日本語儲能熱管理新型方案——讓未來更可持續
421 2024/11/06 16:00
電池充放電效率對儲能熱
管電理需求有何影響？
冷卻電池仿真分析
充放電倍率增大是電化學儲能的升級方向，對儲能熱管理提出更高要求。當前，0.5C和1C的電化學儲能電池為儲能項目主流，相較于0.4C的儲能電池，0.5C與1C的儲能電池在熱失控下進入危險爆發期的速度更快，儲能熱管理的換熱效率需要進一步提高。
充放電倍率為1C的電池熱失控過程更短電池模組安全性降低
目前0.5C容量型與1C能量型儲能電池為市場主流
換熱效率更高的液冷代替風冷為未來趨勢。液冷方案具有比風冷更高的換熱效率，由于液體的比熱容、導熱系數高于氣體，且更加靠近熱源，冷卻效率更高，在相同功耗下液冷電池包的最高溫度比風冷低3-5℃。同時液冷方案不需要設計風道，部分產品的占地面積可節約50%以上。
相同功耗下液冷電池包的最高溫度比風冷低3-5℃
電化學儲能、新能源汽車、
數據中心溫控的區別？
電化學儲能溫控
電化學儲能溫控核心在于提升使用壽命與安全性，對于溫控設備空間限制較為寬松。電化學儲能常見場景在室外，更強調溫控設備的使用壽命、穩定性以及溫控方案的運維成本，對設備的體積、重量等要求相對寬松。
目前風冷方案占比更大，隨著新能源電站、離網儲能向更大電池容量、更高系統功率密度轉化，液冷方案占比將快速提升。
新能源汽車溫控
新能源汽車溫控重視提升固定空間下的熱管理效率與溫控精確性。新能源汽車的熱管理除對電池的溫控需求外，還包括對電控、電機、乘倉的溫控需求。
由于動力電池能量密度更高，且車體物理空間有限，對熱管理的體積、重量、散熱效率、溫控精度要求更高。
數據中心（IDC）溫控
數據中心溫控追求制冷功率提升與數據中心電力使用效率（PUE）的降低。AIGC的發展加速芯片算力提升，帶來功耗大幅上升，IDC溫控強調散熱效率跟上芯片功耗提升速度。
此外，PUE=數據中心總設備能耗/IT設備能耗，在PUE政策收緊的背景下，熱管理效率需要進一步提升，浸沒式、噴淋式液冷散熱方案得到進一步推廣。
電化學儲能、新能源汽車、IDC溫控的橫向對比
儲能集中式、集散式熱管理
有何區別，需求情況如何？
按照溫控系統的工作對象不同，儲能熱管理可以分為集中式和集散式熱管理。
集中式熱管理
一個集裝箱由一套熱管理系統維護，功率較高，一般為40kw及以上。
儲能集裝箱集中式散熱結構
集散式熱管理
對集裝箱內的多個電池柜分別進行熱管理，強調溫度的精細化控制，目前主要由2.5-4kw機組向6-8kw機組升級過渡。
儲能集裝箱集散式散熱結構
從價格上來看，集散式熱管理相較于集中式出廠價更高，但集散式對熱量的管理更精細化，整體效率更高，因此LCoS（全生命周期成本/累計傳輸的電能量）反而更低。目前海外市場更強調全生命周期成本，國內市場則更看重方案的招標價格。
未來熱管理的形態？
冷板式液冷是最常見的間接接觸式液冷技術，浸沒式液冷是最常見的直接接觸式液冷技術。液冷散熱存在多種方案，主流的、高效率的散熱方案主要包括：
冷板式液冷
浸沒式液冷
噴淋式冷卻
冷板式液冷是目前最成熟的液冷方案，安裝較為簡潔，改造成本低，材料的兼容性好，發展速度最快，均價低于浸沒式。
熱管理未來可能的發展趨勢：
1）風冷將被替代，
2）冷板式向浸沒式發展，
3）熱管理外置。
隨著芯片算力、電池能量密度、充放電效率的不斷提升，設備單位時間產熱量大幅提升，溫控系統熱交換效率的提升是行業大勢。
風冷將逐步被液冷替代，浸沒式液冷隨著冷卻液的價格下降滲透率有進一步提升的可能，以集裝箱為熱管理目標的外置式熱管理或許是熱管理方案進一步降本的嘗試方向。
液冷核心——櫻花冷卻液
針對目前儲能冷卻技術的變化，櫻花化研研發和生產了一款由棕櫚油提煉而成，可生物降解，綠色環保冷卻液。具有優異的介電常數，優異的氧化安定性，擊穿電壓高，良好的導熱性能以及絕緣性能。
產品特點
理想的氧化安定性，能廣泛適用于各種溫控散熱場合
電氣絕緣性能優異，能安全接觸關鍵電器元件
低粘度，散熱性能優異，能在溫控系統中很好的流動散熱。
環境特性
低毒性
低溫室效應
可生物降解，對于土壤和水源地友好
冷卻性能評價
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