Vilken är den nya lösningen för termisk hantering av energilagring?

 I takt med att andelen ren energi gradvis har ökat spelar energilagring en avgörande roll för elproduktion, elnät och användare av kraftsystemet. På grund av fördelarna med hög energitäthet, flexibel tillämpning och snabb respons, utvecklas energilagringen snabbt.

Enligt CNESA-data, i slutet av 2021, är den kumulativa installerade skalan för globala elenergilagringsprojekt som tagits i drift 209,4GW, och den kumulativa installerade skalan för ny energilagring är 25,4GW. Natriumjonbatterier dominerar marknaden, med en marknadsandel på över 90 procent och 23,1GW. Den kumulativa installerade omfattningen av projekt för lagring av elektrisk energi som tas i drift i Kina är 46,1 GW, vilket motsvarar 22 procent av den totala globala marknadens storlek. Den kumulativa installerade skalan för ny energilagring når 5,73 GW. Litiumjonbatteri är den vanliga teknikvägen för ny energilagring och står för 89,7 procent av 5,14 GW.

Som kärnkomponenten i elektrokemisk energilagring har batteriet en stor risk för termisk rusning. Ur säkerhetssynpunkt är termisk hantering av energilagring extremt viktig.

  1. Värmehantering i elektrokemiskt energilagringssystem

Termisk hantering är en viktig del av elektrokemisk energilagringssystem, den industriella kedjan av elektrokemisk energilagring är uppdelad i tre delar: uppströms utrustningsleverantör, mittströmsintegrator och nedströms applikationsslut.

Uppströmsenheter inkluderar batteripaket, växelriktare för energilagring (PCS), batterihanteringssystem (BMS), energiledningssystem (EMS), värmehantering och andra enheter; Kärnan i midstream-länken är systemintegration plus EPC; Nedströmsscenarierna är indelade i strömförsörjningssidan, elnätssidan och användarsidan.

De flesta företag i industrikedjan för energilagring är involverade i 1-2-segment, medan ett fåtal företag är involverade i hela processen från batteri till systemintegration och till och med EPC.

Från 2011 till 2021 inträffade totalt 32 olyckor med brand- och explosionsolyckor i energilagringskraftverk globalt. Från januari till maj 2022 inträffade mer än 10 energilagringsolyckor globalt. Med den snabba utvecklingen av batterienergilagringsstationer i Kina, på grund av kvalitetsproblemen för batterier och PCS eller den ojämna konstruktionsprestandan hos systemintegratörer, är de potentiella brandriskerna för batterienergilagring allvarliga och brandolyckor är vanliga.

Den 16 april 2021 inträffade en brand och explosion i Pekings kraftverk Guoxuan Fuwei Energy Storage. Enligt utredningen var brandorsaken en intern kortslutning i LFP-batteriet som gjorde att batteriet värmdes okontrollerat och antändes. I juli samma år fattade projektet "Victoria Big Battery" i Australien, som är utrustat med Teslas energilagringssystem Megapack, eld i batterifacket på grund av läckage av kylsystemet under testet.

Termisk batteriflykt är den främsta orsaken till brandolyckor.

Batteriets termiska runaway hänvisar till den interna kortslutningen eller extern kortslutning leder till en stor mängd värme som genereras av batteriet på kort tid, vilket utlöser reaktionen av positiva och negativa aktiva ämnen och elektrolytsönderdelning, genererar en stor mängd varmt och brännbart gas, vilket resulterar i batteribrand eller explosion.

Frekventa brandincidenter visar att värmehantering har blivit en viktig komponent för att säkerställa säker drift av energilagringskraftverk.

  2. Termiska lösningar

För närvarande är de relativt mogna termiska lösningarna för termisk hantering av energilagring luftkylning och vätskekylning, bland vilka luftkylning är huvudströmmen i det nuvarande energilagringssystemet, och permeabiliteten för vätskekylningssystemet förväntas fortsätta att öka i framtiden .

Termisk hantering blir kärnan i energilagringssystem, och luftkylning och vätskekylning är för närvarande mogna teknologier. Kylningsmetoderna för termisk hantering av energilagring inkluderar huvudsakligen följande tre kyltekniker: luftkylning (luftkylning), vätskekylning och fasförändringskylning och kylning av värmerör.

  Luftkylning

För närvarande används luftkylningsteknik huvudsakligen i lagringssystem för behållarenergi och energilagringssystem för kommunikationsbasstationer med låg effekttäthet. Å ena sidan är luftkylningssystemet enkelt i strukturen, säkert och pålitligt och lätt att implementera; Å andra sidan, eftersom energilagringssystemet inte är lika restriktivt som kraftbatterisystemet vad gäller energitäthet och utrymme, kan antalet batterier ökas för att erhålla en lägre driftshastighet och värmealstringshastighet.

Vätskekylning

Vätskekylningstekniken använder vatten eller andra kylmedel för att avleda värme genom indirekt kontakt med ledaren jämnt fördelad på vätskekylplattan.

Dess fördelar inkluderar:

1) Nära värmekälla, effektiv kylning;

2) Jämfört med behållarens luftkylningsschema med samma kapacitet behöver vätskekylsystemet inte designa luftkanalen, vilket sparar mer än 50 procent av golvytan och är mer lämpligt för framtida storskalig energilagring kraftverk på 100 MW eller mer;

3) Jämfört med luftkylningssystemet är felfrekvensen lägre eftersom användningen av fläktar och andra mekaniska komponenter minskar;

4) Lågt ljud från vätskekylning, sparar strömförbrukning för systemet och miljövänlig.

  Fasbyteskylning

Fasbyteskylning är en kylmetod som använder fasförändringsmaterial för att absorbera värme.

Valet av fasväxlingsmaterial har störst inverkan på batteriets värmeavledningseffekt. När den specifika värmekapaciteten för det valda fasändringsmaterialet är större och värmeöverföringskoefficienten är högre, blir kyleffekten under samma förhållanden bättre, annars är kyleffekten sämre.

Fasändringskylning har fördelarna med kompakt struktur, lågt termiskt kontaktmotstånd, bra kyleffekt, men själva fasändringsmaterialet har inte värmeavledningsförmågan, den absorberade värmen måste förlita sig på vätskekylsystemet, luftkylsystemet, etc. ., eller så kan fasförändringsmaterialet inte fortsätta att absorbera värme.

Dessutom tar fasväxlingsmaterial plats och kostar mycket.

Sinda Themral är en ledande kylflänstillverkare, vi kan designa och producera varje generation av Intel, AMD, etc. CPU:er, Vår fabrik äger många exakta anläggningar och utrustning för att tillverka högkvalitativa CPU-kylflänsar. Vi är en termisk partner med många kunder i världen som Flex, DellEMC, Foxconn, etc. Kontakta oss om du har några termiska krav.