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電化學(xué)儲(chǔ)能、新能源汽車、數(shù)據(jù)中心(IDC)溫控的區(qū)別是什么?
電化學(xué)儲(chǔ)能的溫控重點(diǎn)是提高電池的使用壽命和安全性,因此對(duì)溫控設(shè)備的空間限制較寬松。通常情況下,電化學(xué)儲(chǔ)能設(shè)備部署在室外環(huán)境,因此更加注重溫控設(shè)備的穩(wěn)定性、使用壽命以及運(yùn)維成本,對(duì)設(shè)備的體積和重量等要求相對(duì)較為寬松。
目前,風(fēng)冷方案在電化學(xué)儲(chǔ)能中占比大,但隨著新能源電站和離網(wǎng)儲(chǔ)能向更大電池容量和更高系統(tǒng)功率密度升級(jí),液冷方案的使用占比也將速增。
新能源汽車的溫控需求則更注重提高固定空間內(nèi)的熱管理效率和溫控精確性。除了對(duì)電池進(jìn)行溫控外,新能源汽車還需要對(duì)電控系統(tǒng)、電機(jī)以及乘艙進(jìn)行溫控。而因動(dòng)力電池的能量密度更高,而車體空間有限,所以新能源汽車的熱管理對(duì)體積、重量、散熱效率和溫控精度要求更高。
數(shù)據(jù)中心的溫控需求則追求提高制冷功率并降低數(shù)據(jù)中心的電力使用效率(PUE=數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗)。隨著人工智能芯片算力的提升,數(shù)據(jù)中心的功耗大幅上升,因此IDC溫控強(qiáng)調(diào)散熱效率需要跟上芯片功耗的提升速度。在PUE政策收緊的背景下,熱管理效率需進(jìn)一步提升,浸沒式和噴淋式液冷散熱方案得到進(jìn)一步推廣。
電池充放電效率如何影響儲(chǔ)能熱管理?
充放電倍率增大是電化學(xué)儲(chǔ)能的發(fā)展趨勢(shì),儲(chǔ)能對(duì)熱管理的需求也會(huì)隨之變得更高,電池充放電倍率越大的儲(chǔ)能電池在熱失控時(shí)爆發(fā)危險(xiǎn)越快,因此儲(chǔ)能熱管理的換熱效率也需進(jìn)一步提升。
在換熱效率方面,因液體的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)均高于氣體,并且越靠近熱源,冷卻效率越高,同一功耗下,液冷電池包的散熱溫度與風(fēng)冷相比低3~5℃;并且液冷方案無需設(shè)計(jì)風(fēng)道,可更大程度節(jié)約占地面積,所以液冷代替風(fēng)冷也將成為未來趨勢(shì)。
未來熱管理的形態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)是什么?
風(fēng)冷將逐步被液冷替代,浸沒式液冷隨著冷卻液的價(jià)格下降滲透率有進(jìn)一步提升的可能,以集裝箱為熱管理目標(biāo)的外置式熱管理或許是熱管理方案進(jìn)一步降本的嘗試方向。
在液冷技術(shù)中,冷板式液冷和浸沒式液冷是較常見的兩種形式。液冷散熱有多種方案,其中主流且高效的方案包括浸沒式液冷、噴淋式冷卻和冷板式液冷。浸沒式液冷效果較佳,包括單相/相變冷卻,但對(duì)冷卻液的熱物理性能、穩(wěn)定性、材料兼容性和絕緣性要求較高,因此成本也更高。
目前,冷板式液冷是較成熟的液冷方案,安裝簡(jiǎn)潔、材料兼容性好、改造成本低、發(fā)展速度也較快、且價(jià)格低于浸沒式液冷。
未來熱管理可能的發(fā)展趨勢(shì)包括:
1. 風(fēng)冷將被液冷替代,
2. 冷板式向浸沒式發(fā)展,
3. 熱管理外置化,隨著芯片算力、電池能量密度以及充放電效率的不斷提升,設(shè)備單位時(shí)間產(chǎn)生的熱量也會(huì)大幅增加,因此提升溫控系統(tǒng)的熱交換效率,將成為行業(yè)發(fā)展的大勢(shì)所趨。