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電化學(xué)儲(chǔ)能作為新型儲(chǔ)能的主力軍,已經(jīng)開始由兆瓦級(jí)別的示范應(yīng)用邁向吉瓦級(jí)別的規(guī)模市場(chǎng)化,冷卻系統(tǒng)的選擇成為目前電站設(shè)計(jì)中的重要議題。那么,目前儲(chǔ)能電站的主流冷卻系統(tǒng)——風(fēng)冷和液冷究竟有何不同?哪種冷卻系統(tǒng)更適用于電化學(xué)儲(chǔ)能電站呢?本期推文,小編就對(duì)這兩種冷卻方案進(jìn)行詳細(xì)分析!
液冷系統(tǒng):
電化學(xué)儲(chǔ)能電站的液冷系統(tǒng),涵蓋制冷劑系統(tǒng)和防凍液系統(tǒng)。其中,制冷劑系統(tǒng)包括冷凝器、蒸發(fā)器、壓縮機(jī)、儲(chǔ)液罐和軸流風(fēng)機(jī);而防凍液系統(tǒng)主要由水泵構(gòu)成。電池pack底部安裝有蜂窩狀的液冷板,通過防凍液的循環(huán)流動(dòng)來吸收電池工作過程中釋放的熱量。這種防凍液通常是乙二醇水溶液,其比熱容高于空氣,因此具有出色的載熱量、低流阻和高換熱效率。
風(fēng)冷系統(tǒng):
電化學(xué)儲(chǔ)能電站的風(fēng)冷系統(tǒng)主要由空調(diào)、風(fēng)道和模組風(fēng)扇組成。風(fēng)扇安裝在模組的正前方,負(fù)責(zé)將模組內(nèi)電芯產(chǎn)生的熱量帶至預(yù)制艙的風(fēng)道,隨后,預(yù)制艙內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)通過熱對(duì)流方式散熱。
通過集約化設(shè)計(jì)和大容量電芯的應(yīng)用,液冷儲(chǔ)能產(chǎn)品的占地面積,相比同等容量的集裝箱方案可節(jié)省50%以上。對(duì)于未來百M(fèi)W級(jí)以上的大型儲(chǔ)能電站,占地面積的成本節(jié)約更為明顯。
盡管由于目前液冷系統(tǒng)的設(shè)備材料價(jià)格和工藝復(fù)雜性,導(dǎo)致其成本相對(duì)較高,但考慮到液冷方案占地面積小、電纜用量少以及現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量降低等因素,液冷系統(tǒng)比風(fēng)冷系統(tǒng)多出的成本,可以在其他項(xiàng)目中減少。此外,冷卻系統(tǒng)在儲(chǔ)能電站的總成本中所占比例并不高,因此,從總體投資來看,液冷散熱方式下的儲(chǔ)能電站的投資,并不會(huì)比風(fēng)冷方案高太多。
當(dāng)前電化學(xué)儲(chǔ)能電站大多采用鋰離子電池,電池性能和生命周期在很大程度上受到工作溫度的影響。鋰電池工作的理想溫度范圍為25~35℃。在電池能量密度高、充放電速度快且環(huán)境溫度變化大的儲(chǔ)能電站內(nèi),液冷系統(tǒng)與電池包的高度集成,能實(shí)現(xiàn)電池內(nèi)部溫度的平穩(wěn)調(diào)節(jié),確保電池包溫度控制在合理范圍內(nèi)。通過防凍液在液冷系統(tǒng)內(nèi)的循環(huán)流動(dòng),可以讓各電池之間的溫度差異變小,確保均衡溫控,同時(shí)提高冷卻系統(tǒng)的溫控效率。
相比之下,風(fēng)冷系統(tǒng)的溫控效果受模組風(fēng)扇運(yùn)行工況的影響,可能造成各電池之間溫度不均,溫控效率相對(duì)較低。此外,部分電芯運(yùn)行在電池理想工作溫度范圍之外,從而縮短電池壽命。因此,液冷系統(tǒng)更有利于維護(hù)電池的性能和生命周期,通過提高電池運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)并延長(zhǎng)電池使用壽命,液冷方案在儲(chǔ)能電站全生命周期考量下具備經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
電化學(xué)儲(chǔ)能電站采用液冷系統(tǒng)時(shí)相較風(fēng)冷系統(tǒng):具有占地面積小、運(yùn)行效率高、冷卻系統(tǒng)損耗低、站用變選型方便以及對(duì)電池的性能和生命周期更友好的優(yōu)勢(shì)。并且從全生命周期的角度來看,液冷方案更具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。
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