | Aire | Líquid | Material de canvi de fase |
| Mètode de contacte | Directament | Indirectament | Directament |
| Disseny | Fàcil | Complex | Fàcil |
| Eficiència de transferència de calor | Baix | Superior (0,5-10) | Mitjà |
| Cost | Baix | Superior | Mitjà |
| Protecció | Requisits baixos, fàcils d'aconseguir | Sistema complex, difícil d'aconseguir | Sistema senzill, fàcil d'aconseguir |
| Coeficient de transferència de calor | 25-100 | 1000-15.000 | / |
| Uniformitat de la temperatura | No uniformitat | Uniformitat | Uniformitat |
| Vida útil | ≥10 anys | 3-5 anys | Relacionat amb els materials |
| Instal·lació | Fàcil | Difícil | Fàcil |
| Aplicació | Baixa densitat d'energia de la bateria, recàrrega i descàrrega | Alta densitat d'energia de la bateria, recàrrega i descàrrega | Mitjà |
| Nivell de maduresa tècnica | Madur | Madur | Immadur |
A causa del coeficient de transferència de calor i la capacitat calorífica específica més elevats del refrigerant, i del fet que no es veuen afectats per factors com l'altitud i la pressió de l'aire, el sistema de refrigeració líquida té una capacitat de dissipació de calor més forta que el sistema refrigerat per aire, cosa que s'adapta millor a la tendència de desenvolupament de projectes d'emmagatzematge d'energia a gran escala i alta densitat energètica.
Des del punt de vista del cost, segons la investigació pertinent, en el cas del mateix efecte de refrigeració, el consum d'energia del sistema de refrigeració líquida sol ser molt inferior al del sistema de refrigeració per aire. Per tant, tot i que el cost d'inversió inicial del sistema de refrigeració líquida és més elevat, el seu cost global en tot el cicle de vida del sistema d'emmagatzematge d'energia pot ser inferior al del sistema de refrigeració per aire. En resum, creiem que, en alguns escenaris, s'espera que la refrigeració líquida substitueixi gradualment la refrigeració per aire com a forma principal de control de temperatura per a l'emmagatzematge d'energia.
| Els avantatges de la refrigeració líquida | |
| Costos energètics baixos | La refrigeració líquida pot utilitzar aigua a 45 °C/113 °F per refredar la major part del temps |
| Alta densitat de potència de refrigeració | La refrigeració per aire per a armaris de més de 20 kW redueix significativament l'efecte de la refrigeració líquida a nivell de xip i la immersió. |
| Baix consum d'aigua | El refredament evaporatiu es pot eliminar o reduir significativament |
| Adaptació a entorns durs | La refrigeració líquida submergida no requereix cap flux d'aire i està aïllada de l'entorn extern. |
| Baix nivell de soroll | La refrigeració líquida a nivell de xip només requereix una petita quantitat de flux d'aire |
| Dissipació uniforme de la calor | Bona dissipació de calor mitjana per a l'emmagatzematge d'energia i les bateries d'alimentació. |
| Consum d'energia significativament menor | El consum d'energia general és baix; en les mateixes condicions de capacitat de refrigeració, el consum d'energia només és tan baix com el de les unitats refrigerades per aire. |
| Els efectes durant tot l'any són sostenibles | Menys afectat pel clima, menys volatilitat estacional |
L'escala del mercat de la refrigeració líquida
La tecnologia de refrigeració líquida ha estat reconeguda per algunes empreses d'ús final.
A l'agost de 2023, Longyuan Power Group va publicar el segon lot de contractació marc de sistemes de refrigeració líquida i cabina integrada de convertidor-amplificador premuntada per a centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia el 2023, i l'estimació de contractació del sistema d'emmagatzematge d'energia de refrigeració líquida va ser de 600 MW/1200 MWh; National Energy Group va publicar el segon lot de l'avís de licitació de contractació marc d'equips d'emmagatzematge d'energia el 2023, i la quantitat total de sistemes de bateries de refrigeració líquida per a centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia va ser de 600 MW/1200 MWh.
I des del 2022, els fabricants rellevants han llançat intensivament sistemes d'emmagatzematge d'energia refrigerats per líquid, i la riquesa dels productes refrigerats per líquid ha anat augmentant.
El maig de 2022, Sunny Power va llançar PowerTitan per a grans centrals elèctriques terrestres i PowerStack per a l'emmagatzematge d'energia comercial i industrial, ambdues utilitzen sistemes de refrigeració líquida.
En el projecte que GCL EnerD ha anunciat que es posarà en producció, el paquet de bateries refrigerat per líquid adopta cel·les de bateria de fosfat de liti-ferro, amb una vida útil màxima de fins a 15.000 vegades, i alhora adopta un disseny de canonades refrigerades per líquid integrat, amb una diferència de temperatura inferior a 3 °C. Els armaris d'emmagatzematge d'energia refrigerats per líquid integrats es classifiquen en dues sèries principals de productes, és a dir, 100 kW i 200 kW, que poden donar suport a la demanda de tot tipus de centrals elèctriques industrials, comercials i industrials de diverses mides i en qualsevol combinació, i la forma prefabricada pot reduir el temps i el cost d'instal·lació i depuració in situ. La forma prefabricada pot reduir el temps i el cost d'instal·lació i posada en marxa in situ.
| Nou producte d'emmagatzematge d'energia de refrigeració líquida el 2022 | ||||
| No. | Empresa | Nom del producte | Característica | Aplicació |
| Sistema d'emmagatzematge d'energia en contenidors | ||||
| 1 | Kelong | Sistema d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid Kelong S | Inclou una bateria d'emmagatzematge d'energia de 1500 V, un clúster, un sistema de refrigeració líquida, un sistema de protecció de seguretat i un sistema de gestió intel·ligent. Segur, intel·ligent i senzill. | Nova generació d'energia, costat de la xarxa, costat de l'usuari |
| 2 | Creixement solar | PowerTitan | Solució d'emmagatzematge d'energia refrigerada per líquid | Gran central elèctrica terrestre |
| 3 | Xinaztt | Sistema de refrigeració líquida MUSE1.0 de nova generació | Bateries de fosfat de ferro amb recobriment ceràmic, dopatge d'elements traça i equalització BMS, marc d'alumini amb mòduls estructurals pre-violeta: compartiment de bateria amb classificació IP67 amb sistema de protecció contra incendis independent, monitorització del nivell PACK i disseny de polvorització a nivell de clúster, placa de refrigeració líquida en forma d'U i disseny de canonades professional. | / |
| 4 | Sermatec | Sistema d'emmagatzematge d'energia en contenidors refrigerat per líquid Serlattice | Disseny de gestió tèrmica refrigerada per líquid amb alta densitat d'integració del sistema. Protecció contra incendis a nivell PACK: sistema d'alerta de seguretat local. | Emmagatzematge d'energia comercial i industrial |
| 5 | Hiperfort | Sistema d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid amb bateria d'estat sòlid intrínsecament segura de la sèrie HyperSafe | Adopta una bateria d'estat sòlid de fosfat de ferro de 280 Ah; implementa garantia tècnica en quatre dimensions de seguretat de la bateria, seguretat d'integració, seguretat policial i seguretat activa, per tal d'aconseguir la seguretat de tot el sistema. | / |
| 6 | Zhougu | Sistema d'emmagatzematge d'energia en contenidors crus CX-1000 | Amb nivell de protecció IP54; protecció contra la corrosió C4-5, disseny modular i altament integrat de sistema d'extinció d'incendis multietapa i solució de muntatge de cabina prefabricada. | / |
| 7 | Naradapower | Sistema d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid CenterL de nova generació | Sistema refrigerat per líquid, carregat amb bateries de fosfat de ferro de 280 Ah. Plataforma de sistema de 1500 V amb alta eficiència i integració de la màxima seguretat i llarga vida útil, quatre avantatges principals de LCOS. | / |
| 8 | Eva | Sistema d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid Eve de 1500 V | Amb una protecció completa, un control precís de la temperatura, un disseny flexible, un augment de l'eficiència i quatre avantatges principals, suport a la plataforma de voltatge DC1500V, desplegament ràpid i creació de xarxes ràpides | / |
| 9 | Ipotisedge | Sistema d'emmagatzematge d'energia intel·ligent de 1500 V refrigerat per líquid | No cal instal·lació, disseny refrigerat per líquid, doble protecció contra incendis, núvol intel·ligent, anàlisi en temps real, vida útil de deu anys, funcionament i manteniment de per vida | Integració de la xarxa d'energies renovables, serveis auxiliars de la xarxa, transmissió i distribució de la xarxa, xarxes distribuïdes i microxarxes |
| 10 | Chintpower | Nova Generació Sistema d'emmagatzematge d'energia PowerBlock | Mòdul de bateria d'emmagatzematge d'energia altament integrat, caixa d'alta tensió, sistema de control de temperatura, sistema d'alerta precoç contra incendis, sistema de distribució d'energia, etc. | plantes d'emmagatzematge d'energia a gran escala |
| 11 | Trinasolar | Productes d'armari d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid TrinaStorageEle menta | Amb quatre avantatges principals: "econòmiques, màxima seguretat, funcionament intel·ligent i manteniment convenient i flexible". | / |
| 12 | Hiti | Contenidor refrigerat per líquid de nova generació | Adopta tecnologia de refrigeració lateral, optimitza la distribució de la temperatura del sistema mitjançant el disseny del sistema de gestió tèrmica de diàmetre variable multietapa; disseny de protecció elèctrica múltiple; seguretat del sistema mitjançant el disseny del sistema d'alleujament d'explosions del canal d'escapament i l'extinció d'incendis | Costat de la xarxa, costat de l'alimentació |
| 13 | Grup Shuangdeng | Shuangdeng PowerBank Nou sistema d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid | Disseny multidimensional de lluita contra incendis i premuntat del sistema complet amb tecnologia de refrigeració líquida | plantes d'emmagatzematge d'energia a gran escala |
| Armari d'emmagatzematge d'energia tot en un | ||||
| 1 | Creixement solar | PowerStack | Solució d'emmagatzematge d'energia refrigerada per líquid per a la "integració de triple potència" | Centrals elèctriques comercials i industrials |
| 2 | Teplore | Sistema d'emmagatzematge d'energia distribuït TensorpackT | Adoptant un concepte de disseny altament integrat, l'armari integra bateria, BMS EMS, sistema de gestió tèrmica, convertidor bidireccional DC/AC i sistema d'extinció d'incendis en un sol. | Escenaris industrials i comercials com ara parcs industrials, estacions de càrrega, edificis comercials, centres de dades, etc. |
| 3
| Sermatec | Armaris exteriors integrats refrigerats per líquid | PCS, bateria, refrigerador de líquid, distribució d'energia i sistema de protecció contra incendis altament integrats: paradigma d'entrada de voltatge ampli, suport màxim per a 4 unitats paral·leles: arquitectura BMS de 3 capes, pantalla LCD digitalitzada, carregat amb EMS intel·ligent, per aconseguir l'adquisició i la monitorització de dades dels equips relacionats. | / |
| 4 | Sinexcel | Armari exterior d'emmagatzematge de bateries | Petits usuaris industrials i comercials fins a un transmissor d'emmagatzematge d'energia de 30 kW com a nucli. Admet múltiples armaris en paral·lel, per satisfer el nivell de megawatts de comunitats industrials i comercials mitjanes i grans, illes i altres camps registrats a la xarxa, fora de la xarxa, escenaris de xarxa feble, plug and play, disseny integrat tot en un. | Petits usuaris comercials i industrials |
| 5 | Hiperfort | Nova generació d'armaris d'emmagatzematge refrigerats per líquid de la sèrie HyperSafe per a bateries d'estat sòlid intrínsecament segures | Utilitza una bateria d'estat sòlid de fosfat de ferro i potassi de 280 Ah; implementa mesures de seguretat tècniques en les quatre dimensions de seguretat de la bateria, seguretat de generació, seguretat de gestió i seguretat activa per aconseguir la seguretat de tot el sistema. | Emmagatzematge d'energia domèstica, central elèctrica d'emmagatzematge d'energia, emmagatzematge d'energia comercial i industrial |
| 6 | Jd-energia | Refrigerador de líquid modular Source Grid Side 1500V Energy Block eBlock372 | Disseny tot en un, la bateria, el BMS, el PCS d'alta potència, el sistema de seguretat i el sistema de gestió tèrmica en un únic armari exterior estandarditzat, formant un sistema d'emmagatzematge d'energia integrat i plug-and-play per a centrals elèctriques industrials i comercials. | costat de la xarxa d'origen |
| 7 | Client comercial i industrial Productes de bloc d'energia de 1000 V eBlock200 | / | Costat d'usuari comercial i industrial | |
| Sistema d'emmagatzematge d'energia en cascada d'alta tensió | ||||
| 1 | Tecnologia Jinpan | Totalment refrigerat per líquid Emmagatzematge en cascada d'alta tensió de 35 kV/12,5 MW/25 MWh | No cal transformador, accés directe a alta tensió superior a 6KV. Xarxa: utilitzant tecnologia d'equalització activa de bateries, tecnologia d'emmagatzematge d'energia en cascada d'alt voltatge i tecnologia de gestió tèrmica de refrigeració totalment líquida. | Costat de generació, costat de la xarxa, costat de l'usuari industrial i comercial |
| 2 | Zhiguang | Sistema d'emmagatzematge d'energia de gran capacitat de muntatge directe d'alta tensió de 35 kV tipus cascada | Desenvolupat conjuntament per Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy i la Universitat Jiaotong de Xangai, és adequat per a la construcció de noves centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia i centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia electroquímica a gran escala de nivell GW. | plantes d'emmagatzematge d'energia a gran escala |
Actualment, els fabricants d'integració d'emmagatzematge d'energia nacionals i estrangers han llançat bàsicament equips d'emmagatzematge d'energia basats en tecnologia de gestió tèrmica refrigerada per líquid, i des de la segona meitat de l'any passat, en molts projectes s'han anat duent a terme gradualment una àmplia gamma d'aplicacions, alguns fabricants fins i tot han abandonat els productes d'emmagatzematge d'energia refrigerats per aire, impulsant completament la ruta de la tecnologia de refrigeració líquida. Per tant, en comparació amb el sistema refrigerat per aire, amb la tecnologia del sistema refrigerat per líquid i els escenaris d'aplicació que continuen madurant, és més capaç de satisfer les necessitats urgents del mercat per a l'escala del sistema d'emmagatzematge d'energia i la densitat d'energia està augmentant. L'alta densitat d'energia, la baixa petjada, el baix consum d'energia auxiliar i els avantatges del control fi de la temperatura atrauran més atenció.
| Empreses d'equips de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia | |||
| Empresa | Principals clients i procés | producte principal | Rutina tècnica |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, així com la sèrie estrangera MC d'aire condicionat per a armaris exteriors, la sèrie MC d'integradors de sistemes convencionals i fabricants de bateries; Els ingressos comercials de control de temperatura de refrigeradors d'emmagatzematge d'energia i aire condicionat per a emmagatzematge d'energia de la sèrie EMW del 2021 van ascendir a 337 milions de iuans. | Integradors de sistemes convencionals i fabricants de bateries de la sèrie C; aire condicionat amb emmagatzematge d'energia 2021, refrigerador amb emmagatzematge d'energia de la sèrie EMW | Refrigeració per aire, refrigeració per líquid |
| Shenling | Xarxa estatal, etc. | Aire condicionat integral de sostre, aire condicionat d'habitació de columna dividida, aire condicionat integrat integrat, aire condicionat de precisió dividit muntat a l'habitació | Refrigeració per aire |
| Tongfei | El 2020, l'empresa va començar a desenvolupar el camp del control de temperatura de l'emmagatzematge d'energia i va ampliar els seus clients per incloure Sunny Power, Kelong, Trinasolar, etc. | Sistemes de refrigeració líquida, aires condicionats industrials de sostre, aires condicionats industrials integrats, aires condicionats industrials split, aires condicionats de paret | Refrigeració per aire, refrigeració per líquid |
| Gaolan | Els nostres principals clients són fabricants d'integració de bateries distribuïdes i fàbriques de bateries, i ja hem iniciat la cooperació amb Ningde Times. | Basat en els productes de refrigeració líquida per a emmagatzematge d'energia d'un sol armari de bateria de liti, sistema de refrigeració líquida per a centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia a gran escala, productes de refrigeració líquida per a emmagatzematge d'energia de cabina prefabricada, etc. | Refrigeració líquida |
| Songzhi | Ha entrat al sistema de proveïdors de Ningde Times, Vision Energy i altres clients, amb dos productes entrant en la fase de producció en massa i diversos productes en desenvolupament. | Sistema de gestió tèrmica refrigerat per líquid per a l'emmagatzematge d'energia (dos productes en producció massiva, diversos en desenvolupament) | Refrigeració per aire, refrigeració per líquid |
| Aotecar | El subministrament a Ningde Times començarà el 2020 i la producció del lot inferior del sistema de gestió tèrmica refrigerat per líquid per a l'emmagatzematge d'energia començarà el 2021. | Sistema de gestió tèrmica i refrigeració líquida d'emmagatzematge d'energia | Refrigeració per aire, refrigeració per líquid |
El potencial de l'energia de refrigeració líquida en el futur
Pel que fa al cost, segons estudis rellevants, el consum d'energia dels sistemes de refrigeració líquida sol ser molt inferior al dels sistemes refrigerats per aire, donat el mateix efecte de refrigeració. Per tant, tot i que el cost d'inversió inicial del sistema de refrigeració líquida és més elevat, el seu cost global en tot el cicle de vida del sistema d'emmagatzematge d'energia pot ser inferior al del sistema refrigerat per aire. En resum, creiem que, en alguns escenaris, s'espera que la refrigeració líquida substitueixi gradualment la refrigeració per aire com a forma principal de control de temperatura per a l'emmagatzematge d'energia.
Malgrat això, els sistemes de refrigeració líquida encara s'enfronten a certs reptes pel que fa a la fiabilitat. Anteriorment, l'aplicació de la refrigeració líquida en el camp del control de temperatura de l'emmagatzematge d'energia era relativament petita, la maduresa de la tecnologia en comparació amb la refrigeració per aire encara té una certa diferència, especialment en l'estabilitat i la fiabilitat del funcionament. En concret, les canonades del sistema de refrigeració líquida són propenses a la corrosió i la deposició, cosa que provoca bloquejos o fuites de refrigerant, mentre que l'aigua, el glicol, l'oli de silicona i altres refrigerants comuns poden danyar la bateria o causar curtcircuits al sistema, cosa que provoca riscos de seguretat per a les centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia.
A més, la vida útil del sistema d'emmagatzematge d'energia sol arribar als 15 anys, però la vida útil de les bombes i vàlvules dins del sistema de refrigeració líquida sovint és d'uns 7 anys, i hi ha una certa discrepància entre els dos. Per tant, és molt probable que calgui mantenir el sistema de refrigeració líquida o substituir els components apagant el sistema de refrigeració líquida durant el funcionament del projecte d'emmagatzematge, cosa que afecta l'economia del projecte. Per descomptat, amb el progrés de la tecnologia de refrigeració líquida, creiem que s'espera que aquests problemes es resolguin un darrere l'altre, i la visió general de la refrigeració líquida continuarà sent la tendència de desenvolupament futur del control de la temperatura de l'emmagatzematge d'energia.
