Det store antallet batterier i energilagringssystemet, den store kapasiteten og effekten, den tette plasseringen av batteriene og de komplekse og variable arbeidsforholdene er utsatt for problemer som ujevn temperaturfordeling og store temperaturforskjeller mellom batteriene. Dette fører til forringelse av batteriets ytelse, kapasitetsreduksjon og forkortet levetid. Dette påvirker ytelsen til hele systemet, og i alvorlige tilfeller kan det føre til termisk runaway og sikkerhetsulykker. For å realisere energilagring i stor skala, med middels lange sykluser, sterk toleranse og høy sikkerhetsytelse, har væskekjølingsteknologi blitt en populær rute innen termisk styring av energilagring.
For tiden er de vanlige metodene for termisk styring på markedet, som vist nedenfor.
Luftkjøling
Luftkjøling er en type kjølemetode som bruker luft som kaldt medium og konveksjonsvarmeoverføring for å redusere temperaturen på batteriet, som er mye brukt i industriell kjøling, telekommunikasjonsbasestasjoner og temperaturkontrollscenarier for datasentre, med relativt høy teknisk modenhet og pålitelighet.
Væskekjøling
Væskekjøling er en type væske som kjølemiddel, som bruker væskestrøm til å overføre varmen som genereres av de interne komponentene i IT-utstyret i datasenteret til utsiden av utstyret. Sammenlignet med luftkjøling er strukturen til væskekjølesystemet mer kompleks og kompakt, og det krever ikke utplassering av et stort område med varmeavledningskanaler, så det opptar et relativt lite område.
Kjøling av varmerør
Kjøling av varmerør er avhengig av faseendringen til kjølemediet som er innesluttet i røret for å oppnå varmeoverføring, med høy varmeavledningseffektivitet, sikkerhet og pålitelighet, etc., men kostnaden er også høy, og den praktiske anvendelsen i batterisystemer med stor kapasitet, som energilagring, er relativt liten.
| Tre viktigste tekniske rutinesammenligninger for varmehåndtering | |||
| Karakteristisk | Luftkjøling | Væskekjøling | Faseendringskjøling |
| Kjølemedium | Luft | Flytende | Faseendringsmateriale |
| Kontaktmetode | Direkte | Indirekte | Direkte |
| Design | Lett | Kompleks | Lett |
| Varmeoverføringseffektivitet | Senke | Høyere (0,5–10) | Medium |
| Koste | Senke | Høyere | Medium |
| Beskyttelse | Lave krav, lett å oppnå | Komplekst system, vanskelig å oppnå | Enkelt system, lett å oppnå |
| Varmeoverføringskoeffisient | 25–100 | 1000–15 000 | / |
| Temperaturuniformitet | Ikke-ensartethet | Ensartethet | Ensartethet |
| Levetid | ≥10 år | 3–5 år | Relatert til materialer |
| Installasjon | Lett | Vanskelig | Lett |
| Søknad | Lav batterienergitetthet, opplading og utlading | Høy batterienergitetthet, opplading og utlading | Medium |
| Teknisk modenhetsnivå | Moden | Moden | Umoden |
På grunn av kjølevæskens høyere varmeoverføringskoeffisient og spesifikke varmekapasitet, og det faktum at den ikke påvirkes av faktorer som høyde over havet og lufttrykk, har væskekjølesystemet en sterkere varmespredningskapasitet enn luftkjølte systemer, som er mer tilpasningsdyktig til utviklingstrenden for storskala energilagringsprosjekter med høy energitetthet.
Fra et kostnadssynspunkt, ifølge relevant forskning, er energiforbruket til et væskekjølesystem vanligvis mye lavere enn for et luftkjølt system med samme kjøleeffekt. Selv om den opprinnelige investeringskostnaden for et væskekjølesystem er høyere, kan den totale kostnaden i hele livssyklusen til energilagringssystemet være lavere enn for et luftkjølt system. Oppsummert tror vi at det i noen scenarier forventes at væskekjøling gradvis vil erstatte luftkjøling som den vanlige formen for temperaturkontroll for energilagring.
| Fordelene med væskekjøling | |
| Lave energikostnader | Væskekjøling kan bruke 45 °C/113F vann til kjøling mesteparten av tiden |
| Høy kjøleeffekttetthet | Luftkjøling for skap over 20 kW reduserer effekten av væskekjøling og nedsenking på brikkenivå betydelig. |
| Lavt vannforbruk | Fordampningskjøling kan elimineres eller reduseres betydelig |
| Tilpasning til tøffe miljøer | Neddykket væskekjøling krever ingen luftstrøm og er isolert fra det ytre miljøet. |
| Lavt støynivå | Væskekjøling på chipnivå krever bare en liten mengde luftstrøm |
| Jevn varmespredning | God gjennomsnittlig varmeavledning for energilagring og strømbatterier. |
| Betydelig lavere energiforbruk | Det totale strømforbruket er lavt. Under samme kjølekapasitetsforhold er strømforbruket bare så lavt som for luftkjølte enheter. |
| Effekter året rundt er bærekraftige | Mindre påvirket av været, mindre sesongmessige svingninger |
Omfanget av markedet for væskekjøling
Væskekjølingsteknologi har blitt anerkjent av noen nedstrøms sluttbrukerbedrifter.
I august 2023 publiserte Longyuan Power Group den andre gruppen med rammeverk for anskaffelser av væskekjølesystemer og forhåndsmonterte integrerte omformer-booster-kabiner for energilagringskraftverk i 2023, og anskaffelsesestimatet for væskekjøle-energilagringssystem var 600 MW/1200 MWh. National Energy Group publiserte den andre gruppen med anbudskonkurranser for rammeverk for anskaffelser av energilagringsutstyr i 2023, og den totale mengden væskekjøle-batterisystemer for energilagringskraftverk var 600 MW/1200 MWh.
Og siden 2022 har relevante produsenter intensivt lansert væskekjølte energilagringssystemer, og utvalget av væskekjølte produkter har økt.
I mai 2022 lanserte Sunny Power PowerTitan for store bakkekraftverk og PowerStack for kommersiell og industriell energilagring, som begge bruker væskekjølte systemer.
I prosjektet som er annonsert å bli satt i produksjon av GCL EnerD, bruker den væskekjølte batteripakken litiumjernfosfatbattericeller, med en maksimal sykluslevetid på opptil 15 000 ganger, og samtidig bruker den en integrert væskekjølt rørledningsdesign, med en temperaturforskjell på mindre enn 3 °C. De integrerte væskekjølte energilagringsskapene er kategorisert i to hovedserier av produkter, nemlig 100 kW og 200 kW, som kan støtte etterspørselen etter alle typer industrielle, kommersielle og industrielle kraftverk i forskjellige størrelser og i alle kombinasjoner, og den prefabrikkerte formen kan redusere tiden og kostnadene for installasjon og feilsøking på stedet. Den prefabrikkerte formen kan redusere tiden og kostnadene for installasjon og igangkjøring på stedet.
| Nytt produkt for lagring av væskekjøling i 2022 | ||||
| Ingen. | Bedrift | Produktnavn | Karakteristisk | Søknad |
| Energilagringssystem for beholdere | ||||
| 1 | Kelong | Kelong S væskekjølt energilagringssystem | Inkludert 1500V energilagringsbatteri, klynge, væskekjølesystem, sikkerhetsbeskyttelsessystem og intelligent styringssystem. Trygt, smart og enkelt. | Ny energiproduksjonsside, nettside, brukerside |
| 2 | Solgrow | PowerTitan | Væskekjølt energilagringsløsning | Stort bakkekraftverk |
| 3 | Chinaztt | Ny generasjon MUSE1.0 væskekjølesystem | Jernfosfatbatterier med keramisk belagt bygning, sporstoffdoping og BMS-utjevning, aluminiumsramme med prefiolette strukturmoduler: IP67-klassifisert batterirom med uavhengig brannvernsystem, PAKKE-nivåovervåking og klyngenivåsprøyting, U-formet væskekjøleplate og profesjonell rørdesign. | / |
| 4 | Sermatec | Serlattice væskekjølt containerisert energilagringssystem | Væskekjølt termisk styringsdesign med høy systemintegrasjonstetthet Brannbeskyttelse på PACK-nivå: lokalt sikkerhetsvarslingssystem | Kommersiell og industriell energilagring |
| 5 | Hyberstrong | HyperSafe-serien egensikkert solid state-batteri væskekjølt energilagringssystem | Den bruker 280 Ah jernfosfat-faststoffbatteri; den implementerer teknisk garanti i fire dimensjoner: batterisikkerhet, integrasjonssikkerhet, politisikkerhet og aktiv sikkerhet, for å oppnå sikkerheten til hele systemet. | / |
| 6 | Zhougu | CX-1000 energilagringssystem for rå containere | Med IP54-beskyttelsesnivå; C4-5 korrosjonsbeskyttelse, modulær og svært integrert design av flertrinns brannslokkingssystem og prefabrikert kabinmonteringsløsning. | / |
| 7 | Naradakraft | Ny generasjon CenterL væskekjølt energilagringssystem | Væskekjølt system, lastet med 280Ah jernfosfatbatterier, 1500V systemplattform med høy effektivitet og integrering av ultimat sikkerhet og lang levetid, bedre LCOS, fire store fordeler | / |
| 8 | Eva | Eve 1500V væskekjølt energilagringssystem | Med omfattende beskyttelse, nøyaktig temperaturkontroll, fleksibel layout, høy effektivitet og fire kjernefordeler, støtter DC1500V spenningsplattform, rask distribusjon, rask nettverksbygging | / |
| 9 | Ipotisedge | 1500V intelligent væskekjølt energilagringssystem | Ingen installasjon nødvendig, væskekjølt design, dobbel brannbeskyttelse, intelligent sky, sanntidsanalyse, ti års levetid, livstidsdrift og vedlikehold | Integrering av fornybart energinett, tilleggstjenester i nettet, distribuert nettoverføring og distribusjon og mikronett |
| 10 | Chintpower | Ny generasjon PowerBlock energilagringssystem | Høyt integrert energilagringsbatterimodul, høyspenningsboks, temperaturkontrollsystem, brannvarslingssystem, strømfordelingssystem, etc. | Storskala energilagringsanlegg |
| 11 | Trinasolar | Væskekjølte energilagringsskapprodukter TrinaStorageEle menta | Med fire store fordeler: «kostnadseffektiv, optimal sikkerhet, intelligent drift og vedlikehold av praktisk og fleksibel» | / |
| 12 | Hithium | Ny generasjon væskekjølt beholder | Ta i bruk sidekjølingsteknologi, optimaliser systemets temperaturfordeling gjennom flertrinns design av termisk styringssystem med variabel diameter; design med flere elektriske beskyttelser; systemsikkerhet ved bruk av eksplosjonsavlastning for eksoskanaler og design av brannslukningssystemer | Nettsiden, strømsiden |
| 13 | Shuangdeng Group | Shuangdeng PowerBank Nytt væskekjølt energilagringssystem | Flerdimensjonal brannslukking og forhåndsmontert design av det komplette systemet med væskekjølingsteknologi | Storskala energilagringsanlegg |
| Alt i ett energilagringsskap | ||||
| 1 | Solgrow | PowerStack | Væskekjølt energilagringsløsning for «trippel kraftintegrasjon» | Kommersielle og industrielle kraftverk |
| 2 | Teplore | TensorpackT distribuert energilagringssystem | Skapet benytter et svært integrert designkonsept og integrerer batteri, BMS EMS, termisk styringssystem, DC/AC toveis omformer og brannslokkingssystem i ett. | Industrielle og kommersielle scenarier som fabrikkparker, ladestasjoner, kommersielle bygninger, datasentre osv. |
| 3
| Sermatec | Væskekjølte integrerte utendørsskap | Sterkt integrert PCS, batteri, væskekjøler, strømfordelings- og brannvernsystem: bredt spenningsinngangsparadigme, maksimal støtte for 4 parallelle enheter: 3-lags BMS-arkitektur, digitalisert LCD-skjerm, lastet med intelligent EMS, for å oppnå relatert datainnsamling og overvåking av utstyr. | / |
| 4 | Sinexcel | Batterioppbevaringsskap utendørs | Små industrielle og kommersielle brukere bruker 30 kW energilagringssender som kjerne. Støtter flere parallelle kabinetter for å møte megawattnivået til mellomstore og store industri- og kommersielle samfunn, øyer og andre felt registrert i strømnettet, off-grid, svake strømnettscenarioer, plug and play, integrert alt-i-ett-design. | Små kommersielle og industrielle brukere |
| 5 | Hyberstrong | Ny generasjon av væskekjølte oppbevaringsskap i HyperSafe-serien for egensikre solid-state-batterier | Bruker et 280 Ah kaliumjernfosfat-faststoffbatteri; implementerer tekniske sikkerhetstiltak i de fire dimensjonene batterisikkerhet, genereringssikkerhet, administrasjonssikkerhet og aktiv sikkerhet for å oppnå sikkerhet for hele systemet. | Husholdningsenergilagring, energilagringskraftverk, kommersiell og industriell energilagring |
| 6 | Jd-energi | Modulær væskekjøler Kilde Grid Side 1500V Energy Block eBlock372 | Alt-i-ett-design, batteri, BMS, høy PCS, sikkerhetssystem, termisk styringssystem i et enkelt standardisert utendørsskap, som danner en integrert plug-and-play-energiblokk energilagringssystemintegrasjonsprodukter industrielle og kommersielle kraftverk | kildenettverkets side |
| 7 | Kommersiell og industriell kundeside 1000V energiblokkprodukter eBlock200 | / | Kommersiell og industriell brukerside | |
| Høyspenningskaskadeenergilagringssystem | ||||
| 1 | Jinpan-teknologi | Fullt væskekjølt 35 kV/12,5 MW/25 MWh høyspenningskaskadelagring | Ingen transformator nødvendig, direkte tilgang til høyspenning over 6 kV. Nett: bruker batteriaktiv utjevningsteknologi, høyspenningskaskade-energilagringsteknologi og termisk styringsteknologi for helvæskekjøling. | Generasjonssiden, nettsiden, industriell og kommersiell brukerside |
| 2 | Zhiguang | Kaskadetype 35kV høyspennings direktemontert energilagringssystem med stor kapasitet | Det er utviklet i fellesskap av Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy og Shanghai Jiaotong University, og er egnet for bygging av nye energilagringskraftverk og storskala elektrokjemiske energilagringskraftverk på GW-nivå. | Storskala energilagringsanlegg |
For tiden har innenlandske og utenlandske produsenter av integrerte energilagringssystemer i hovedsak lansert energilagringsutstyr basert på væskekjølt termisk styringsteknologi, og fra andre halvdel av fjoråret har mange prosjekter gradvis gjennomført et bredt spekter av bruksområder. Noen produsenter har til og med gitt opp luftkjølte energilagringsprodukter og satset fullt ut på væskekjølt teknologi. Sammenlignet med luftkjølte systemer er det derfor bedre i stand til å møte markedets presserende behov for energilagringssystemer, og energitettheten øker. Fordelene med høy energitetthet, lavt fotavtrykk, lavt hjelpeenergiforbruk og fin temperaturkontroll vil tiltrekke seg mer oppmerksomhet.
| Selskaper av utstyr for temperaturkontroll av energilagring | |||
| Bedrift | Hovedklienter og prosess | Hovedprodukt | Teknisk rutine |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, samt utenlandske MC-serier av kraftbaserte utendørs klimaanlegg, MC-serier av vanlige systemintegratorer og batteriprodusenter; inntektene fra energilagringsklimaanlegg og EMW-serien av energilagringskjølertemperaturkontroll i 2021 utgjorde 337 millioner yuan. | C-seriens mainstream-systemintegratorer og batteriprodusenter; 2021 energilagringsklimaanlegg, EMW-serien energilagringskjøler | Luftkjøling, væskekjøling |
| Shenling | Statlig nett, etc. | Integrert takmontert klimaanlegg, romklimaanlegg med delt kolonne, integrert innebygd klimaanlegg, rommontert delt presisjonsklimaanlegg | Luftkjøling |
| Tongfei | I 2020 begynte selskapet å legge ut temperaturkontrollfeltet for energilagring, og utvidet kundene sine til å inkludere Sunny Power, Kelong, Trinasolar, etc. | Væskekjølte systemer, takmonterte industrielle klimaanlegg, integrerte industrielle klimaanlegg, delte industrielle klimaanlegg, veggmonterte klimaanlegg | Luftkjøling, væskekjøling |
| Gaolan | Våre hovedkunder er distribuerte produsenter av batteriintegrasjoner og batterifabrikker, og vi har allerede startet samarbeidet med Ningde Times. | Basert på litiumbatteri-enkeltskap, energilagringsvæskekjøleprodukter, storskala energilagringskraftverk, væskekjølesystem for prefabrikkerte kabiner for energilagring, etc. | Væskekjøling |
| Songzhi | Den har gått inn i leverandørsystemet til Ningde Times, Vision Energy og andre kunder, med to produkter som går inn i masseproduksjonsfasen og flere produkter under utvikling. | Væskekjølt termisk styringssystem for energilagring (to produkter i masseproduksjon, flere under utvikling) | Luftkjøling, væskekjøling |
| Aotecar | Leveranser til Ningde Times vil starte i 2020, og bunnserieproduksjonen av væskekjølt termisk styringssystem for energilagring vil starte i 2021. | Energilagringssystem for væskekjøling og termisk styring | Luftkjøling, væskekjøling |
Potensialet for flytende kjøleenergi i fremtiden
Når det gjelder kostnader, ifølge relevante studier, er energiforbruket til væskekjølesystemer vanligvis mye lavere enn for luftkjølte systemer, gitt samme kjøleeffekt. Selv om den opprinnelige investeringskostnaden for væskekjølesystemer er høyere, kan de totale kostnadene i hele livssyklusen til energilagringssystemet være lavere enn for luftkjølte systemer. Oppsummert tror vi at væskekjøling i noen scenarier forventes gradvis å erstatte luftkjøling som den vanlige formen for temperaturkontroll for energilagring.
Til tross for dette står væskekjølesystemer fortsatt overfor visse utfordringer når det gjelder pålitelighet. Tidligere har bruken av væskekjøling innen temperaturkontroll av energilagring vært relativt liten, og teknologien har fortsatt et visst gap i forhold til luftkjølte, spesielt når det gjelder stabilitet og driftssikkerhet. Spesielt rør i væskekjølesystemer er utsatt for korrosjon og avsetninger, noe som resulterer i blokkering eller lekkasje av kjølevæske, mens vann, glykol, silikonolje og andre vanlige kjølevæsker kan skade batteriet eller forårsake kortslutning i systemet, noe som resulterer i sikkerhetsrisikoer for energilagringskraftverk.
I tillegg er den designmessige levetiden til energilagringssystemet vanligvis 15 år, men levetiden til pumper og ventiler i væskekjølesystemet er ofte omtrent 7 år, og det er et visst misforhold mellom de to. Derfor er det svært sannsynlig at væskekjølesystemet må vedlikeholdes eller komponentene må byttes ut ved å stenge av væskekjølesystemet i løpet av driften av lagringsprosjektet, noe som påvirker prosjektets økonomi. Med fremgangen innen væskekjøleteknologi tror vi selvfølgelig at disse problemene forventes å bli løst etter hverandre, og det overordnede synet på væskekjøling vil fortsatt være den fremtidige utviklingstrenden for temperaturkontroll av energilagring.
