Energian varastointijärjestelmässä olevien akkujen suuri määrä, suuri kapasiteetti ja teho, akkujen tiheä järjestely sekä monimutkaiset ja vaihtelevat käyttöolosuhteet ovat alttiita ongelmille, kuten epätasaiselle lämpötilan jakautumiselle ja suurille lämpötilaeroille akkujen välillä. Nämä johtavat akun suorituskyvyn heikkenemiseen, kapasiteetin pienenemiseen ja käyttöiän lyhenemiseen, mikä vaikuttaa koko järjestelmän suorituskykyyn ja voi vakavissa tapauksissa johtaa lämpöpurkauksiin ja turvallisuusonnettomuuksiin. Nestejäähdytystekniikasta on tullut suosittu menetelmä energian varastoinnin lämmönhallinnan alalla, jotta energian varastointi voidaan toteuttaa laajamittaisesti, keskipitkällä ja pitkällä syklillä, vahvalla toleranssilla ja korkealla turvallisuustasolla.
Tällä hetkellä markkinoilla on yleisimpiä lämmönhallintamenetelmiä, jotka esitetään alla.
Ilmajäähdytys
Ilmajäähdytys on jäähdytysmenetelmä, jossa käytetään ilmaa kylmänä väliaineena ja konvektiolämmönsiirtoa akun lämpötilan alentamiseksi. Sitä käytetään laajalti teollisessa jäähdytyksessä, tietoliikenteen tukiasemissa ja datakeskusten lämpötilan säätötilanteissa, ja sillä on suhteellisen korkea tekninen kypsyys ja luotettavuus.
Nestejäähdytys
Nestemäinen jäähdytys on eräänlainen nestemäinen kylmäaine, joka käyttää nestevirtausta siirtääkseen tietokeskuksen IT-laitteiden sisäisten komponenttien tuottaman lämmön laitteen ulkopuolelle. Ilmajäähdytykseen verrattuna nestemäisen jäähdytysjärjestelmän rakenne on monimutkaisempi ja kompaktimpi, eikä se vaadi suuren lämmönpoistokanavan käyttöönottoa, joten se vie suhteellisen pienen alueen.
Lämpöputken jäähdytys
Lämpöputken jäähdytys perustuu putkeen suljetun jäähdytysväliaineen faasimuutokseen lämmönsiirron toteuttamiseksi, ja sillä on korkea lämmönpoistotehokkuus, turvallisuus ja luotettavuus jne., mutta kustannukset ovat myös korkeat, ja käytännön sovellus suurikapasiteettisissa akkujärjestelmissä, kuten energian varastoinnissa, on suhteellisen pieni.
| Kolmen tärkeimmän lämmönhallinnan teknisen rutiinin vertailu | |||
| Ominaisuus | Ilmajäähdytys | Nestejäähdytys | Vaiheenmuutosjäähdytys |
| Jäähdytysväliaine | Ilma | Neste | Faasimuutosmateriaali |
| Yhteydenottotapa | Suoraan | Välillisesti | Suoraan |
| Design | Helppo | Kompleksi | Helppo |
| Lämmönsiirtotehokkuus | Alentaa | Korkeampi (0,5–10) | Keskikokoinen |
| Maksaa | Alentaa | Korkeampi | Keskikokoinen |
| Suojaus | Alhaiset vaatimukset, helppo saavuttaa | Monimutkainen järjestelmä, vaikea toteuttaa | Yksinkertainen järjestelmä, helppo saavuttaa |
| Lämmönsiirtokerroin | 25–100 | 1000–15 000 | / |
| Lämpötilan tasaisuus | Epätasaisuus | Yhtenäisyys | Yhtenäisyys |
| Elinikä | ≥10 vuotta | 3–5 vuotta | Liittyy materiaaleihin |
| Asennus | Helppo | Vaikea | Helppo |
| Hakemus | Alhainen akun energiatiheys, lataa ja pura | Korkea akun energiatiheys, lataus ja purkaus | Keskikokoinen |
| Tekninen kypsyystaso | Kypsä | Kypsä | Kehittymätön |
Jäähdytysnesteen korkeamman lämmönsiirtokertoimen ja ominaislämpökapasiteetin sekä sen vuoksi, että siihen eivät vaikuta esimerkiksi korkeus ja ilmanpaine, nestejäähdytysjärjestelmällä on vahvempi lämmönpoistokyky kuin ilmajäähdytteisellä järjestelmällä, mikä soveltuu paremmin laaja-alaisten, suuren energiatiheyden omaavien energian varastointiprojektien kehitystrendiin.
Kustannusten näkökulmasta asiaankuuluvan tutkimuksen mukaan nestejäähdytysjärjestelmän energiankulutus on saman jäähdytystehon tapauksessa yleensä paljon pienempi kuin ilmajäähdytteisen järjestelmän. Siksi, vaikka nestejäähdytysjärjestelmän alkuinvestointikustannukset ovat korkeammat, sen kokonaiskustannukset energian varastointijärjestelmän koko elinkaaren aikana voivat olla alhaisemmat kuin ilmajäähdytteisen järjestelmän. Yhteenvetona voidaan todeta, että joissakin skenaarioissa nestejäähdytyksen odotetaan vähitellen korvaavan ilmajäähdytyksen valtavirran lämpötilan säätömuotona energian varastoinnissa.
| Nestemäisen jäähdytyksen edut | |
| Alhaiset energiakustannukset | Nestemäinen jäähdytys voi käyttää jäähdytykseen useimmiten 45 °C:n vettä |
| Korkea jäähdytystehotiheys | Yli 20 kW:n kaappien ilmajäähdytys vähentää merkittävästi sirutason nestejäähdytyksen ja upotuksen vaikutusta. |
| Alhainen vedenkulutus | Haihduttava jäähdytys voidaan poistaa tai sitä voidaan vähentää merkittävästi |
| Sopeutuminen ankariin ympäristöihin | Upotettu nestejäähdytys ei vaadi ilmavirtausta ja on eristetty ulkoisesta ympäristöstä. |
| Alhainen melutaso | Sirutason nestejäähdytys vaatii vain pienen määrän ilmavirtausta |
| Tasainen lämmönpoisto | Hyvä keskimääräinen lämmönhukka energian varastoinnille ja akuille. |
| Merkittävästi pienempi energiankulutus | Kokonaisvirrankulutus on alhainen, samoilla jäähdytysteho-olosuhteilla virrankulutus on vain yhtä alhainen kuin ilmajäähdytteisillä yksiköillä. |
| Ympärivuotiset vaikutukset ovat kestäviä | Vähemmän sään vaikutuksia, vähemmän kausivaihtelua |
Nestemäisten jäähdytysjärjestelmien markkinoiden laajuus
Jotkut loppukäyttäjäyritykset ovat tunnustaneet nestejäähdytystekniikan.
Elokuussa 2023 Longyuan Power Group julkaisi toisen erän puitehankintoja nestejäähdytysjärjestelmästä ja esiasennetusta konvertteri-tehosteintegroidusta kotelosta energian varastointilaitoksille vuonna 2023, ja nestejäähdytteisen energian varastointijärjestelmän hankinta-arvio oli 600 MW / 1200 MWh. National Energy Group julkaisi toisen erän puitehankintoja energian varastointilaitteista vuonna 2023, ja energian varastointilaitosten nestejäähdytteisten akkujärjestelmien kokonaismäärä oli 600 MW / 1200 MWh.
Ja vuodesta 2022 lähtien asiaankuuluvat valmistajat ovat intensiivisesti lanseeranneet nestejäähdytteisiä energian varastointijärjestelmiä, ja nestejäähdytteisten tuotteiden valikoima on kasvanut.
Toukokuussa 2022 Sunny Power lanseerasi PowerTitanin suurille maavoimaloille ja PowerStackin kaupalliseen ja teolliseen energian varastointiin, jotka molemmat käyttävät nestejäähdytteisiä järjestelmiä.
GCL EnerD:n tuotantoon ilmoittamassa projektissa nestejäähdytteinen akkupaketti käyttää litiumrautafosfaattiakkuja, joiden enimmäissyklin käyttöikä on jopa 15 000 kertaa, ja samalla siinä on integroitu nestejäähdytteinen putkisto, jonka lämpötilaero on alle 3 °C. Integroidut nestejäähdytteiset energian varastointikaapit luokitellaan kahteen päätuotesarjaan, nimittäin 100 kW:n ja 200 kW:n tuotesarjaan, jotka pystyvät tukemaan kaikenlaisten teollisten, kaupallisten ja teollisuusvoimalaitosten kysyntää eri kokoisina ja yhdistelminä. Esivalmistettu muoto voi vähentää asennuksen ja virheenkorjauksen aikaa ja kustannuksia työmaalla. Esivalmistettu muoto voi vähentää paikan päällä tapahtuvan asennuksen ja käyttöönoton aikaa ja kustannuksia.
| Uusi nestejäähdytteinen energian varastointituote vuonna 2022 | ||||
| Ei. | Yritys | Tuotteen nimi | Ominaisuus | Hakemus |
| Konttienergian varastointijärjestelmä | ||||
| 1 | Kelong | Kelong S -nestejäähdytteinen energian varastointijärjestelmä | Sisältää 1500 V:n energiaakun, klusterin, nestejäähdytysjärjestelmän, turvasuojausjärjestelmän ja älykkään hallintajärjestelmän. Turvallinen, älykäs ja yksinkertainen. | Uusi energiantuotanto, sähköverkko, käyttäjä |
| 2 | Auringonkukka | PowerTitan | Nestejäähdytteinen energian varastointiratkaisu | Suuri maavoimalaitos |
| 3 | Chinaztt | Uuden sukupolven MUSE1.0-nestejäähdytysjärjestelmä | Keraamisesti päällystetyllä rakenteella varustetut rautafosfaattiakut, hivenaineseostus ja BMS-tasaus, alumiinirunko esiviolettirakenteisilla moduuleilla: IP67-luokiteltu akkutila itsenäisellä palonsuojausjärjestelmällä, PACK-tasonvalvonta ja klusteritason ruiskutussuunnittelu, U-muotoinen nestejäähdytyslevy ja ammattimainen putkistosuunnittelu. | / |
| 4 | Sermatec | Serlattice-nestejäähdytteinen konttimainen energian varastointijärjestelmä | Nestejäähdytteinen lämmönhallintajärjestelmä ja korkea järjestelmäintegraatiotiheys PACK-tason palosuojaus: paikallinen turvavaroitusjärjestelmä | Kaupallinen ja teollisuusenergian varastointi |
| 5 | Hyberstrong | HyperSafe-sarjan luonnostaan vaaraton puolijohdeakku, nestejäähdytteinen energian varastointijärjestelmä | Se käyttää 280 Ah:n rautafosfaattipohjaista kiinteän tilan akkua; se toteuttaa teknisen takuun neljässä ulottuvuudessa: akkuturvallisuus, integrointiturvallisuus, poliisin turvallisuus ja aktiivinen turvallisuus koko järjestelmän turvallisuuden saavuttamiseksi. | / |
| 6 | Zhougu | CX-1000 Raw Container -energian varastointijärjestelmä | IP54-suojausluokka; C4-5-korroosiosuojaus, modulaarinen ja pitkälle integroitu monivaiheisen sammutusjärjestelmän rakenne sekä esivalmistettu ohjaamon asennusratkaisu. | / |
| 7 | Naradavoima | Uuden sukupolven CenterL nestejäähdytteinen energian varastointijärjestelmä | Nestejäähdytteinen järjestelmä, jossa on 280 Ah:n rautafosfaattiakut. 1500 V:n järjestelmäalusta, jolla on korkea hyötysuhde ja integroitu äärimmäinen turvallisuus ja pitkä käyttöikä, parempi LCOS, neljä merkittävää etua. | / |
| 8 | Eeva | Eve 1500 V nestejäähdytteinen energian varastointijärjestelmä | Kattava suojaus, tarkka lämpötilan säätö, joustava asettelu, korkea hyötysuhde ja neljä keskeistä etua, tuki DC1500V jännitealustalle, nopea käyttöönotto ja nopea verkottuminen | / |
| 9 | Ipotisedge | 1500 V älykäs nestejäähdytteinen energian varastointijärjestelmä | Ei vaadi asennusta, nestejäähdytteinen rakenne, kaksoispalosuojaus, älykäs pilvi, reaaliaikainen analyysi, kymmenen vuoden käyttöikä, elinikäinen käyttö ja huolto | Uusiutuvan energian verkkointegraatio, verkon lisäpalvelut, hajautettu siirto- ja jakeluverkko sekä mikroverkot |
| 10 | Chintpower | Uusi sukupolvi PowerBlock-energian varastointijärjestelmä | Erittäin integroitu energian varastointiakkumoduuli, korkeajännitelaatikko, lämpötilan säätöjärjestelmä, ennakkovaroitusjärjestelmä, virranjakelujärjestelmä jne. | Suuret energian varastointilaitokset |
| 11 | Trinasolar | Nestejäähdytteiset energian varastointikaapit TrinaStorageEle menta | Neljä merkittävää etua: ”Kustannustehokas, äärimmäisen turvallinen, älykäs käyttö ja kätevän ja joustavan huollon” | / |
| 12 | Hitium | Uuden sukupolven nestejäähdytteinen säiliö | Ota käyttöön sivujäähdytystekniikka, optimoi järjestelmän lämpötilan jakautuminen monivaiheisen muuttuvan halkaisijan lämmönhallintajärjestelmän suunnittelulla; monipuolinen sähköinen suojaussuunnittelu; järjestelmän turvallisuus pakokaasukanavan räjähdyksenvaimennus- ja sammutusjärjestelmän suunnittelulla | Verkkopuoli, sähköpuoli |
| 13 | Shuangdeng Group | Shuangdeng PowerBank Uusi nestejäähdytteinen energian varastointijärjestelmä | Moniulotteinen palontorjunta ja esiasennettu kokonaisjärjestelmän suunnittelu nestejäähdytystekniikalla | Suuret energian varastointilaitokset |
| Kaikki yhdessä energian varastointikaapissa | ||||
| 1 | Auringonkukka | PowerStack | Nestejäähdytteinen energian varastointiratkaisu "kolminkertaiseen tehon integrointiin" | Kaupalliset ja teolliset voimalaitokset |
| 2 | Teplore | TensorpackT-hajautettu energian varastointijärjestelmä | Integroidun suunnittelukonseptin mukaisesti kaappi yhdistää akun, rakennusautomaatiojärjestelmän, lämmönhallintajärjestelmän, kaksisuuntaisen DC/AC-muuntimen ja palonsammutusjärjestelmän yhdeksi kokonaisuudeksi. | Teollisuus- ja kaupalliset skenaariot, kuten tehdasalueet, latausasemat, liikerakennukset, datakeskukset jne. |
| 3
| Sermatec | Nestejäähdytteiset integroidut ulkokaapit | Pitkälle integroitu PCS, akku, nestejäähdytin, virranjakelu- ja palonsuojausjärjestelmä: laaja jännitetuloparadigma, maksimaalinen tuki neljälle rinnakkaiselle yksikölle: 3-kerroksinen BMS-arkkitehtuuri, digitalisoitu LCD-näyttö, jossa on älykäs EMS, laitteiden tiedonkeruun ja valvonnan saavuttamiseksi. | / |
| 4 | Sinexcel | Akun säilytys ulkokaappi | Pienille teollisille ja kaupallisille käyttäjille 30 kW:n energian varastointilähettimelle ytimenä. Tukee useita rinnakkaisia kaappeja, jotta voidaan vastata keskisuurten ja suurten teollisten ja kaupallisten yhteisöjen, saarten ja muiden sähköverkkoon tallennettujen kenttien megawattitasoon, verkon ulkopuolisiin tilanteisiin, heikkoon sähköverkkoon, plug and play -periaatteella toimivaan, integroituun all-in-one-muotoiluun. | Pienet kaupalliset ja teolliset käyttäjät |
| 5 | Hyberstrong | Uuden sukupolven HyperSafe-sarjan nestejäähdytteiset säilytyskaapit luonnostaan turvallisille puolijohdeakuille | Käyttää 280 Ah kaliumrautafosfaatti-kiinteän olomuodon akkua; toteuttaa teknisiä suojatoimia akkuturvallisuuden, sukupolven turvallisuuden, hallinnan turvallisuuden ja aktiivisen turvallisuuden neljällä ulottuvuudella koko järjestelmän turvallisuuden saavuttamiseksi. | Kotitalouksien energian varastointi, energian varastointivoimalaitos, kaupallinen ja teollisuusenergian varastointi |
| 6 | Jd-energia | Modulaarinen nestejäähdytin Source Grid Side 1500V Energy Block eBlock372 | All-in-one-suunnittelu, akku, rakennusautomaatiojärjestelmä, korkea PCS-arvo, turvajärjestelmä ja lämmönhallintajärjestelmä yhdeksi standardoiduksi ulkokaapiksi, muodostaen integroidun, plug-and-play-energiablokin energian varastointijärjestelmän integrointituotteiksi teollisille ja kaupallisille voimalaitoksille. | lähdeverkon puolella |
| 7 | Kaupallisen ja teollisen asiakkaan puolella 1000 V:n energiablokkituotteet eBlock200 | / | Kaupallisen ja teollisen käyttäjän puolella | |
| Korkean jännitteen kaskadienergian varastointijärjestelmä | ||||
| 1 | Jinpan-teknologia | Täysin nestejäähdytteinen 35 kV/12,5 MW/25 MWh korkeajännitteinen kaskadivarastointi | Muuntajaa ei tarvita, suora pääsy yli 6 kV:n suurjännitteeseen. Verkko: Käytetään akun aktiivista tasaustekniikkaa, korkeajännitteistä kaskadienergian varastointitekniikkaa ja kokonaan nestepohjaista jäähdytystä lämmönhallintatekniikalla. | Tuotannon puoli, sähköverkon puoli, teollisten ja kaupallisten käyttäjien puoli |
| 2 | Zhiguang | Kaskadityyppinen 35 kV:n suurjännitteinen suoraan asennettava suuren kapasiteetin energian varastointijärjestelmä | Zhiguang Energy Storagen, Huaneng Qingneng Energy Academyn ja Shanghai Jiaotongin yliopiston yhdessä kehittämä järjestelmä soveltuu uusien energian varastointivoimalaitosten ja suurten GW-tason sähkökemiallisten energian varastointivoimalaitosten rakentamiseen. | Suuret energian varastointilaitokset |
Tällä hetkellä sekä kotimaiset että ulkomaiset valtavirran energian varastointiintegraatiovalmistajat ovat pohjimmiltaan lanseeranneet nestejäähdytteiset lämmönhallintateknologiaan perustuvat energian varastointilaitteet, ja viime vuoden jälkipuoliskolta lähtien monissa projekteissa on vähitellen toteutettu laaja valikoima sovelluksia, ja jotkut valmistajat ovat jopa luopuneet ilmajäähdytteisistä energian varastointituotteista ja siirtyneet täysin nestejäähdytteiseen teknologiaan. Siksi nestejäähdytteisten järjestelmien teknologian ja sovellusskenaarioiden kehittyessä ne pystyvät paremmin vastaamaan markkinoiden kiireellisiin tarpeisiin energian varastointijärjestelmien skaalautuvuuden ja energiatiheyden kasvun myötä. Korkea energiatiheys, pieni jalanjälki, alhainen apuenergiankulutus ja hieno lämpötilan säätö herättävät enemmän huomiota.
| Energian varastointilämpötilan säätölaitteita valmistavat yritykset | |||
| Yritys | Pääasiakkaat ja prosessi | Päätuote | Tekninen rutiini |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong sekä ulkomaiset MC-sarjan tehokkaat ulkokaappi-ilmastointilaitteet, MC-sarjan valtavirran järjestelmäintegraattorit ja akkuvalmistajat; vuoden 2021 energian varastointi-ilmastointilaitteet, EMW-sarjan energian varastointi-jäähdyttimien lämpötilan säätölaitteiden liiketoiminnan liikevaihto oli 337 miljoonaa yuania. | C-sarjan valtavirran järjestelmäintegraattorit ja akkuvalmistajat; vuoden 2021 energiaa varastoivat ilmastointilaitteet, EMW-sarjan energiaa varastoivat jäähdyttimet | Ilmajäähdytys, nestejäähdytys |
| Shenling | Valtion verkko jne. | Integroitu kattoilmastointilaite, jaettu pylväsilmastointilaite, integroitu upotettu ilmastointilaite, huoneeseen asennettu jaettu tarkkuusilmastointilaite | Ilmajäähdytys |
| Tongfei | Vuonna 2020 yritys alkoi suunnitella energian varastoinnin lämpötilansäätöaluetta ja laajensi asiakaskuntaansa kattamaan Sunny Powerin, Kelongin, Trinasolar jne. | Nestejäähdytteiset järjestelmät, katolle asennettavat teollisuusilmastointilaitteet, integroidut teollisuusilmastointilaitteet, jaetut teollisuusilmastointilaitteet, seinälle asennettavat ilmastointilaitteet | Ilmajäähdytys, nestejäähdytys |
| Gaolan | Pääasiakkaitamme ovat hajautettujen akkuintegraatioiden valmistajat ja akkutehtaat, ja olemme jo aloittaneet yhteistyön Ningde Timesin kanssa. | Litium-akun yhden kaapin energian varastointinestejäähdytystuotteiden perusteella laajamittainen energian varastointivoimalaitoksen nestejäähdytysjärjestelmä, esivalmistetut ohjaamon energian varastointinestejäähdytystuotteet jne. | Nestejäähdytys |
| Songzhi | Se on päässyt Ningde Timesin, Vision Energyn ja muiden asiakkaiden toimittajajärjestelmään, ja kaksi tuotetta on massatuotantovaiheessa ja useita tuotteita on kehitteillä. | Nestejäähdytteinen lämmönhallintajärjestelmä energian varastointiin (kaksi tuotetta massatuotannossa, useita kehitteillä) | Ilmajäähdytys, nestejäähdytys |
| Aotecar | Toimitukset Ningde Timesille alkavat vuonna 2020, ja nestejäähdytteisen energian varastointiin tarkoitetun lämmönhallintajärjestelmän pohjatuotanto vuonna 2021. | Energian varastointinestejäähdytys ja lämmönhallintajärjestelmä | Ilmajäähdytys, nestejäähdytys |
Nestemäisen jäähdytysenergian potentiaali tulevaisuudessa
Kustannusten osalta nestejäähdytysjärjestelmien energiankulutus on asiaankuuluvien tutkimusten mukaan yleensä paljon pienempi kuin ilmajäähdytteisten järjestelmien, vaikka jäähdytysteho on sama. Näin ollen, vaikka nestejäähdytysjärjestelmän alkuinvestointikustannukset ovat korkeammat, sen kokonaiskustannukset energian varastointijärjestelmän koko elinkaaren aikana voivat olla alhaisemmat kuin ilmajäähdytteisen järjestelmän. Yhteenvetona voidaan todeta, että joissakin skenaarioissa nestejäähdytyksen odotetaan vähitellen korvaavan ilmajäähdytyksen valtavirran lämpötilan säätömuotona energian varastoinnissa.
Tästä huolimatta nestejäähdytysjärjestelmillä on edelleen tiettyjä haasteita luotettavuuden suhteen. Aiemmin nestejäähdytyksen käyttö energian varastoinnin lämpötilan säädössä on ollut suhteellisen vähäistä, ja teknologian kypsyydessä ilmajäähdytteisiin verrattuna on edelleen tietty aukko, erityisesti toiminnan vakauden ja luotettavuuden suhteen. Erityisesti nestejäähdytysjärjestelmän putkisto on altis korroosiolle ja kerrostumiselle, mikä johtaa jäähdytysnesteen tukkeutumiseen tai vuotamiseen, kun taas vesi, glykoli, silikoniöljy ja muut yleiset jäähdytysnesteet voivat vahingoittaa akkua tai aiheuttaa järjestelmän oikosulun, mikä johtaa energian varastointivoimalaitoksen turvallisuusriskeihin.
Lisäksi energian varastointijärjestelmän suunniteltu käyttöikä on yleensä 15 vuotta, mutta nestejäähdytysjärjestelmän sisällä olevien pumppujen ja venttiilien käyttöikä on usein noin 7 vuotta, ja näiden kahden välillä on tietty ero. Siksi on hyvin todennäköistä, että nestejäähdytysjärjestelmää on huollettava tai komponentteja vaihdettava sulkemalla nestejäähdytysjärjestelmä varastointiprojektin toiminnan aikana, mikä vaikuttaa projektin talouteen. Nestejäähdytysteknologian edistyessä uskomme tietysti, että nämä ongelmat ratkaistaan yksi toisensa jälkeen, ja nestejäähdytyksen kokonaiskuva on edelleen energian varastoinnin lämpötilan säädön tuleva kehitystrendi.
