Numărul mare de baterii din sistemul de stocare a energiei, capacitatea și puterea mari, aranjamentul dens al bateriilor și condițiile complexe și variabile de funcționare sunt predispuse la probleme precum distribuția inegală a temperaturii și diferențele mari de temperatură dintre baterii, ceea ce duce la degradarea performanței bateriei, reducerea capacității și scurtarea duratei de viață, afectând performanța întregului sistem și, în cazuri grave, putând duce la fluctuații termice și accidente de siguranță. Pentru a realiza stocarea energiei la scară largă, cu cicluri medii-lungi, cu toleranță mare și performanțe de siguranță ridicate, tehnologia de răcire cu lichid a devenit o cale populară în domeniul managementului termic al stocării energiei.
În prezent, pe piață există principalele metode de gestionare termică, care sunt prezentate mai jos.
Răcire cu aer
Răcirea cu aer este un tip de metodă de răcire care utilizează aerul ca mediu rece și transferul de căldură prin convecție pentru a reduce temperatura bateriei, fiind utilizată pe scară largă în scenarii de refrigerare industrială, stații de bază pentru telecomunicații și control al temperaturii în centre de date, cu o maturitate tehnică și o fiabilitate relativ ridicate.
Răcire cu lichid
Răcirea cu lichid este un tip de agent frigorific lichid, care utilizează fluxul de lichid pentru a transfera căldura generată de componentele interne ale echipamentelor IT din centrul de date către exteriorul echipamentului. Comparativ cu răcirea cu aer, structura sistemului de răcire cu lichid este mai complexă și compactă și nu necesită desfășurarea unei suprafețe mari de canale de disipare a căldurii, astfel încât ocupă o suprafață relativ mică.
Răcire prin conducte de căldură
Răcirea prin conducte de căldură se bazează pe schimbarea de fază a mediului de răcire închis în tub pentru a realiza transferul de căldură, cu o eficiență ridicată de disipare a căldurii, siguranță și fiabilitate etc., dar costul este, de asemenea, ridicat, iar aplicarea practică în sistemele de baterii de mare capacitate, cum ar fi stocarea energiei, este relativ mică.
| Compararea a trei rutine tehnice principale de gestionare a căldurii | |||
| Caracteristică | Răcire cu aer | Răcire cu lichid | Gânguritul schimbării de fază |
| Mediu de răcire | Aer | Lichid | Material de schimbare de fază |
| Metoda de contact | Direct | Indirect | Direct |
| Proiecta | Uşor | Complex | Uşor |
| Eficiența transferului de căldură | Inferior | Mai mare (0,5-10) | Mediu |
| Cost | Inferior | Superior | Mediu |
| Protecţie | Cerințe reduse, ușor de atins | Sistem complex, greu de realizat | Sistem simplu, ușor de realizat |
| Coeficientul de transfer termic | 25-100 | 1000-15.000 | / |
| Uniformitatea temperaturii | Non-uniformitate | Uniformitate | Uniformitate |
| Durată de viaţă | ≥10 ani | 3-5 ani | Legat de materiale |
| Instalare | Uşor | Dificil | Uşor |
| Aplicație | Densitate energetică redusă a bateriei, reîncărcare și descărcare | Densitate energetică mare a bateriei, reîncărcare și descărcare | Mediu |
| Nivelul de maturitate tehnică | Matur | Matur | Imatur |
Datorită coeficientului de transfer termic și capacității termice specifice mai mari a agentului de răcire și faptului că acesta nu este afectat de factori precum altitudinea și presiunea aerului, sistemul de răcire cu lichid are o capacitate de disipare a căldurii mai mare decât sistemul răcit cu aer, fiind mai adaptabil tendinței de dezvoltare a proiectelor de stocare a energiei la scară largă și cu densitate energetică mare.
Din punct de vedere al costurilor, conform cercetărilor relevante, în cazul aceluiași efect de răcire, consumul de energie al sistemului de răcire cu lichid este de obicei mult mai mic decât cel al sistemului răcit cu aer. Prin urmare, deși costul inițial al investiției în sistemul de răcire cu lichid este mai mare, costul său global pe întregul ciclu de viață al sistemului de stocare a energiei poate fi mai mic decât cel al sistemului răcit cu aer. În concluzie, considerăm că, în anumite scenarii, se așteaptă ca răcirea cu lichid să înlocuiască treptat răcirea cu aer ca formă principală de control al temperaturii pentru stocarea energiei.
| Avantajele răcirii cu lichid | |
| Costuri reduse cu energia | Răcirea cu lichid poate utiliza apă la 45°C/113F pentru răcire în majoritatea timpului |
| Densitate mare de putere de răcire | Răcirea cu aer pentru dulapurile de peste 20 kW reduce semnificativ efectul răcirii cu lichid la nivel de cip și al imersiunii. |
| Consum redus de apă | Răcirea prin evaporare poate fi eliminată sau redusă semnificativ |
| Adaptarea la medii dure | Răcirea cu lichid submersibilă nu necesită flux de aer și este izolată de mediul extern. |
| Nivel redus de zgomot | Răcirea cu lichid la nivel de cip necesită doar o cantitate mică de flux de aer |
| Disiparea uniformă a căldurii | Disipare medie bună a căldurii pentru stocarea energiei și alimentarea bateriilor. |
| Consum de energie semnificativ mai mic | Consumul total de energie este scăzut; în aceleași condiții de capacitate de refrigerare, consumul de energie este la fel de mic ca cel al unităților răcite cu aer. |
| Efectele pe tot parcursul anului sunt sustenabile | Mai puțin afectat de vreme, mai puțină volatilitate sezonieră |
Amploarea pieței de răcire cu lichid
Tehnologia de răcire cu lichid a fost recunoscută de unele întreprinderi utilizator finale din aval.
În august 2023, Longyuan Power Group a lansat al doilea lot de achiziții publice-cadru pentru sisteme de răcire cu lichid și cabine integrate pre-asamblate cu convertor-booster pentru centrale electrice de stocare a energiei în 2023, iar estimarea achiziției pentru sistemele de stocare a energiei cu răcire cu lichid a fost de 600 MW/1200 MWh; National Energy Group a lansat al doilea lot de anunțuri de licitație pentru achiziții publice-cadru pentru echipamente de stocare a energiei în 2023, iar cantitatea totală de sisteme de baterii de răcire cu lichid pentru centralele electrice de stocare a energiei a fost de 600 MW/1200 MWh.
Și din 2022, producătorii relevanți au lansat intensiv sisteme de stocare a energiei răcite cu lichid, iar gama de produse răcite cu lichid a crescut.
În mai 2022, Sunny Power a lansat PowerTitan pentru centrale electrice terestre mari și PowerStack pentru stocarea energiei comerciale și industriale, ambele utilizând sisteme răcite cu lichid.
În proiectul anunțat a fi pus în producție de GCL EnerD, pachetul de baterii răcit cu lichid adoptă celule de baterii litiu-fier fosfat, cu o durată maximă de viață a ciclului de până la 15.000 de cicluri și, în același timp, adoptă un design integrat al conductelor răcite cu lichid, cu o diferență de temperatură mai mică de 3°C. Dulapurile de stocare a energiei răcite cu lichid integrate sunt clasificate în două serii majore de produse, și anume 100kw și 200kw, care pot susține cererea pentru toate tipurile de centrale electrice industriale, comerciale și industriale de diferite dimensiuni și în orice combinații, iar forma prefabricată poate reduce timpul și costul instalării și depanării la fața locului. Forma prefabricată poate reduce timpul și costul instalării și punerii în funcțiune la fața locului.
| Nou produs de stocare a energiei cu răcire lichidă în 2022 | ||||
| Nu. | Întreprindere | Numele produsului | Caracteristică | Aplicație |
| Sistem de stocare a energiei în containere | ||||
| 1 | Kelong | Sistem de stocare a energiei răcit cu lichid Kelong S | Include baterie de stocare a energiei de 1500V, cluster, sistem de răcire cu lichid, sistem de protecție a siguranței și sistem de management inteligent. Sigur, inteligent și simplu. | Noua parte a generării de energie, partea rețelei, partea utilizatorului |
| 2 | Sungrow | PowerTitan | Soluție de stocare a energiei răcită cu lichid | Centrală electrică terestră mare |
| 3 | Chinaztt | Sistem de răcire cu lichid MUSE1.0 de nouă generație | Baterii cu fosfat de fier cu construcție acoperită cu ceramică, dopare cu oligoelemente și egalizare BMS, cadru din aluminiu cu module structurale pre-violet: compartiment baterie cu grad de protecție IP67 cu sistem independent de protecție la incendiu, monitorizare a nivelului PACK și design de pulverizare la nivel de cluster, placă de răcire cu lichid în formă de U și design profesional al conductelor. | / |
| 4 | Sermatec | Sistem de stocare a energiei containerizat răcit cu lichid Serlattice | Design de gestionare termică răcit cu lichid, cu densitate ridicată de integrare a sistemului. Protecție la incendiu la nivel PACK: sistem local de avertizare a securității. | Stocarea energiei comerciale și industriale |
| 5 | Hiberputernic | Sistem de stocare a energiei răcit cu lichid și baterie în stare solidă cu siguranță intrinsecă seria HyperSafe | Adoptă o baterie solidă cu fosfat de fier de 280 Ah; implementează garanții tehnice în patru dimensiuni: siguranța bateriei, siguranța integrării, siguranța poliției și siguranța activă, astfel încât să se asigure siguranța întregului sistem. | / |
| 6 | Zhougu | Sistem de stocare a energiei în containere brute CX-1000 | Cu nivel de protecție IP54; protecție la coroziune C4-5, design modular și extrem de integrat al sistemului de stingere a incendiilor în mai multe etape și soluție de montare în cabină prefabricată. | / |
| 7 | Naradapower | Sistem de stocare a energiei cu răcire lichidă CenterL de nouă generație | Sistem răcit cu lichid, încărcat cu baterii cu fosfat de fier de 280 Ah. Platformă de sistem de 1500 V cu eficiență ridicată și integrare a siguranței maxime și a duratei lungi de viață, LCOS mai bun, patru avantaje majore. | / |
| 8 | Eva | Sistem de stocare a energiei Eve de 1500V, răcit cu lichid | Cu protecție completă, control precis al temperaturii, aspect flexibil, câștig de eficiență ridicată, patru avantaje principale, suport pentru platformă de tensiune DC1500V, implementare rapidă, creare rapidă de rețele | / |
| 9 | Ipotisedge | Sistem inteligent de stocare a energiei de 1500V, răcit cu lichid | Nu necesită instalare, design răcit cu lichid, protecție dublă împotriva incendiilor, cloud inteligent, analiză în timp real, durată de viață de zece ani, funcționare și întreținere pe viață | Integrarea rețelei de energie regenerabilă, Servicii auxiliare la rețea, Rețele de transport și distribuție distribuite și microrețele |
| 10 | Chintpower | Noua Generație Sistem de stocare a energiei PowerBlock | Modul de baterie de stocare a energiei extrem de integrat, cutie de înaltă tensiune, sistem de control al temperaturii, sistem de avertizare timpurie la incendiu, sistem de distribuție a energiei etc. | Centrale de stocare a energiei la scară largă |
| 11 | Trinasolar | Produse de dulapuri de stocare a energiei răcite cu lichid TrinaStorageElementa | Cu patru avantaje majore „eficiente din punct de vedere al costurilor, siguranță maximă, funcționare inteligentă și întreținere convenabilă și flexibilă” | / |
| 12 | Hitiu | Recipient răcit cu lichid de nouă generație | Adoptă tehnologia de răcire laterală, optimizează distribuția temperaturii sistemului prin proiectarea unui sistem de management termic cu diametru variabil în mai multe etape; proiectare multiplă de protecție electrică; siguranța sistemului utilizând sistemul de aerisire a exploziilor prin canalul de evacuare și proiectarea sistemului de stingere a incendiilor. | Partea rețelei, partea puterii |
| 13 | Grupul Shuangdeng | Shuangdeng PowerBank - Noul sistem de stocare a energiei răcit cu lichid | Design multidimensional pentru stingerea incendiilor și pre-asamblat al sistemului complet cu tehnologie de răcire cu lichid | Centrale de stocare a energiei la scară largă |
| Dulap de stocare a energiei all-in-one | ||||
| 1 | Sungrow | PowerStack | Soluție de stocare a energiei răcită cu lichid pentru „integrare triplă a puterii” | Centrale electrice comerciale și industriale |
| 2 | Teplore | Sistem de stocare distribuită a energiei TensorpackT | Adoptând un concept de design extrem de integrat, dulapul integrează într-un singur ansamblu bateria, BMS EMS, sistemul de management termic, convertorul bidirecțional DC/AC și sistemul de stingere a incendiilor. | Scenarii industriale și comerciale, cum ar fi parcuri de fabrici, stații de încărcare, clădiri comerciale, centre de date etc. |
| 3
| Sermatec | Dulapuri exterioare integrate, răcite cu lichid | PCS, baterie, răcitor de lichid, sistem de distribuție a energiei și protecție împotriva incendiilor extrem de integrat: paradigmă de intrare cu tensiune largă, suport maxim pentru 4 unități paralele: arhitectură BMS cu 3 straturi, afișaj LCD digitalizat, echipat cu EMS inteligent, pentru a realiza achiziția și monitorizarea datelor echipamentelor aferente. | / |
| 4 | Sinexcel | Dulap exterior pentru depozitarea bateriilor | Utilizatori industriali și comerciali mici, cu transmițător de stocare a energiei de 30 kW ca nucleu. Suportă mai multe dulapuri în paralel, pentru a satisface nivelul de megawați al comunităților industriale și comerciale medii și mari, insulelor și altor domenii înregistrate în rețea, off-grid, scenarii de rețea slabă, plug and play, design integrat all-in-one. | Mici utilizatori comerciali și industriali |
| 5 | Hiberputernic | Noua generație de dulapuri de stocare răcite cu lichid din seria HyperSafe pentru baterii în stare solidă cu siguranță intrinsecă | Utilizează o baterie solidă cu fosfat de potasiu și fier de 280 Ah; implementează măsuri de siguranță tehnice în cele patru dimensiuni: siguranța bateriei, siguranța generării, siguranța managementului și siguranța activă pentru a asigura siguranța întregului sistem. | Stocarea energiei casnice, centrală electrică de stocare a energiei, stocare a energiei comercială și industrială |
| 6 | Jd-energie | Răcitor de lichid modular, sursă, laterală grilă, 1500V, bloc energetic eBlock372 | Design all-in-one, bateria, BMS, PCS de înaltă performanță, sistemul de siguranță, sistemul de management termic într-un singur dulap standardizat pentru exterior, formând un sistem integrat de stocare a energiei, tip bloc de energie plug-and-play, pentru integrarea produselor pentru centrale electrice industriale și comerciale. | partea de rețea sursă |
| 7 | Partea clientului comercial și industrial Produse bloc de energie 1000V eBlock200 | / | Partea utilizatorului comercial și industrial | |
| Sistem de stocare a energiei în cascadă de înaltă tensiune | ||||
| 1 | Tehnologia Jinpan | Răcire completă cu lichid Stocare în cascadă de înaltă tensiune de 35kV/12,5MW/25 MWh | Nu este necesar un transformator, acces direct la înaltă tensiune peste 6KV. Rețea: utilizând tehnologie de egalizare activă a bateriei, tehnologie de stocare a energiei în cascadă de înaltă tensiune și tehnologie de gestionare termică a răcirii cu lichid. | Partea de generare, partea de rețea, partea utilizatorilor industriali și comerciali |
| 2 | Zhiguang | Sistem de stocare a energiei de mare capacitate, montat direct, de înaltă tensiune, tip cascadă, de 35kV | Dezvoltat în comun de Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy și Universitatea Jiaotong din Shanghai, acesta este potrivit pentru construirea de noi centrale electrice de stocare a energiei și de centrale electrice electrochimice de stocare a energiei de mare putere (GW). | Centrale de stocare a energiei la scară largă |
În prezent, producătorii autohtoni și străini de sisteme de integrare a stocării energiei au lansat practic echipamente de stocare a energiei bazate pe tehnologia de gestionare termică răcită cu lichid, iar începând cu a doua jumătate a anului trecut, în multe proiecte au realizat treptat o gamă largă de aplicații, unii producători chiar renunțând la produsele de stocare a energiei răcite cu aer, alegând din plin tehnologia de răcire cu lichid. Prin urmare, în comparație cu sistemul răcit cu aer, odată cu maturizarea tehnologiei sistemului răcit cu lichid și a scenariilor de aplicare, acesta este mai capabil să satisfacă nevoile urgente ale pieței pentru sistemele de stocare a energiei, iar densitatea energiei este în creștere. Densitatea energetică ridicată, amprenta redusă, consumul redus de energie auxiliară și avantajele controlului fin al temperaturii vor atrage mai multă atenție.
| Companii de echipamente de control al temperaturii pentru stocarea energiei | |||
| Întreprindere | Clienți principali și proces | Produs principal | Rutina tehnică |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, precum și producători străini din seria MC de aparate de aer condiționat de exterior cu acumulator, integratori de sisteme mainstream din seria MC și producători de baterii; veniturile din 2021 din domeniul aparatelor de aer condiționat cu stocare de energie și al aparatelor de răcire cu stocare de energie din seria EMW s-au ridicat la 337 de milioane de yuani. | Integratori de sisteme mainstream din seria C și producători de baterii; aparate de aer condiționat cu stocare de energie 2021, chillere cu stocare de energie din seria EMW | Răcire cu aer, răcire cu lichid |
| Shenling | Grila de stat etc. | Aparat de aer condiționat integrat montat pe acoperiș, aparat de aer condiționat de cameră cu coloană split, aparat de aer condiționat încorporat integrat, aparat de aer condiționat split de precizie montat pe cameră | Răcire cu aer |
| Tongfei | În 2020, compania a început să dezvolte domeniul controlului temperaturii pentru stocarea energiei și și-a extins aria de clienți pentru a include Sunny Power, Kelong, Trinasolar etc. | Sisteme răcite cu lichid, aparate de aer condiționat industriale montate pe acoperiș, aparate de aer condiționat industriale integrate, aparate de aer condiționat industriale split, aparate de aer condiționat montate pe perete | Răcire cu aer, răcire cu lichid |
| Gaolan | Principalii noștri clienți sunt producători de integrare de baterii distribuite și fabrici de baterii, iar noi am început deja cooperarea cu Ningde Times. | Bazat pe produse de răcire cu lichid pentru stocarea energiei cu un singur dulap de baterii cu litiu, sistem de răcire cu lichid pentru centrale electrice de stocare a energiei la scară largă, produse de răcire cu lichid pentru stocarea energiei în cabine prefabricate etc. | Răcire cu lichid |
| Songzhi | A intrat în sistemul de furnizori al Ningde Times, Vision Energy și al altor clienți, două produse intrând în etapa de producție în masă și câteva produse fiind în curs de dezvoltare. | Sistem de management termic răcit cu lichid pentru stocarea energiei (două produse în producție de masă, mai multe în dezvoltare) | Răcire cu aer, răcire cu lichid |
| Aotecar | Furnizarea către Ningde Times va începe în 2020, iar producția lotului inferior de sistem de management termic răcit cu lichid pentru stocarea energiei va începe în 2021. | Sistem de stocare a energiei, răcire cu lichid și management termic | Răcire cu aer, răcire cu lichid |
Potențialul energiei de răcire cu lichide în viitor
În ceea ce privește costul, conform studiilor relevante, consumul de energie al sistemelor de răcire cu lichid este de obicei mult mai mic decât cel al sistemelor răcite cu aer, având în vedere același efect de răcire. Prin urmare, deși costul inițial al investiției în sistemul de răcire cu lichid este mai mare, costul său global pe întregul ciclu de viață al sistemului de stocare a energiei poate fi mai mic decât cel al sistemului răcit cu aer. În concluzie, considerăm că, în anumite scenarii, se așteaptă ca răcirea cu lichid să înlocuiască treptat răcirea cu aer ca formă principală de control al temperaturii pentru stocarea energiei.
În ciuda acestui fapt, sistemele de răcire cu lichid se confruntă încă cu anumite provocări în ceea ce privește fiabilitatea. Anterior, aplicarea răcirii cu lichid în domeniul controlului temperaturii de stocare a energiei era relativ mică, maturitatea tehnologiei față de răcirea cu aer existând încă un anumit decalaj, în special în ceea ce privește stabilitatea și fiabilitatea funcționării. Mai exact, conductele sistemului de răcire cu lichid sunt predispuse la coroziune și depunere, rezultând blocarea sau scurgerea lichidului de răcire, în timp ce apa, glicolul, uleiul siliconic și alți agenți de răcire obișnuiți pot deteriora bateria sau pot provoca scurtcircuitarea sistemului, rezultând riscuri de siguranță pentru centralele electrice de stocare a energiei.
În plus, durata de viață proiectată a sistemului de stocare a energiei ajunge de obicei la 15 ani, însă durata de viață a pompelor și supapelor din interiorul sistemului de răcire cu lichid este adesea de aproximativ 7 ani, existând o anumită neconcordanță între cele două. Prin urmare, este foarte probabil ca sistemul de răcire cu lichid să necesite întreținere sau înlocuirea componentelor prin oprirea sistemului de răcire cu lichid în timpul funcționării proiectului de stocare, ceea ce afectează economia proiectului. Desigur, odată cu progresul tehnologiei de răcire cu lichid, credem că aceste probleme sunt așteptate să fie rezolvate una după alta, iar perspectiva generală asupra răcirii cu lichid va rămâne în continuare tendința viitoare de dezvoltare a controlului temperaturii în stocarea energiei.
