A gran cantidade de baterías no sistema de almacenamento de enerxía, a gran capacidade e potencia, a disposición densa das baterías e as condicións de traballo complexas e variables son propensas a problemas como a distribución desigual da temperatura e a gran diferenza de temperatura entre as baterías, o que leva á degradación do rendemento da batería, á redución da capacidade e a un acurtamento da vida útil, afectando o rendemento de todo o sistema e, en casos graves, pode provocar fugas térmicas e accidentes de seguridade. Para lograr o almacenamento de enerxía a grande escala, ciclo medio-longo, forte tolerancia e alta dirección de rendemento de seguridade, a tecnoloxía de refrixeración líquida converteuse nunha vía popular no campo da xestión térmica do almacenamento de enerxía.
Actualmente, no mercado existen os métodos de xestión térmica máis convencionais, que se mostran a continuación.
Refrixeración por aire
A refrixeración por aire é un tipo de método de refrixeración que emprega o aire como medio frío e a transferencia de calor por convección para reducir a temperatura da batería, que se emprega amplamente en refrixeración industrial, estacións base de telecomunicacións e escenarios de control de temperatura de centros de datos, cunha madurez técnica e fiabilidade relativamente altas.
Refrixeración líquida
A refrixeración líquida é un tipo de líquido como refrixerante que utiliza o fluxo de líquido para transferir a calor xerada polos compoñentes internos dos equipos informáticos do centro de datos ao exterior do equipo. En comparación coa refrixeración por aire, a estrutura do sistema de refrixeración líquida é máis complexa e compacta, e non require o despregamento dunha gran área de canles de disipación de calor, polo que ocupa unha área relativamente pequena.
Refrixeración por tubos de calor
A refrixeración por tubos de calor baséase no cambio de fase do medio de refrixeración encerrado no tubo para realizar a transferencia de calor, con alta eficiencia de disipación de calor, seguridade e fiabilidade, etc., pero o custo tamén é elevado e a aplicación práctica en sistemas de baterías de gran capacidade, como o almacenamento de enerxía, é relativamente pequena.
| Comparación de tres rutinas técnicas principais de xestión da calor | |||
| Característica | Refrixeración por aire | Refrixeración líquida | Arrullos de cambio de fase |
| Medio de refrixeración | Aire | Líquido | Material de cambio de fase |
| Método de contacto | Directamente | Indirectamente | Directamente |
| Deseño | Fácil | Complexo | Fácil |
| Eficiencia da transferencia de calor | Inferior | Superior (0,5-10) | Medio |
| Custo | Inferior | Máis alto | Medio |
| Protección | Baixos requisitos, fáciles de conseguir | Sistema complexo, difícil de conseguir | Sistema sinxelo, doado de conseguir |
| Coeficiente de transferencia de calor | 25-100 | 1000-15.000 | / |
| Uniformidade da temperatura | Non uniformidade | Uniformidade | Uniformidade |
| Vida útil | ≥10 anos | 3-5 anos | Relacionado cos materiais |
| Instalación | Fácil | Difícil | Fácil |
| Aplicación | Baixa densidade de enerxía da batería, recarga e descarga | Alta densidade de enerxía da batería, recarga e descarga | Medio |
| Nivel de madurez técnica | Maduro/a | Maduro/a | Inmaduro |
Debido ao maior coeficiente de transferencia de calor e á capacidade calorífica específica do refrixerante, así como ao feito de que non se ve afectado por factores como a altitude e a presión do aire, o sistema de refrixeración líquida ten unha maior capacidade de disipación de calor que o sistema de refrixeración por aire, o que é máis adaptable á tendencia de desenvolvemento de proxectos de almacenamento de enerxía a grande escala e alta densidade enerxética.
Desde o punto de vista do custo, segundo a investigación pertinente, no caso do mesmo efecto de refrixeración, o consumo de enerxía do sistema de refrixeración líquida adoita ser moito menor que o do sistema de refrixeración por aire. Polo tanto, aínda que o custo de investimento inicial do sistema de refrixeración líquida é maior, o seu custo global en todo o ciclo de vida do sistema de almacenamento de enerxía pode ser menor que o do sistema de refrixeración por aire. En resumo, cremos que, nalgúns escenarios, espérase que a refrixeración líquida substitúa gradualmente a refrixeración por aire como a forma principal de control de temperatura para o almacenamento de enerxía.
| As vantaxes da refrixeración líquida | |
| Baixos custos enerxéticos | A refrixeración líquida pode utilizar auga a 45 °C/113 °F para arrefriar a maior parte do tempo |
| Alta densidade de potencia de refrixeración | A refrixeración por aire para armarios de máis de 20 kW reduce significativamente o efecto da refrixeración líquida a nivel de chip e a inmersión. |
| Baixo consumo de auga | O arrefriamento evaporativo pódese eliminar ou reducir significativamente |
| Adaptación a ambientes hostiles | A refrixeración líquida mergullada non require ningún fluxo de aire e está illada do ambiente externo. |
| baixo nivel de ruído | A refrixeración líquida a nivel de chip só require unha pequena cantidade de fluxo de aire |
| Disipación uniforme da calor | Boa disipación de calor media para almacenamento de enerxía e baterías de alimentación. |
| Consumo de enerxía significativamente menor | O consumo xeral de enerxía é baixo; nas mesmas condicións de capacidade de refrixeración, o consumo de enerxía só é tan baixo como o das unidades refrixeradas por aire. |
| Os efectos durante todo o ano son sostibles | Menos afectado polo tempo, menos volatilidade estacional |
A escala do mercado de refrixeración líquida
A tecnoloxía de refrixeración líquida foi recoñecida por algunhas empresas de uso final augas abaixo.
En agosto de 2023, Longyuan Power Group publicou o segundo lote de contratos marco para a adquisición de sistemas de refrixeración líquida e cabinas integradas de conversor-impulsor premontadas para centrais eléctricas de almacenamento de enerxía en 2023, e a estimación de adquisición de sistemas de almacenamento de enerxía de refrixeración líquida foi de 600 MW/1200 MWh; National Energy Group publicou o segundo lote de anuncios de licitación de contratos marco para equipos de almacenamento de enerxía en 2023, e a cantidade total de sistemas de baterías de refrixeración líquida para centrais eléctricas de almacenamento de enerxía foi de 600 MW/1200 MWh.
E desde 2022, os fabricantes relevantes lanzaron de forma intensiva sistemas de almacenamento de enerxía refrixerados por líquido, e a riqueza dos produtos refrixerados por líquido foi aumentando.
En maio de 2022, Sunny Power lanzou PowerTitan para grandes centrais terrestres e PowerStack para almacenamento de enerxía comercial e industrial, ambos os cales empregan sistemas de refrixeración líquida.
No proxecto anunciado para a súa posta en produción por GCL EnerD, o paquete de baterías refrixerado por líquido adopta celas de batería de fosfato de ferro-litio, cun ciclo de vida máximo de ata 15.000 veces, e ao mesmo tempo adopta un deseño integrado de tubaxes refrixeradas por líquido, cunha diferenza de temperatura inferior a 3 °C. Os armarios de almacenamento de enerxía refrixerados por líquido integrados clasifícanse en dúas series principais de produtos, concretamente, de 100 kW e 200 kW, que poden soportar a demanda de todo tipo de centrais eléctricas industriais, comerciais e industriais de varios tamaños e en calquera combinación, e a forma prefabricada pode reducir o tempo e o custo da instalación e depuración no lugar. A forma prefabricada pode reducir o tempo e o custo da instalación e posta en servizo no lugar.
| Novo produto de almacenamento de enerxía con refrixeración líquida en 2022 | ||||
| Non. | Empresa | Nome do produto | Característica | Aplicación |
| Sistema de almacenamento de enerxía en contedores | ||||
| 1 | Kelong | Sistema de almacenamento de enerxía refrixerado por líquido Kelong S | Inclúe unha batería de almacenamento de enerxía de 1500 V, un clúster de compoñentes, un sistema de refrixeración líquida, un sistema de protección de seguridade e un sistema de xestión intelixente. Seguro, intelixente e sinxelo. | Novo lado da xeración de enerxía, lado da rede, lado do usuario |
| 2 | Crecemento solar | PowerTitán | Solución de almacenamento de enerxía refrixerada por líquido | Gran central eléctrica terrestre |
| 3 | Chinaztt | Sistema de refrixeración líquida MUSE1.0 de nova xeración | Baterías de fosfato de ferro con estrutura revestida de cerámica, dopado con oligoelementos e ecualización BMS, estrutura de aluminio con módulos estruturais previoleta: compartimento de batería con clasificación IP67 con sistema de protección contra incendios independente, monitorización do nivel PACK e deseño de pulverización a nivel de clúster, placa de refrixeración líquida en forma de U e deseño profesional de tubaxes. | / |
| 4 | Sermatec | Sistema de almacenamento de enerxía en contedores refrixerado por líquido Serlattice | Deseño de xestión térmica refrixerada por líquido con alta densidade de integración do sistema. Protección contra incendios a nivel PACK: sistema de alerta de seguridade local. | Almacenamento de enerxía comercial e industrial |
| 5 | Hiperforte | Sistema de almacenamento de enerxía con refrixeración líquida e batería de estado sólido intrínsecamente segura da serie HyperSafe | Adopta unha batería de estado sólido de fosfato de ferro de 280 Ah; implementa garantía técnica en catro dimensións de seguridade da batería, seguridade de integración, seguridade policial e seguridade activa, para lograr a seguridade de todo o sistema. | / |
| 6 | Zhougu | Sistema de almacenamento de enerxía en contedores crus CX-1000 | Con nivel de protección IP54; protección contra a corrosión C4-5, deseño modular e altamente integrado de sistema de extinción de incendios multietapa e solución de montaxe en cabina prefabricada. | / |
| 7 | Naradapower | Sistema de almacenamento de enerxía refrixerado por líquido CenterL de nova xeración | Sistema de refrixeración líquida, cargado con baterías de fosfato de ferro de 280 Ah. Plataforma de sistema de 1500 V con alta eficiencia e integración da máxima seguridade e longa vida útil, mellor LCOS con catro vantaxes principais. | / |
| 8 | Eva | Sistema de almacenamento de enerxía Eve de 1500 V con refrixeración líquida | Con protección integral, control preciso da temperatura, deseño flexible, alta eficiencia, catro vantaxes principais, compatible coa plataforma de tensión DC1500V, despregamento rápido, creación de redes rápidas | / |
| 9 | Ipotisedge | Sistema de almacenamento de enerxía intelixente de 1500 V con refrixeración líquida | Sen instalación necesaria, deseño de refrixeración líquida, protección contra incendios dual, nube intelixente, análise en tempo real, vida útil de dez anos, funcionamento e mantemento de por vida | Integración da rede de enerxías renovables, servizos auxiliares á rede, transmisión e distribución distribuídas e microrredes |
| 10 | Chintpower | Nova xeración Sistema de almacenamento de enerxía PowerBlock | Módulo de batería de almacenamento de enerxía altamente integrado, caixa de alta tensión, sistema de control de temperatura, sistema de alerta temperá contra incendios, sistema de distribución de enerxía, etc. | Plantas de almacenamento de enerxía a grande escala |
| 11 | Trinasolar | Produtos de armarios de almacenamento de enerxía refrixerados por líquido TrinaStorageElementa | Con catro vantaxes principais de "rendeble, máxima seguridade, funcionamento intelixente e mantemento cómodo e flexible" | / |
| 12 | Hitio | Contedor de refrixeración líquida de nova xeración | Adopta a tecnoloxía de refrixeración lateral, optimiza a distribución da temperatura do sistema mediante o deseño dun sistema de xestión térmica de diámetro variable en varias etapas; deseño de protección eléctrica múltiple; seguridade do sistema mediante o deseño dun sistema de alivio de explosións e extinción de incendios mediante canles de escape | Lado da rede, lado da enerxía |
| 13 | Grupo Shuangdeng | Novo sistema de almacenamento de enerxía refrixerado por líquido de Shuangdeng PowerBank | Deseño multidimensional de loita contra incendios e premontado do sistema completo con tecnoloxía de refrixeración líquida | Plantas de almacenamento de enerxía a grande escala |
| Armario de almacenamento de enerxía todo en un | ||||
| 1 | Crecemento solar | PowerStack | Solución de almacenamento de enerxía refrixerada por líquido para a "integración de tripla potencia" | Centrais eléctricas comerciais e industriais |
| 2 | Teplore | Sistema de almacenamento de enerxía distribuído TensorpackT | Adoptando un concepto de deseño altamente integrado, o armario integra batería, BMS EMS, sistema de xestión térmica, conversor bidireccional CC/CA e sistema de extinción de incendios nun só. | Escenarios industriais e comerciais como parques de fábricas, estacións de carga, edificios comerciais, centros de datos, etc. |
| 3
| Sermatec | Armarios exteriores integrados con refrixeración líquida | PCS, batería, arrefriador de líquido, distribución de enerxía e sistema de protección contra incendios altamente integrados: paradigma de entrada de tensión ampla, soporte máximo para 4 unidades paralelas: arquitectura BMS de 3 capas, pantalla LCD dixitalizada, cargado con EMS intelixente, para lograr a adquisición e monitorización de datos do equipo relacionado. | / |
| 4 | Sinexcel | Armario exterior para almacenamento de baterías | Pequenos usuarios industriais e comerciais para un transmisor de almacenamento de enerxía de 30 kW como núcleo. Admite varios armarios en paralelo para cumprir co nivel de megavatios de comunidades industriais e comerciais medianas e grandes, illas e outros campos rexistrados na rede, fóra da rede, escenarios de rede débil, conectar e usar, deseño integrado todo en un. | Pequenos usuarios comerciais e industriais |
| 5 | Hiperforte | Nova xeración de armarios de almacenamento con refrixeración líquida da serie HyperSafe para baterías de estado sólido intrínsecamente seguras | Utiliza unha batería de estado sólido de fosfato ferro-potásico de 280 Ah; implementa medidas de seguridade técnicas nas catro dimensións de seguridade da batería, seguridade de xeración, seguridade de xestión e seguridade activa para lograr a seguridade de todo o sistema. | Almacenamento de enerxía doméstico, central eléctrica de almacenamento de enerxía, almacenamento de enerxía comercial e industrial |
| 6 | enerxía Jd | Refrixerador líquido modular Fonte Lado da rede 1500V Bloque de enerxía eBlock372 | Deseño todo en un, a batería, o BMS, o PCS de alta potencia, o sistema de seguridade e o sistema de xestión térmica nun único armario exterior estandarizado, formando un sistema de almacenamento de enerxía de bloques de enerxía integrado e plug-and-play, produtos de integración para centrais eléctricas industriais e comerciais. | lado da rede de orixe |
| 7 | Lado do cliente comercial e industrial Produtos de bloque de enerxía de 1000 V eBlock200 | / | Lado do usuario comercial e industrial | |
| Sistema de almacenamento de enerxía en cascada de alta tensión | ||||
| 1 | Tecnoloxía Jinpan | Totalmente arrefriado por líquido Almacenamento en cascada de alta tensión de 35 kV/12,5 MW/25 MWh | Non se require transformador, acceso directo a alta tensión superior a 6 KV. Rede: empregando tecnoloxía de ecualización activa da batería, tecnoloxía de almacenamento de enerxía en cascada de alta tensión e tecnoloxía de xestión térmica de refrixeración totalmente líquida. | Lado da xeración, lado da rede, lado do usuario industrial e comercial |
| 2 | Zhiguang | Sistema de almacenamento de enerxía de gran capacidade de montaxe directa de alta tensión de 35 kV tipo cascada | Desenvolvido conxuntamente por Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy e Shanghai Jiaotong University, é axeitado para a construción de novas centrais eléctricas de almacenamento de enerxía e centrais eléctricas de almacenamento de enerxía electroquímica de nivel GW a grande escala. | Plantas de almacenamento de enerxía a grande escala |
Na actualidade, tanto os fabricantes nacionais como estranxeiros de integración de almacenamento de enerxía lanzaron basicamente equipos de almacenamento de enerxía baseados na tecnoloxía de xestión térmica refrixerada por líquido e, desde a segunda metade do ano pasado, en moitos proxectos levaron a cabo gradualmente unha ampla gama de aplicacións, e algúns fabricantes incluso abandonaron os produtos de almacenamento de enerxía refrixerados por aire, impulsando por completo a ruta da tecnoloxía de refrixeración líquida. Polo tanto, en comparación co sistema refrixerado por aire, coa tecnoloxía do sistema refrixerado por líquido e os escenarios de aplicación que continúan madurando, é máis capaz de satisfacer as necesidades urxentes do mercado para o sistema de almacenamento de enerxía a escala e a densidade de enerxía está a aumentar. As vantaxes de alta densidade de enerxía, baixa pegada, baixo consumo de enerxía auxiliar e control preciso da temperatura atraerán máis atención.
| Empresas de equipos de control de temperatura para almacenamento de enerxía | |||
| Empresa | Principais clientes e procesos | Produto principal | Rutina técnica |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, así como a serie estranxeira MC de aparellos de aire acondicionado para armarios de exterior, a serie MC de integradores de sistemas convencionais e fabricantes de baterías; os ingresos comerciais de 2021 por almacenamento de enerxía e control de temperatura de refrixeradores de almacenamento de enerxía da serie EMW ascenderon a 337 millóns de yuans. | Integradores de sistemas e fabricantes de baterías da serie C; aire acondicionado con almacenamento de enerxía de 2021, refrixerador con almacenamento de enerxía da serie EMW | Refrixeración por aire, refrixeración líquida |
| Shenling | Rede estatal, etc. | Aire acondicionado integral de teito, aire acondicionado de columna dividida, aire acondicionado integrado integrado, aire acondicionado de precisión dividido de montaxe na habitación | Refrixeración por aire |
| Tongfei | En 2020, a empresa comezou a deseñar o campo do control de temperatura para o almacenamento de enerxía e ampliou a súa carteira de clientes para incluír Sunny Power, Kelong, Trinasolar, etc. | Sistemas de refrixeración líquida, aparellos de aire acondicionado industriais de teito, aparellos de aire acondicionado industriais integrados, aparellos de aire acondicionado industriais split, aparellos de aire acondicionado de parede | Refrixeración por aire, refrixeración líquida |
| Gaolan | Os nosos principais clientes son fabricantes de integración de baterías distribuídas e fábricas de baterías, e xa comezamos a cooperar con Ningde Times. | Baseado nos produtos de refrixeración líquida de almacenamento de enerxía dun só armario con batería de litio, sistema de refrixeración líquida para central eléctrica de almacenamento de enerxía a grande escala, produtos de refrixeración líquida de almacenamento de enerxía para cabinas prefabricadas, etc. | Refrixeración líquida |
| Songzhi | Entrou no sistema de provedores de Ningde Times, Vision Energy e outros clientes, con dous produtos entrando na fase de produción en masa e varios produtos en desenvolvemento. | Sistema de xestión térmica refrixerado por líquido para o almacenamento de enerxía (dous produtos en produción en masa, varios en desenvolvemento) | Refrixeración por aire, refrixeración líquida |
| Aotecar | O subministro a Ningde Times comezará en 2020 e a produción do lote inferior do sistema de xestión térmica refrixerado por líquido para o almacenamento de enerxía comezará en 2021. | Sistema de almacenamento de enerxía, refrixeración líquida e xestión térmica | Refrixeración por aire, refrixeración líquida |
O potencial da enerxía de refrixeración líquida no futuro
En termos de custo, segundo estudos relevantes, o consumo de enerxía dos sistemas de refrixeración líquida adoita ser moito menor que o dos sistemas de refrixeración por aire, dado o mesmo efecto de refrixeración. Polo tanto, aínda que o custo de investimento inicial do sistema de refrixeración líquida é maior, o seu custo global en todo o ciclo de vida do sistema de almacenamento de enerxía pode ser menor que o do sistema de refrixeración por aire. En resumo, cremos que, nalgúns escenarios, espérase que a refrixeración líquida substitúa gradualmente a refrixeración por aire como a forma principal de control de temperatura para o almacenamento de enerxía.
A pesar disto, os sistemas de refrixeración líquida aínda enfróntanse a certos desafíos en termos de fiabilidade. Anteriormente, a aplicación da refrixeración líquida no campo do control da temperatura do almacenamento de enerxía era relativamente pequena, a madurez da tecnoloxía en comparación coa refrixeración por aire aínda ten unha certa diferenza, especialmente na estabilidade e fiabilidade de funcionamento. En concreto, as tubaxes do sistema de refrixeración líquida son propensas á corrosión e á deposición, o que resulta en bloqueos ou fugas de refrixerante, mentres que a auga, o glicol, o aceite de silicona e outros refrixerantes comúns poden danar a batería ou causar curtocircuítos no sistema, o que resulta en riscos de seguridade para as centrais de almacenamento de enerxía.
Ademais, a vida útil do sistema de almacenamento de enerxía adoita chegar aos 15 anos, pero a vida útil das bombas e válvulas dentro do sistema de refrixeración líquida adoita ser duns 7 anos, e existe unha certa discrepancia entre ambos. Polo tanto, é moi probable que sexa necesario manter o sistema de refrixeración líquida ou substituír os compoñentes apagando o sistema de refrixeración líquida durante o funcionamento do proxecto de almacenamento, o que afecta á economía do proxecto. Por suposto, co progreso da tecnoloxía de refrixeración líquida, cremos que se espera que estes problemas se resolvan un tras outro, e a visión xeral da refrixeración líquida seguirá sendo a tendencia de desenvolvemento futuro do control da temperatura do almacenamento de enerxía.
