Det store antal batterier i energilagringssystemet, den store kapacitet og effekt, den tætte placering af batterier og de komplekse og variable arbejdsforhold er tilbøjelige til problemer som ujævn temperaturfordeling og store temperaturforskelle mellem batterier, hvilket fører til forringelse af batteriets ydeevne, kapacitetsreduktion og forkortet levetid, hvilket påvirker hele systemets ydeevne og i alvorlige tilfælde kan føre til termisk løbskhed og sikkerhedsulykker. For at realisere energilagring i stor skala, med mellemlange cyklusser, stærk tolerance og høj sikkerhedsydelse, er væskekølingsteknologi blevet en populær metode inden for termisk styring af energilagring.
I øjeblikket er de mest almindelige termiske styringsmetoder på markedet, som vist nedenfor.
Luftkøling
Luftkøling er en kølemetode, der bruger luft som koldt medium og konvektionsvarmeoverførsel til at reducere batteriets temperatur. Metoden er meget udbredt i industriel køling, telekommunikationsbasestationer og temperaturstyringsscenarier i datacentre med relativt høj teknisk modenhed og pålidelighed.
Væskekøling
Væskekøling er en form for væske som kølemiddel, der bruger væskestrøm til at overføre varmen, der genereres af de interne komponenter i IT-udstyret i datacentret, til udstyrets yderside. Sammenlignet med luftkøling er strukturen af væskekølesystemet mere kompleks og kompakt, og det kræver ikke udrulning af et stort område af varmeafledningskanaler, så det optager et relativt lille område.
Køling af varmerør
Køling af varmerør er afhængig af faseændringen af kølemediet indesluttet i røret for at opnå varmeoverførsel med høj varmeafledningseffektivitet, sikkerhed og pålidelighed osv., men omkostningerne er også høje, og den praktiske anvendelse i batterisystemer med stor kapacitet, såsom energilagring, er relativt lille.
| Tre vigtigste tekniske rutinemæssige sammenligninger af varmestyring | |||
| Karakteristisk | Luftkøling | Væskekøling | Faseskift kurrende |
| Kølemedium | Luft | Flydende | Faseskiftmateriale |
| Kontaktmetode | Direkte | Indirekte | Direkte |
| Design | Let | Kompleks | Let |
| Varmeoverførselseffektivitet | Sænke | Højere (0,5-10) | Medium |
| Koste | Sænke | Højere | Medium |
| Beskyttelse | Lave krav, let at opnå | Komplekst system, svært at opnå | Simpelt system, let at opnå |
| Varmeoverførselskoefficient | 25-100 | 1000-15.000 | / |
| Temperaturensartethed | Ikke-ensartethed | Ensartethed | Ensartethed |
| Levetid | ≥10 år | 3-5 år | Relateret til materialer |
| Installation | Let | Vanskelig | Let |
| Anvendelse | Lav batterienergitæthed, genopladning og afladning | Høj batterienergitæthed, genopladning og afladning | Medium |
| Teknisk modenhedsniveau | Moden | Moden | Umoden |
På grund af kølemidlets højere varmeoverføringskoefficient og specifikke varmekapacitet, samt det faktum, at det ikke påvirkes af faktorer som højde og lufttryk, har væskekølesystemet en stærkere varmeafledningskapacitet end luftkølesystemet, hvilket er bedre tilpasset udviklingstendensen for store energilagringsprojekter med høj energitæthed.
Fra et omkostningssynspunkt er energiforbruget i et væskekølesystem ifølge relevant forskning normalt meget lavere end i et luftkølet system med samme køleeffekt. Selvom de oprindelige investeringsomkostninger for et væskekølesystem er højere, kan de samlede omkostninger i hele energilagringssystemets livscyklus derfor være lavere end for et luftkølet system. Sammenfattende mener vi, at væskekøling i nogle scenarier forventes gradvist at erstatte luftkøling som den almindelige form for temperaturstyring til energilagring.
| Fordelene ved væskekøling | |
| Lave energiomkostninger | Væskekøling kan bruge 45°C/113F vand til køling det meste af tiden |
| Høj køleeffekttæthed | Luftkøling til kabinetter over 20 kW reducerer effekten af væskekøling og nedsænkning i chipniveau betydeligt. |
| Lavt vandforbrug | Fordampningskøling kan elimineres eller reduceres betydeligt |
| Tilpasning til barske miljøer | Neddykket væskekøling kræver ingen luftstrøm og er isoleret fra det ydre miljø. |
| Lavt støjniveau | Væskekøling på chipniveau kræver kun en lille mængde luftstrøm |
| Ensartet varmeafledning | God gennemsnitlig varmeafledning til energilagring og batterier. |
| Markant lavere energiforbrug | Det samlede strømforbrug er lavt. Under de samme kølekapacitetsforhold er strømforbruget kun så lavt som for luftkølede enheder. |
| Effekter året rundt er bæredygtige | Mindre påvirket af vejret, mindre sæsonbestemt udsving |
Omfanget af markedet for væskekøling
Væskekøleteknologi er blevet anerkendt af nogle downstream-slutbrugervirksomheder.
I august 2023 udgav Longyuan Power Group den anden batch af rammeindkøb af væskekølesystemer og præmonterede integrerede konverter-booster-kabiner til energilagringskraftværker i 2023, og indkøbsestimatet for væskekølende energilagringssystem var 600 MW/1200 MWh; National Energy Group udgav den anden batch af rammeindkøbsudbudsbekendtgørelsen for energilagringsudstyr i 2023, og den samlede mængde væskekølende batterisystemer til energilagringskraftværker var 600 MW/1200 MWh.
Og siden 2022 har relevante producenter intensivt lanceret væskekølede energilagringssystemer, og udvalget af væskekølede produkter er steget.
I maj 2022 lancerede Sunny Power PowerTitan til store jordbaserede kraftværker og PowerStack til kommerciel og industriel energilagring, som begge bruger væskekølede systemer.
I det projekt, der er annonceret at blive sat i produktion af GCL EnerD, anvender den væskekølede batteripakke lithium-jernfosfat-battericeller med en maksimal levetid på op til 15.000 gange, og anvender samtidig et integreret væskekølet rørdesign med en temperaturforskel på mindre end 3°C. De integrerede væskekølede energilagringsskabe er kategoriseret i to hovedserier af produkter, nemlig 100 kW og 200 kW, som kan understøtte efterspørgslen efter alle former for industrielle, kommercielle og industrielle kraftværker i forskellige størrelser og i alle kombinationer, og den præfabrikerede form kan reducere tiden og omkostningerne ved installation og fejlfinding på stedet. Den præfabrikerede form kan reducere tiden og omkostningerne ved installation og idriftsættelse på stedet.
| Nyt produkt til lagring af væskekølende energi i 2022 | ||||
| Ingen. | Virksomhed | Produktnavn | Karakteristisk | Anvendelse |
| Containerenergilagringssystem | ||||
| 1 | Kelong | Kelong S væskekølet energilagringssystem | Inklusive 1500V energilagringsbatteri, klynge, væskekølesystem, sikkerhedsbeskyttelsessystem og intelligent styringssystem. Sikker, smart og enkel. | Ny energiproduktionsside, netside, brugerside |
| 2 | Sungrow | PowerTitan | Væskekølet energilagringsløsning | Stort jordkraftværk |
| 3 | Chinaztt | Ny generation MUSE1.0 væskekølesystem | Jernfosfatbatterier med keramisk belagt bygning, sporstofdoping og BMS-udligning, aluminiumsramme med præviolette strukturmoduler: IP67-klassificeret batterirum med uafhængigt brandbeskyttelsessystem, PACK-niveauovervågning og klyngeniveau-sprøjtedesign, U-formet væskekøleplade og professionelt rørdesign. | / |
| 4 | Sermatec | Serlattice væskekølet containeriseret energilagringssystem | Væskekølet termisk styringsdesign med høj systemintegrationsdensitet. Brandbeskyttelse på PACK-niveau: lokalt sikkerhedsadvarselssystem. | Kommerciel og industriel energilagring |
| 5 | Hyberstrong | HyperSafe-seriens egensikre solid state-batterier med væskekølet energilagringssystem | Den anvender et 280 Ah jernfosfat-faststofbatteri; den implementerer teknisk garanti i fire dimensioner af batterisikkerhed, integrationssikkerhed, politisikkerhed og aktiv sikkerhed for at opnå sikkerheden i hele systemet. | / |
| 6 | Zhougu | CX-1000 Råbeholder energilagringssystem | Med IP54 beskyttelsesniveau; C4-5 korrosionsbeskyttelse, modulært og stærkt integreret design af flertrins brandbekæmpelsessystem og præfabrikeret kabinemonteringsløsning. | / |
| 7 | Naradakraft | Ny generation af CenterL væskekølet energilagringssystem | Væskekølet system, fyldt med 280Ah jernfosfatbatterier, 1500V systemplatform med høj effektivitet og integration af ultimativ sikkerhed og lang levetid, bedre LCOS, fire store fordele | / |
| 8 | Eva | Eve 1500V væskekølet energilagringssystem | Med omfattende beskyttelse, præcis temperaturkontrol, fleksibelt layout, høj effektivitetsforøgelse og fire kernefordele, understøtter DC1500V spændingsplatform, hurtig implementering og hurtig netværksforbindelse | / |
| 9 | Ipotisedge | 1500V intelligent væskekølet energilagringssystem | Ingen installation nødvendig, væskekølet design, dobbelt brandbeskyttelse, intelligent cloud, realtidsanalyse, ti års levetid, livstidsdrift og vedligeholdelse | Integration af vedvarende energinet, hjælpetjenester til nettet, distribueret nettransmission og distribution samt mikronet |
| 10 | Chintpower | Ny generation PowerBlock energilagringssystem | Højt integreret energilagringsbatterimodul, højspændingsboks, temperaturstyringssystem, tidligt brandvarslingssystem, strømfordelingssystem osv. | Storskala energilagringsanlæg |
| 11 | Trinasolar | Væskekølede energilagringsskabe Produkter TrinaStorageEle menta | Med "omkostningseffektiv, ultimativ sikkerhed, intelligent drift og vedligeholdelse af bekvem og fleksibel" fire store fordele | / |
| 12 | Hithium | Ny generation væskekølet beholder | Anvend sidekølingsteknologi, optimer systemets temperaturfordeling gennem flertrins design af termisk styringssystem med variabel diameter; design af flere elektriske beskyttelser; systemsikkerhed ved hjælp af eksplosionsaflastning i udstødningskanaler og design af brandslukningssystemer | Netside, strømside |
| 13 | Shuangdeng gruppe | Shuangdeng PowerBank Nyt væskekølet energilagringssystem | Flerdimensionel brandbekæmpelse og præmonteret design af det komplette system med væskekøleteknologi | Storskala energilagringsanlæg |
| Alt i ét energilagringsskab | ||||
| 1 | Sungrow | PowerStack | Væskekølet energilagringsløsning til "triple power integration" | Kommercielle og industrielle kraftværker |
| 2 | Teplore | TensorpackT distribueret energilagringssystem | Skabet anvender et stærkt integreret designkoncept og integrerer batteri, BMS EMS, termisk styringssystem, DC/AC tovejskonverter og brandbekæmpelsessystem i ét. | Industrielle og kommercielle scenarier såsom fabriksparker, ladestationer, erhvervsbygninger, datacentre osv. |
| 3
| Sermatec | Væskekølede integrerede udendørsskabe | Stærkt integreret PCS, batteri, væskekøler, strømfordelings- og brandbeskyttelsessystem: bredt spændingsindgangsparadigme, maksimal understøttelse af 4 parallelle enheder: 3-lags BMS-arkitektur, digitaliseret LCD-display, fyldt med intelligent EMS, for at opnå den relaterede dataindsamling og -overvågning af udstyr. | / |
| 4 | Sinexcel | Batteriopbevaringsskab til udendørs brug | Små industrielle og kommercielle brugere bruger 30 kW energilagringstransmitter som kerne. Understøtter flere parallelle kabinetter for at imødekomme megawattniveauet i mellemstore og store industrielle og kommercielle samfund, øer og andre felter, der er registreret i nettet, off-grid, svage netscenarier, plug and play, integreret alt-i-et design. | Små kommercielle og industrielle brugere |
| 5 | Hyberstrong | Ny generation af HyperSafe-seriens væskekølede opbevaringsskabe til egensikre solid-state-batterier | Anvender et 280 Ah kaliumjernfosfat-faststofbatteri; implementerer tekniske sikkerhedsforanstaltninger i de fire dimensioner af batterisikkerhed, generationssikkerhed, styringssikkerhed og aktiv sikkerhed for at opnå sikkerhed i hele systemet. | Husholdningsenergilagring, energilagringskraftværk, kommerciel og industriel energilagring |
| 6 | Jd-energi | Modulær væskekøler, kildegitterside, 1500V energiblok eBlock372 | Alt-i-et-design, batteri, BMS, høj PCS, sikkerhedssystem, termisk styringssystem i et enkelt standardiseret udendørsskab, der danner en integreret plug-and-play-energiblok til energilagringssystemintegration af industrielle og kommercielle kraftværker. | kildenetværkssiden |
| 7 | Kommerciel og industriel kundeside 1000V Energiblokprodukter eBlock200 | / | Kommerciel og industriel brugerside | |
| Højspændingskaskadeenergilagringssystem | ||||
| 1 | Jinpan-teknologi | Fuldt væskekølet 35kV/12,5MW/25 MWh højspændingskaskadelagring | Ingen transformer nødvendig, direkte adgang til højspænding over 6 kV. Net: bruger batteriaktiv udligningsteknologi, højspændingskaskade-energilagringsteknologi og termisk styringsteknologi til fuld væskekøling. | Generationsside, netside, industriel og kommerciel brugerside |
| 2 | Zhiguang | Kaskadetype 35kV højspændings direkte monteret energilagringssystem med stor kapacitet | Det er udviklet i fællesskab af Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy og Shanghai Jiaotong University og er egnet til opførelse af nye energilagringskraftværker og store elektrokemiske energilagringskraftværker på GW-niveau. | Storskala energilagringsanlæg |
I øjeblikket har indenlandske og udenlandske producenter af integreret energilagring stort set lanceret energilagringsudstyr baseret på væskekølet termisk styringsteknologi. Fra andet halvår sidste år har mange projekter gradvist gennemført en bred vifte af applikationer, og nogle producenter har endda opgivet luftkølede energilagringsprodukter og fuldt ud satset på væskekølet teknologi. Sammenlignet med luftkølede systemer er væskekølede systemer derfor bedre i stand til at imødekomme markedets presserende behov for energilagringssystemer, der skaleres, og energitætheden stiger. Fordelene ved høj energitæthed, lavt fodaftryk, lavt hjælpeenergiforbrug og fin temperaturkontrol vil tiltrække mere opmærksomhed.
| Virksomheder med udstyr til temperaturstyring af energilagring | |||
| Virksomhed | Primære klienter og proces | Hovedprodukt | Teknisk rutine |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, samt udenlandske MC-serier af udendørs klimaanlæg, MC-serier af mainstream systemintegratorer og batteriproducenter; omsætningen fra energilagrings-klimaanlæg og EMW-serien af energilagringskølere til temperaturstyring i 2021 beløb sig til 337 millioner yuan. | C-seriens mainstream systemintegratorer og batteriproducenter; 2021 energilagrings-klimaanlæg, EMW-seriens energilagringskøler | Luftkøling, væskekøling |
| Shenling | Statsnet osv. | Integreret tagmonteret klimaanlæg, klimaanlæg med delt kolonne, integreret indbygget klimaanlæg, rummonteret præcisionsklimaanlæg med delt søjle | Luftkøling |
| Tongfei | I 2020 begyndte virksomheden at udbrede temperaturstyring inden for energilagring og udvidede sine kunder til at omfatte Sunny Power, Kelong, Trinasolar osv. | Væskekølede systemer, tagmonterede industrielle klimaanlæg, integrerede industrielle klimaanlæg, split industrielle klimaanlæg, vægmonterede klimaanlæg | Luftkøling, væskekøling |
| Gaolan | Vores primære kunder er distribuerede producenter af batteriintegrationer og batterifabrikker, og vi har allerede indledt et samarbejde med Ningde Times. | Baseret på lithiumbatteri-enkeltskabs energilagringsvæskekøleprodukter til storstilet energilagringskraftværksvæskekølesystem, præfabrikerede kabineenergilagringsvæskekøleprodukter osv. | Væskekøling |
| Songzhi | Det er nu en del af leverandørsystemet for Ningde Times, Vision Energy og andre kunder, med to produkter på vej ind i masseproduktionsfasen og flere produkter under udvikling. | Væskekølet termisk styringssystem til energilagring (to produkter i masseproduktion, flere under udvikling) | Luftkøling, væskekøling |
| Aotecar | Levering til Ningde Times vil starte i 2020, og bundserieproduktionen af et væskekølet termisk styringssystem til energilagring vil starte i 2021. | Energilagringssystem til væskekøling og termisk styring | Luftkøling, væskekøling |
Potentialet for flydende køleenergi i fremtiden
Med hensyn til omkostninger er energiforbruget i væskekølesystemer ifølge relevante undersøgelser normalt meget lavere end i luftkølede systemer, givet den samme køleeffekt. Selvom de oprindelige investeringsomkostninger for et væskekølesystem er højere, kan de samlede omkostninger i hele energilagringssystemets livscyklus være lavere end for et luftkølet system. Sammenfattende mener vi, at væskekøling i nogle scenarier forventes gradvist at erstatte luftkøling som den almindelige form for temperaturstyring til energilagring.
På trods af dette står væskekølesystemer stadig over for visse udfordringer med hensyn til pålidelighed. Tidligere var anvendelsen af væskekøling inden for temperaturregulering af energilagring relativt kort, og teknologiens modenhed i forhold til luftkølede systemer har stadig en vis forskel, især med hensyn til stabilitet og driftspålidelighed. Specifikt er rør i væskekølesystemer tilbøjelige til korrosion og aflejring, hvilket resulterer i blokering eller lækage af kølevæske, mens vand, glykol, silikoneolie og andre almindelige kølemidler kan beskadige batteriet eller forårsage kortslutning i systemet, hvilket resulterer i sikkerhedsrisici for energilagringskraftværker.
Derudover når energilagringssystemets designlevetid normalt op på 15 år, men levetiden for pumper og ventiler i væskekølesystemet er ofte omkring 7 år, og der er en vis uoverensstemmelse mellem de to. Derfor er det meget sandsynligt, at væskekølesystemet skal vedligeholdes eller komponenterne udskiftes ved at lukke væskekølesystemet ned i løbet af lagringsprojektets drift, hvilket påvirker projektets økonomi. Med fremskridtene inden for væskekøleteknologi mener vi naturligvis, at disse problemer forventes at blive løst efter hinanden, og den overordnede opfattelse af væskekøling vil stadig være den fremtidige udviklingstendens inden for temperaturstyring af energilagring.
