Det stora antalet batterier i energilagringssystem, den höga kapaciteten och effekten, den täta placeringen av batterier och de komplexa och varierande arbetsförhållandena är benägna att orsaka problem som ojämn temperaturfördelning och stora temperaturskillnader mellan batterier, vilket leder till försämrad batteriprestanda, minskad kapacitet och förkortad livslängd, vilket påverkar hela systemets prestanda och i allvarliga fall kan leda till termisk rusning och säkerhetsolyckor. För att realisera energilagring i stor skala, medellånga till långa cykler, stark tolerans och hög säkerhetsprestanda har vätskekylningsteknik blivit en populär väg inom termisk hantering av energilagring.
För närvarande finns de vanligaste metoderna för värmehantering på marknaden, vilka visas nedan.
Luftkylning
Luftkylning är en typ av kylmetod som använder luft som kallt medium och konvektionsvärmeöverföring för att sänka batteriets temperatur, vilket används i stor utsträckning inom industriell kylning, telekommunikationsbasstationer och temperaturkontrollscenarier för datacenter, med relativt hög teknisk mognad och tillförlitlighet.
Vätskekylning
Vätskekylning är en typ av vätska som används som köldmedium, där vätskeflödet används för att överföra värmen som genereras av de interna komponenterna i IT-utrustningen i datacentret till utrustningens utsida. Jämfört med luftkylning är vätskekylsystemets struktur mer komplex och kompakt, och det kräver inte utplacering av ett stort område med värmeavledningskanaler, så det upptar en relativt liten yta.
Kylning av värmerör
Kylning av värmerör är beroende av fasförändringen hos kylmediet som är inneslutet i röret för att uppnå värmeöverföring, med hög värmeavledningseffektivitet, säkerhet och tillförlitlighet etc., men kostnaden är också hög, och den praktiska tillämpningen i batterisystem med stor kapacitet, såsom energilagring, är relativt liten.
| Tre huvudsakliga jämförelser av tekniska rutiner för värmehantering | |||
| Karakteristisk | Luftkylning | Vätskekylning | Fasförändringskallning |
| Kylmedium | Luft | Flytande | Fasövergångsmaterial |
| Kontaktmetod | Direkt | Indirekt | Direkt |
| Design | Lätt | Komplex | Lätt |
| Värmeöverföringseffektivitet | Lägre | Högre (0,5-10) | Medium |
| Kosta | Lägre | Högre | Medium |
| Skydd | Låga krav, lätt att uppnå | Komplext system, svårt att uppnå | Enkelt system, lätt att uppnå |
| Värmeöverföringskoefficient | 25-100 | 1000–15 000 | / |
| Temperaturjämnhet | Icke-enhetlighet | Enhetlighet | Enhetlighet |
| Livslängd | ≥10 år | 3–5 år | Relaterat med material |
| Installation | Lätt | Svår | Lätt |
| Ansökan | Låg batterienergitäthet, laddning och urladdning | Hög batterienergitäthet, laddning och urladdning | Medium |
| Teknisk mognadsnivå | Mogna | Mogna | Omogen |
På grund av kylvätskans högre värmeöverföringskoefficient och specifika värmekapacitet, samt det faktum att den inte påverkas av faktorer som höjd över havet och lufttryck, har vätskekylsystemet en starkare värmeavledningskapacitet än luftkylda system, vilket är mer anpassningsbart till utvecklingstrenden för storskaliga energilagringsprojekt med hög energidensitet.
Ur kostnadssynpunkt, enligt relevant forskning, är energiförbrukningen för vätskekylsystem med samma kyleffekt vanligtvis mycket lägre än för luftkylda system. Därför, även om den initiala investeringskostnaden för vätskekylsystem är högre, kan dess totala kostnad under hela livscykeln för energilagringssystemet vara lägre än för luftkylda system. Sammanfattningsvis tror vi att vätskekylning i vissa scenarier förväntas gradvis ersätta luftkylning som den vanligaste formen av temperaturkontroll för energilagring.
| Fördelarna med vätskekylning | |
| Låga energikostnader | Vätskekylning kan använda 45°C/113F vatten för kylning för det mesta |
| Hög kyleffektdensitet | Luftkylning för skåp över 20 kW minskar avsevärt effekten av vätskekylning och nedsänkning i chipet. |
| Låg vattenförbrukning | Avdunstningskylning kan elimineras eller minskas avsevärt |
| Anpassning till tuffa miljöer | Nedsänkt vätskekylning kräver inget luftflöde och är isolerad från den yttre miljön. |
| Låg ljudnivå | Vätskekylning på chipnivå kräver endast en liten mängd luftflöde |
| Jämn värmeavledning | God genomsnittlig värmeavledning för energilagring och kraftbatterier. |
| Betydligt lägre energiförbrukning | Den totala strömförbrukningen är låg, under samma kylkapacitetsförhållanden är strömförbrukningen bara så låg som för luftkylda enheter. |
| Åretrunteffekter är hållbara | Mindre väderpåverkad, mindre säsongsvariationer |
Marknaden för vätskekylning
Vätskekylningsteknik har erkänts av vissa slutanvändarföretag nedströms.
I augusti 2023 släppte Longyuan Power Group den andra omgången av ramupphandling av vätskekylsystem och förmonterade integrerade hytt med omvandlare och booster för energilagringskraftverk under 2023, och upphandlingsuppskattningen för vätskekylningsenergilagringssystem var 600 MW/1200 MWh. National Energy Group släppte den andra omgången av ramupphandlingsannonser för energilagringsutrustning under 2023, och den totala mängden vätskekylningsbatterisystem för energilagringskraftverk var 600 MW/1200 MWh.
Och sedan 2022 har relevanta tillverkare intensivt lanserat vätskekylda energilagringssystem, och utbudet av vätskekylda produkter har ökat.
I maj 2022 lanserade Sunny Power PowerTitan för stora markkraftverk och PowerStack för kommersiell och industriell energilagring, vilka båda använder vätskekylda system.
I det projekt som GCL EnerD tillkännager ska sättas i produktion, använder det vätskekylda batteripaketet litiumjärnfosfatbattericeller, med en maximal livslängd på upp till 15 000 gånger, och samtidigt använder en integrerad vätskekyld rörledningsdesign, med en temperaturskillnad på mindre än 3 °C. De integrerade vätskekylda energilagringsskåpen är kategoriserade i två huvudproduktserier, nämligen 100 kW och 200 kW, vilka kan stödja efterfrågan från alla typer av industriella, kommersiella och industriella kraftverk av olika storlekar och i alla kombinationer, och den prefabricerade formen kan minska tiden och kostnaden för installation och felsökning på plats. Den prefabricerade formen kan minska tiden och kostnaden för installation och driftsättning på plats.
| Ny produkt för lagring av vätskekylning under 2022 | ||||
| Inga. | Företag | Produktnamn | Karakteristisk | Ansökan |
| Energilagringssystem för behållare | ||||
| 1 | Kelong | Kelong S vätskekylt energilagringssystem | Inklusive 1500V energilagringsbatteri, kluster, vätskekylsystem, säkerhetsskyddssystem och intelligent styrsystem. Säkert, smart och enkelt. | Ny energiproduktionssida, nätsida, användarsida |
| 2 | Sungrow | PowerTitan | Vätskekyld energilagringslösning | Stort markkraftverk |
| 3 | Chinaztt | Ny generation MUSE1.0 vätskekylningssystem | Järnfosfatbatterier med keramisk beläggning, spårämnesdopning och BMS-utjämning, aluminiumram med förvioletta strukturmoduler: IP67-klassat batterifack med oberoende brandskyddssystem, PACK-nivåövervakning och klusternivåsprutning, U-formad vätskekylplatta och professionell rörledningsdesign. | / |
| 4 | Sermatec | Serlattice vätskekylt containerbaserat energilagringssystem | Vätskekyld värmehanteringsdesign med hög systemintegrationsdensitet Brandskydd på PACK-nivå: lokalt säkerhetsvarningssystem | Kommersiell och industriell energilagring |
| 5 | Hyberstrong | HyperSafe-seriens egensäkra solid state-batterier med vätskekyld energilagring | Den använder 280 Ah järnfosfat-fastkroppsbatteri; den implementerar teknisk garanti i fyra dimensioner: batterisäkerhet, integrationssäkerhet, polissäkerhet och aktiv säkerhet, för att uppnå säkerhet för hela systemet. | / |
| 6 | Zhougu | CX-1000 Råbehållare Energilagringssystem | Med skyddsnivå IP54; korrosionsskydd C4-5, modulär och högintegrerad design av flerstegs brandbekämpningssystem och prefabricerad hyttmonteringslösning. | / |
| 7 | Naradakraft | Ny generation CenterL vätskekyld energilagringssystem | Vätskekylt system, laddat med 280Ah järnfosfatbatterier, 1500V systemplattform med hög effektivitet och integration av ultimat säkerhet och lång livslängd, bättre LCOS, fyra stora fördelar | / |
| 8 | Eva | Eve 1500V vätskekylt energilagringssystem | Med omfattande skydd, noggrann temperaturkontroll, flexibel layout, hög effektivitetsförstärkning fyra kärnfördelar, stöd för DC1500V spänningsplattform, snabb distribution, snabb nätverksdrift | / |
| 9 | Ipotisedge | 1500V intelligent vätskekylt energilagringssystem | Ingen installation krävs, vätskekyld design, dubbelt brandskydd, intelligent moln, realtidsanalys, tio års livslängd, livstidsdrift och underhåll | Integration av förnybar energi, nättjänster, distribuerad nätöverföring och distribution samt mikronät |
| 10 | Chintpower | Ny generation PowerBlock energilagringssystem | Högintegrerad energilagringsbatterimodul, högspänningsbox, temperaturkontrollsystem, tidigt varningssystem för brand, kraftdistributionssystem etc. | Storskaliga energilagringsanläggningar |
| 11 | Trinasolar | Vätskekylda energilagringsskåp Produkter TrinaStorageEle menta | Med fyra stora fördelar som "kostnadseffektiv, ultimat säkerhet, intelligent drift och underhåll av bekvämlighet och flexibilitet" | / |
| 12 | Hithium | Ny generation vätskekylda behållare | Använd sidokylningsteknik, optimera systemets temperaturfördelning genom flerstegs design av termiskt styrsystem med variabel diameter; design av flera elektriska skydd; systemsäkerhet med hjälp av explosionsavlastning i avgaskanaler och brandsläckningssystem. | Nätsida, kraftsida |
| 13 | Shuangdeng Group | Shuangdeng PowerBank Nytt vätskekylt energilagringssystem | Flerdimensionell brandbekämpning och förmonterad design av det kompletta systemet med vätskekylningsteknik | Storskaliga energilagringsanläggningar |
| Allt i ett energilagringsskåp | ||||
| 1 | Sungrow | PowerStack | Vätskekyld energilagringslösning för "trippel kraftintegration" | Kommersiella och industriella kraftverk |
| 2 | Teplore | TensorpackT distribuerat energilagringssystem | Skåpet använder ett starkt integrerat designkoncept och integrerar batteri, BMS EMS, värmehanteringssystem, DC/AC dubbelriktad omvandlare och brandbekämpningssystem i ett. | Industriella och kommersiella scenarier som fabriksparker, laddstationer, kommersiella byggnader, datacenter etc. |
| 3
| Sermatec | Vätskekylda integrerade utomhusskåp | Högintegrerat PCS, batteri, vätskekylare, kraftdistributions- och brandskyddssystem: brett spänningsingångsparadigm, maximalt stöd för 4 parallella enheter: 3-lagers BMS-arkitektur, digitaliserad LCD-display, laddad med intelligent EMS, för att uppnå relaterad datainsamling och övervakning av utrustningen. | / |
| 4 | Sinexcel | Batteriförvaringsskåp utomhus | Små industriella och kommersiella användare använder 30 kW energilagringstransmitter som kärna. Stöd för flera parallella skåp för att möta megawattnivån för medelstora och stora industri- och kommersiella samhällen, öar och andra fält registrerade i nätet, off-grid, svaga nätscenarier, plug-and-play, integrerad allt-i-ett-design. | Små kommersiella och industriella användare |
| 5 | Hyberstrong | Ny generation av vätskekylda förvaringsskåp i HyperSafe-serien för egensäkra solid state-batterier | Använder ett 280 Ah kaliumjärnfosfat-fastkroppsbatteri; implementerar tekniska skyddsåtgärder inom de fyra dimensionerna batterisäkerhet, genereringssäkerhet, hanteringssäkerhet och aktiv säkerhet för att uppnå säkerhet för hela systemet. | Hushållsenergilagring, energilagringskraftverk, kommersiell och industriell energilagring |
| 6 | Jd-energi | Modulär vätskekylare källa Grid Side 1500V Energy Block eBlock372 | Allt-i-ett-design, batteri, BMS, hög PCS, säkerhetssystem, termiskt styrsystem i ett enda standardiserat utomhusskåp, vilket bildar ett integrerat plug-and-play-energiblock för energilagringssystem, integrerade produkter för industriella och kommersiella kraftverk. | källnätverkets sida |
| 7 | Kommersiell och industriell kundsida 1000V energiblockprodukter eBlock200 | / | Kommersiell och industriell användarsida | |
| Högspänningskaskadenergilagringssystem | ||||
| 1 | Jinpan-teknik | Helt vätskekyld 35 kV/12,5 MW/25 MWh högspänningskaskadlagring | Ingen transformator krävs, direkt tillgång till högspänning över 6 kV. Nät: med batteriaktiv utjämningsteknik, högspänningskaskadenergilagringsteknik och termisk styrningsteknik för helvätskekylning. | Generationssidan, nätsidan, industriell och kommersiell användarsida |
| 2 | Zhiguang | Kaskadtyp 35kV högspännings direktmonterat energilagringssystem med hög kapacitet | Den är gemensamt utvecklad av Zhiguang Energy Storage, Huaneng Qingneng Energy Academy och Shanghai Jiaotong University, och är lämplig för byggande av nya energilagringskraftverk och storskaliga elektrokemiska energilagringskraftverk på GW-nivå. | Storskaliga energilagringsanläggningar |
För närvarande har, inklusive inhemska och utländska, etablerade tillverkare av integrerade energilagringssystem i grunden lanserat energilagringsutrustning baserad på vätskekyld värmehanteringsteknik. Sedan andra halvåret 2014 har många projekt gradvis genomförts med ett brett spektrum av tillämpningar. Vissa tillverkare har till och med gett upp luftkylda energilagringsprodukter och satsat fullt ut på vätskekyld teknik. Jämfört med luftkylda system, i takt med att vätskekylda system fortsätter att mogna, kan de därför bättre möta marknadens akuta behov av energilagringssystem med ökande skala och energitäthet. Fördelarna med hög energitäthet, lågt fotavtryck, låg extra energiförbrukning och fin temperaturkontroll kommer att locka mer uppmärksamhet.
| Företag med utrustning för temperaturkontroll av energilagring | |||
| Företag | Huvudsakliga kunder och process | Huvudprodukt | Teknisk rutin |
| Envicool | CATL, BYD, Narada Power, KeLu Electronics, PingGao Group, Sunshine Power, Hyberstrong, såväl som utländska MC-serier av elektriska utomhusluftkonditioneringsapparater, MC-serien av vanliga systemintegratörer och batteritillverkare; 2021 uppgick intäkterna från energilagringsluftkonditioneringsapparater och EMW-serien av energilagringskylaggregattemperaturkontroll till 337 miljoner yuan. | C-seriens mainstream-systemintegratörer och batteritillverkare; 2021 energilagringsluftkonditionering, EMW-seriens energilagringskylaggregat | Luftkylning, vätskekylning |
| Shenling | Statligt nät, etc. | Integrerad takmonterad luftkonditionering, rumsluftkonditionering med delad kolumn, integrerad inbyggd luftkonditionering, rumsmonterad delad precisionsluftkonditionering | Luftkylning |
| Tongfei | År 2020 började företaget lägga ut temperaturkontroll inom energilagring och utökade sina kunder till att omfatta Sunny Power, Kelong, Trinasolar med flera. | Vätskekylda system, takmonterade industriella luftkonditioneringsapparater, integrerade industriella luftkonditioneringsapparater, delade industriella luftkonditioneringsapparater, väggmonterade luftkonditioneringsapparater | Luftkylning, vätskekylning |
| Gaolan | Våra huvudkunder är distribuerade tillverkare av batteriintegrationer och batterifabriker, och vi har redan inlett ett samarbete med Ningde Times. | Baserat på litiumbatteriets enda skåp för energilagring, vätskekylningsprodukter för storskaliga energilagringskraftverk, vätskekylningssystem för prefabricerade energilagringsprodukter för vätskekylning i kabin, etc. | Vätskekylning |
| Songzhi | Det har gått in i leverantörssystemet för Ningde Times, Vision Energy och andra kunder, med två produkter som går in i massproduktionsstadiet och flera produkter under utveckling. | Vätskekylt termiskt styrsystem för energilagring (två produkter i massproduktion, flera under utveckling) | Luftkylning, vätskekylning |
| Aotecar | Leveranser till Ningde Times kommer att påbörjas 2020, och bottensatsproduktionen av vätskekylt värmehanteringssystem för energilagring kommer att starta 2021. | Energilagringsvätskekylning och termiskt hanteringssystem | Luftkylning, vätskekylning |
Potentialen för flytande kylenergi i framtiden
Kostnadsmässigt är energiförbrukningen för vätskekylsystem enligt relevanta studier vanligtvis mycket lägre än för luftkylda system, givet samma kyleffekt. Därför, även om den initiala investeringskostnaden för vätskekylsystem är högre, kan dess totala kostnad under hela livscykeln för energilagringssystemet vara lägre än för luftkylda system. Sammanfattningsvis tror vi att vätskekylning i vissa scenarier förväntas gradvis ersätta luftkylning som den vanligaste formen av temperaturkontroll för energilagring.
Trots detta står vätskekylningssystem fortfarande inför vissa utmaningar när det gäller tillförlitlighet. Tidigare har tillämpningen av vätskekylning inom området för temperaturreglering av energilagring varit relativt kort, och teknikens mognad jämfört med luftkylning har fortfarande en viss skillnad, särskilt vad gäller stabilitet och driftsäkerhet. Mer specifikt är rörledningar i vätskekylningssystem benägna att korrosion och avlagringar uppstår, vilket leder till blockering eller läckage av kylvätska, medan vatten, glykol, silikonolja och andra vanliga kylvätskor kan skada batteriet eller orsaka kortslutning i systemet, vilket leder till säkerhetsrisker för energilagringskraftverk.
Dessutom når den dimensionerande livslängden för energilagringssystemet vanligtvis 15 år, men livslängden för pumpar och ventiler inuti vätskekylsystemet är ofta cirka 7 år, och det finns en viss skillnad mellan de två. Därför är det mycket troligt att vätskekylsystemet kommer att behöva underhållas eller komponenterna bytas ut genom att stänga av vätskekylsystemet under driften av lagringsprojektet, vilket påverkar projektets ekonomi. Naturligtvis, med framstegen inom vätskekylningstekniken, tror vi att dessa problem förväntas lösas en efter en, den övergripande synen på vätskekylning kommer fortfarande att vara den framtida utvecklingstrenden för temperaturreglering av energilagring.
