日本語储能热管理新型方案——让未来更可持续
92 2024/11/06 16:00
电池充放电效率对储能热
管电理需求有何影响？
冷却电池仿真分析
充放电倍率增大是电化学储能的升级方向，对储能热管理提出更高要求。当前，0.5C和1C的电化学储能电池为储能项目主流，相较于0.4C的储能电池，0.5C与1C的储能电池在热失控下进入危险爆发期的速度更快，储能热管理的换热效率需要进一步提高。
充放电倍率为1C的电池热失控过程更短电池模组安全性降低
目前0.5C容量型与1C能量型储能电池为市场主流
换热效率更高的液冷代替风冷为未来趋势。液冷方案具有比风冷更高的换热效率，由于液体的比热容、导热系数高于气体，且更加靠近热源，冷却效率更高，在相同功耗下液冷电池包的最高温度比风冷低3-5℃。同时液冷方案不需要设计风道，部分产品的占地面积可节约50%以上。
相同功耗下液冷电池包的最高温度比风冷低3-5℃
电化学储能、新能源汽车、
数据中心温控的区别？
电化学储能温控
电化学储能温控核心在于提升使用寿命与安全性，对于温控设备空间限制较为宽松。电化学储能常见场景在室外，更强调温控设备的使用寿命、稳定性以及温控方案的运维成本，对设备的体积、重量等要求相对宽松。
目前风冷方案占比更大，随着新能源电站、离网储能向更大电池容量、更高系统功率密度转化，液冷方案占比将快速提升。
新能源汽车温控
新能源汽车温控重视提升固定空间下的热管理效率与温控精确性。新能源汽车的热管理除对电池的温控需求外，还包括对电控、电机、乘仓的温控需求。
由于动力电池能量密度更高，且车体物理空间有限，对热管理的体积、重量、散热效率、温控精度要求更高。
数据中心（IDC）温控
数据中心温控追求制冷功率提升与数据中心电力使用效率（PUE）的降低。AIGC的发展加速芯片算力提升，带来功耗大幅上升，IDC温控强调散热效率跟上芯片功耗提升速度。
此外，PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗，在PUE政策收紧的背景下，热管理效率需要进一步提升，浸没式、喷淋式液冷散热方案得到进一步推广。
电化学储能、新能源汽车、IDC温控的横向对比
储能集中式、集散式热管理
有何区别，需求情况如何？
按照温控系统的工作对象不同，储能热管理可以分为集中式和集散式热管理。
集中式热管理
一个集装箱由一套热管理系统维护，功率较高，一般为40kw及以上。
储能集装箱集中式散热结构
集散式热管理
对集装箱内的多个电池柜分别进行热管理，强调温度的精细化控制，目前主要由2.5-4kw机组向6-8kw机组升级过渡。
储能集装箱集散式散热结构
从价格上来看，集散式热管理相较于集中式出厂价更高，但集散式对热量的管理更精细化，整体效率更高，因此LCoS（全生命周期成本/累计传输的电能量）反而更低。目前海外市场更强调全生命周期成本，国内市场则更看重方案的招标价格。
未来热管理的形态？
冷板式液冷是最常见的间接接触式液冷技术，浸没式液冷是最常见的直接接触式液冷技术。液冷散热存在多种方案，主流的、高效率的散热方案主要包括：
冷板式液冷
浸没式液冷
喷淋式冷却
冷板式液冷是目前最成熟的液冷方案，安装较为简洁，改造成本低，材料的兼容性好，发展速度最快，均价低于浸没式。
热管理未来可能的发展趋势：
1）风冷将被替代，
2）冷板式向浸没式发展，
3）热管理外置。
随着芯片算力、电池能量密度、充放电效率的不断提升，设备单位时间产热量大幅提升，温控系统热交换效率的提升是行业大势。
风冷将逐步被液冷替代，浸没式液冷随着冷却液的价格下降渗透率有进一步提升的可能，以集装箱为热管理目标的外置式热管理或许是热管理方案进一步降本的尝试方向。
液冷核心——樱花冷却液
针对目前储能冷却技术的变化，樱花化研研发和生产了一款由棕榈油提炼而成，可生物降解，绿色环保冷却液。具有优异的介电常数，优异的氧化安定性，击穿电压高，良好的导热性能以及绝缘性能。
产品特点
理想的氧化安定性，能广泛适用于各种温控散热场合
电气绝缘性能优异，能安全接触关键电器元件
低粘度，散热性能优异，能在温控系统中很好的流动散热。
环境特性
低毒性
低温室效应
可生物降解，对于土壤和水源地友好
冷却性能评价
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