储能系统散热风扇|储能系统温控技术相关简介

2022-12-01

储能系统散热风扇|储能系统温控技术相关简介

行业所处的环境背景

近几年来,国家推行节能环保。

中国目标是实现2030年“碳达峰”,2060年“碳中和”。

为实现双碳目标,中国的非化石能源在一次能源消费中占比,2025年达到20%,2030年达到25%,2060年提升至80%,达到碳中和。

储能系统散热风扇

由于其他非化石能源的资源等限制,预期未来新增的非化石能源消费主要来自于风能和太阳能。

在“双碳”目标下,非化石能源消费占比将持续提升。

风力发电装机及光伏发电装机在未来几十年时间中将持续提升。


为何需要加入储能系统

根据国家电网规定,光伏、风电等分布式发电比例不能超过电网的10%,超过了就要加入储能系统。

目前已有十余个省份对新能源配套储能比例提出具体量化要求,大多数省份的储能配置比例在10%-20%之间。

储能系统散热风扇

储能是新型电力系统的重要组成部分。

从发电侧来看,“双碳”政策的推出使得电力供应能源向可再生能源转型,而可再生能源(如风能、光能)发电存在间歇性和不稳定性,无法持续稳定输出电力;

从用电侧而言,居民用电和工业用电存在高峰期与低谷期,电力需求存在波动。

因此,电网系统天然存在供给端与需求端时间性和区域性不匹配的问题,而新能源的快速发展则将这种矛盾进一步凸显。

储能技术可以增加电力调配弹性、改善电力质量、提升电网稳定性,是解决新型电力系统供需不匹配矛盾的重要手段。


储能系统为什么需要散热管理

储能系统在输入或者输出能量时,都会存在能量损耗,损耗的能量一般转化为热量,温度过高不但影响设备效率,甚至可能损坏设备部件或者发生火灾等事故,因此储能系统的散热管理非常重要。

储能温控系统的技术趋势及相关介绍

目前,储能热管理方式主要有两种:散热风扇的风冷和冷却液的液冷,各有特点。

但由于液冷所用的换热介质防冻液的密度是空气的1000倍,比热是空气的4倍,因此作为热量载体和风冷相比液冷先天具备载热量大,换热效率高的特点。

液冷散热在电池包能量密度越来越高,充放电速度越来越快,环境温度变化大的场合对于电池热失控的防范更加有效。


虽说如此,目前储能温控却以散热风扇的风冷为主,主要原因:

1、当前储能项目对制冷效率要求相对不高:行业中装机量占比较高的是通信基站、小型地面电站等带电量、功率密度相对较小的项目,风冷方案的风扇制冷效率可以满足项目的安全标准;

2、风冷设备成本低于液冷,当前储能项目对成本较敏感:单GWh风冷、液冷的价值量约3000、9000万元,其中液冷主机约5000万元,由于当前储能项目在部分应用场景中经济性不强,叠加当前电池成本不断上涨,下游需求对装机成本的敏感性强,因此会趋向于选择成本更低的使用散热风扇的风冷方案。

采用风冷来解决散热问题的储能散热系统,其优点是储能散热风扇有着成熟的技术,且成本低、安全稳定、散热快、安装简单、寿命长、维护简便等。

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预计液冷占比有望持续上升,主要原因是:

储能项目的发热量将不断提升,风冷的制冷效率可能无法满足部分项目散热需求:中期来看,能量型储能如新能源电站、离网储能等更大电池容量、更高系统功率密度的项目装机量上升,以及功率型储能对调峰调频性能要求的提升,将带动储能项目的平均发热量提升,届时对制冷效率更高的液冷的需求将有望提升。

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储能系统冷却技术需考虑的因素
项目所处环境:

极端高温:风冷运行过程中,室外机将冷凝器的高温冷媒与外界空气进行热交换,当室外温度过高、内外温差太小时,热交换效率将变差,使得机组冷媒冷凝压力提高,最终会导致机组压缩机的制冷功率下降;

极端低温:当室外温度达到零下时,液冷中管道、冷却塔里的液体会产生结冰现象,导致温控系统无法使用,甚至可能引起管道冻裂,目前采取的应对方式是往液体中添加防冻液,但过量的防冻液可能会造成管道、管壁、塔身腐蚀。

水资源丰富程度:缺水地区不适合用液冷。液冷的工作原理是依靠液体进行热交换,需要消耗大量的水(尤其是采用开式冷却塔或闭式蒸发冷却塔),要求储能项目地需要有充足的水资源。

两种技术方向的选择与项目发热量也有关系:

发热量较小的项目用风冷的储能系统散热风扇足够满足需求:如小型地面电站、户用、通信基站等储能项目。

发热量较大的项目需要用液冷:如装机容量较大的发电侧项目、调峰调频要求较高的电网侧项目等。

因此,新装机的储能项目大概率选择风冷方案:

a.位于极端低温、水资源缺乏地区;

b.为发热量不高的小型地面电站、户用、通信基站项目;

而位于极端高温地区,大概率选择液冷方案。


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