English
русский
Дом / Новости / Новости отрасли / Должны ли системы хранения энергии иметь воздушное или жидкостное охлаждение?
Новости отрасли
1. Что такое Аккумулятор с воздушным охлаждением для хранения энергии ?
Аккумуляторный аккумулятор с воздушным охлаждением представляет собой модуль системы накопления энергии, в котором в качестве основного теплоотвода используется воздух, контролирующий температуру аккумулятора посредством воздушного потока, приводимого в движение вентилятором. Его простая конструкция, низкая стоимость и простота обслуживания сделали его распространенным методом охлаждения в коммерческих и промышленных накопителях энергии, небольших устройствах накопления энергии и некоторых устройствах для хранения энергии на открытом воздухе. В системах хранения энергии батареи постоянно выделяют тепло во время зарядки и разрядки, а температура является наиболее чувствительным фактором, влияющим на безопасность и срок службы батареи. Поэтому создание стабильного и надежного метода отвода тепла имеет решающее значение. Аккумулятор энергии с воздушным охлаждением представляет собой практичное техническое решение, разработанное для удовлетворения этой потребности.
Основной принцип аккумуляторной батареи с воздушным охлаждением заключается в использовании вентилятора для нагнетания воздушного потока по заданному пути, позволяя относительно прохладному наружному воздуху проходить через аккумуляторный модуль, непрерывно обмениваясь внутренним теплом для удаления избыточного тепла. Эффективность рассеивания тепла зависит от таких факторов, как мощность вентилятора, конструкция канала воздушного потока, расположение батареи и условия окружающей среды. Что касается конструктивного решения, аккумуляторы энергии с воздушным охлаждением обычно имеют предварительно установленные воздухозаборники и выпускные отверстия, а также используют такие компоненты, как вентиляционные сетки и ватные фильтры для блокировки пыли. Внутри зазоры между элементами аккумулятора обеспечивают циркуляцию воздуха. Для стабилизации охлаждения система также оснащена датчиками температуры и BMS (системой управления аккумулятором), которая контролирует температуру аккумулятора в режиме реального времени и автоматически регулирует скорость вентилятора или активирует программы охлаждения в зависимости от изменений температуры.
Благодаря воздушному охлаждению аккумуляторы энергии с воздушным охлаждением имеют значительные преимущества по стоимости и конструкции. Воздух, как естественная среда рассеивания тепла, не требует дополнительных материалов, что упрощает структуру системы. Отсутствие сложных компонентов, таких как трубопроводы охлаждающей жидкости, охлаждающие пластины и водяные насосы, делает общую стоимость ниже, чем у решений с жидкостным охлаждением. Кроме того, он имеет меньше потенциальных точек отказа, его легче обслуживать, и он устраняет проблемы, связанные с утечками, коррозией или сроком службы водяного насоса. Эта простая и экономичная конструкция делает воздушное охлаждение основным выбором в системах хранения энергии малого и среднего размера.
Однако способность рассеивания тепла аккумуляторов энергии с воздушным охлаждением ограничена температурой окружающей среды и потоком воздуха. При установке системы в высокотемпературных помещениях или закрытых помещениях высокая температура самого воздуха приводит к значительному снижению эффективности отвода тепла. Поскольку плотность мощности систем хранения энергии продолжает увеличиваться, внутреннее тепловыделение батарей также увеличивается. Воздушному охлаждению может быть сложно поддерживать идеальный контроль температуры в условиях высокой нагрузки и высоких температур, что приводит к большим колебаниям температуры и затрудняет контроль разницы температур. Это напрямую влияет на срок службы батареи, заставляя элементы в одной и той же системе работать при разных температурах, что приводит к неравномерной скорости деградации. Кроме того, воздушное охлаждение в условиях высоких температур предъявляет более высокие требования к обеспечению безопасности, потенциально требуя увеличения количества вентиляторов или улучшения циркуляции воздуха для улучшения рассеивания тепла.
Несмотря на это, аккумуляторные батареи с воздушным охлаждением по-прежнему занимают значительную позицию на рынке. Для приложений с более низкими требованиями к удельной мощности, более мягкими температурами и ограниченным бюджетом это проверенный и надежный выбор. В коммерческих и промышленных системах хранения энергии воздушное охлаждение подходит для задач с относительно низкой интенсивностью, таких как сглаживание пиковых нагрузок и сглаживание нагрузки. При хранении энергии в жилых домах из-за меньшего тепловыделения и ограниченного размера воздушное охлаждение легко удовлетворяет требованиям по рассеиванию тепла. Кроме того, некоторые системы хранения энергии, в которых особое внимание уделяется быстрому развертыванию, такие как интегрированные шкафы для установки вне помещений или арендуемые устройства хранения энергии, также имеют тенденцию использовать решения с воздушным охлаждением из-за их простой структуры, простоты обслуживания и более низких затрат на развертывание.
С развитием технологий хранения энергии аккумуляторные батареи с воздушным охлаждением постоянно оптимизируются. Производители улучшают свои общие характеристики за счет более эффективных конструкций воздушного потока, более энергоэффективных вентиляторов и более интеллектуальных алгоритмов контроля температуры, пытаясь еще больше повысить эффективность рассеивания тепла без значительного увеличения затрат. При разумных условиях окружающей среды и сценариях применения воздушное охлаждение остается экономичным и стабильным методом охлаждения для хранения энергии.
В целом, аккумуляторные батареи с воздушным охлаждением представляют собой системы хранения энергии, в которых воздух используется в качестве основной среды рассеивания тепла. Они регулируют температуру батареи с помощью вентиляторов для управления воздушным потоком, предлагая такие преимущества, как простая конструкция, низкая стоимость и простота обслуживания, что делает их особенно подходящими для небольших и средних систем хранения энергии. Поскольку индустрия хранения энергии продолжает стремиться к экономической эффективности и надежности, воздушное охлаждение останется важным компонентом технологии охлаждения хранения энергии в течение значительного периода времени.
2. Что такое Аккумуляторный аккумулятор с жидкостным охлаждением ?
Аккумуляторный аккумулятор с жидкостным охлаждением — это технология хранения энергии, в которой для контроля температуры аккумулятора используется система циркуляции жидкости. По сравнению с традиционным воздушным охлаждением оно обеспечивает более высокую эффективность рассеивания тепла, более точный контроль температуры и большую адаптируемость. Поскольку плотность мощности систем хранения энергии продолжает расти, условия эксплуатации становятся все более сложными, а требования к безопасности аккумуляторов продолжают расти, решения для хранения энергии с жидкостным охлаждением постепенно становятся основным направлением отрасли, особенно подходящим для крупномасштабных электростанций по хранению энергии, мощных промышленных и коммерческих систем хранения энергии, а также для сценариев со строгими требованиями к контролю температуры.
Основной принцип аккумуляторной батареи с жидкостным охлаждением заключается в быстром отводе тепла, выделяемого батареей во время зарядки и разрядки, путем циркуляции охлаждающей жидкости между аккумуляторными модулями, внутри холодных пластин или в трубопроводах с жидкостным охлаждением. По сравнению с воздухом жидкости имеют более высокую удельную теплоемкость и более высокую теплопроводность, поэтому поглощают большое количество тепла за более короткое время и стабильно отдают его через радиатор. Вся система обычно состоит из охлаждающей жидкости, пластин жидкостного охлаждения, циркуляционного насоса, теплообменника, датчиков температуры и контроллера. Во время работы система управления регулирует скорость потока или активирует программу охлаждения в режиме реального времени в зависимости от температуры аккумулятора, гарантируя, что аккумулятор энергии остается в идеальном температурном диапазоне.
Самым большим преимуществом технологии жидкостного охлаждения является превосходная стабильность температуры и точный контроль. Батареи проявляют значительную чувствительность к температуре во время работы; чрезмерно высокие температуры ускоряют старение, а неравномерность температур приводит к неравномерной скорости старения отдельных ячеек, что влияет на общий срок службы и безопасность всей упаковки. Системы жидкостного охлаждения могут контролировать разницу температур аккумуляторов в очень небольшом диапазоне, поддерживая стабильное рабочее состояние во всем аккумуляторном блоке. Эта стабильность не только продлевает срок службы батареи, но и повышает общую эффективность системы хранения энергии, обеспечивая надежность даже при высокоскоростной зарядке/разрядке или непрерывной длительной работе.
С постоянным расширением масштабов хранения энергии преимущества аккумуляторов энергии с жидкостным охлаждением становятся все более очевидными. Крупномасштабные электростанции по накоплению энергии обычно состоят из сотен или даже тысяч накопителей энергии с высокой плотностью мощности и высокой эксплуатационной интенсивностью. При использовании воздушного охлаждения весьма вероятно накопление температуры в периоды высоких температур или в условиях высокой нагрузки, что влияет на стабильность системы. Жидкостное охлаждение может поддерживать стабильную работу в суровых условиях, таких как высокие температуры наружного воздуха, пустынный климат и зоны с высокой влажностью, гарантируя, что система хранения энергии остается безопасной и эффективной круглый год. Поэтому решения для жидкостного охлаждения быстро набирают популярность в новых электростанциях по накоплению энергии, в системах хранения энергии с использованием ветровой и солнечной энергии, а также в крупномасштабных промышленных и коммерческих проектах по хранению энергии.
Более того, поскольку индустрия хранения энергии стремится к повышению безопасности, системы жидкостного охлаждения приобретают еще большее значение. Литиевые батареи могут испытывать тепловой разгон в аномальных условиях, а системы жидкостного охлаждения могут эффективно подавлять скорость повышения температуры, выигрывая время для раннего предупреждения и защиты системы. Некоторые усовершенствованные накопители энергии с жидкостным охлаждением также интегрируют систему жидкостного охлаждения с BMS (системой управления батареями), используя точное измерение температуры и динамический контроль для быстрого охлаждения системы в аварийных ситуациях, предотвращая дальнейшее эскалацию риска. Этой возможности трудно достичь при воздушном охлаждении, и это одна из ключевых причин, почему аккумуляторы с жидкостным охлаждением считаются более безопасными.
Хотя технология жидкостного охлаждения демонстрирует значительные преимущества в производительности, ее структура более сложна, а ее стоимость выше, чем у решений с воздушным охлаждением. Системы жидкостного охлаждения требуют более точного проектирования, включая уплотнение труб, надежность насоса, долговечность жидкости, а также меры по предотвращению коррозии и утечек. Между тем, он требует профессионального персонала для установки и обслуживания, имеет множество потенциальных точек отказа и требует более высоких стандартов для долгосрочного эксплуатационного мониторинга и обслуживания. Однако в крупномасштабных проектах по хранению энергии эти затраты обычно компенсируются такими факторами, как увеличенный срок службы системы, повышение операционной эффективности и снижение рисков безопасности.
В последние годы аккумуляторы энергии с жидкостным охлаждением также постоянно совершенствуются и модернизируются. Следующее поколение технологий жидкостного охлаждения развивается в направлении высокоэффективной интеграции, включая более легкие конструкции модулей, более энергоэффективные насосы, более интеллектуальные алгоритмы контроля температуры и технологию мониторинга на уровне модулей. Некоторые передовые продукты для хранения энергии даже объединяют систему жидкостного охлаждения с аккумуляторным отсеком, BMS и системой пожаротушения, что делает систему хранения энергии компактной, очень безопасной и удобной в обслуживании. С развитием технологии жидкостного охлаждения и дальнейшим снижением затрат она постепенно становится отраслевым стандартом.
Аккумуляторный аккумулятор с жидкостным охлаждением представляет собой систему накопления энергии, в которой жидкость используется в качестве среды рассеивания тепла и достигается эффективный контроль температуры за счет технологии циркуляционного охлаждения. Благодаря превосходной эффективности рассеивания тепла, возможностям точного контроля температуры, высокой безопасности и адаптируемости к сложным средам, он становится предпочтительным решением в области хранения энергии среднего и крупного масштаба. По мере того как индустрия хранения энергии развивается в сторону более высокой плотности и большей безопасности, ценность технологии жидкостного охлаждения будет становиться все более заметной и будет продолжать способствовать повышению надежности, эффективности и интеллекта оборудования для хранения энергии.
3. Что более надежно в условиях высоких температур: аккумуляторы с воздушным или жидкостным охлаждением?
С усилением глобального изменения климата и увеличением частоты высокотемпературной погоды стабильность систем хранения энергии в жарких условиях стала в центре внимания отрасли. Температура не только влияет на срок службы батареи, но и напрямую связана с безопасностью. В условиях высоких температур различия в производительности между традиционными аккумуляторами энергии с воздушным охлаждением и новыми аккумуляторами энергии с жидкостным охлаждением становятся все более очевидными. Поэтому во многих проектах в процессе выбора возникает вопрос: какой метод охлаждения более надежен в условиях высоких температур 35 ℃, 40 ℃ или даже 50 ℃?
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо провести сравнение по нескольким параметрам, включая способность рассеивания тепла, точность контроля температуры, эксплуатационную стабильность и долгосрочную безопасность.
Во-первых, эффективность рассеивания тепла при высоких температурах является одним из ключевых факторов. Аккумуляторы энергии с воздушным охлаждением используют воздух в качестве среды рассеивания тепла. Высокая температура окружающей среды означает, что температура воздуха сама по себе высокая. Когда температура окружающей среды близка к оптимальному диапазону рабочих температур аккумулятора или превышает его (обычно 15℃～35℃), тепло, которое может отвести система воздушного охлаждения, будет значительно уменьшено. Более высокие скорости вращения вентиляторов приводят к большему шуму и более высокому энергопотреблению, но эффективность рассеивания тепла по-прежнему ограничивается температурой воздуха. Таким образом, в условиях окружающей среды выше 40 ℃ воздушное охлаждение часто не может поддерживать стабильный диапазон регулирования температуры батареи, особенно в условиях высокой скорости или непрерывной зарядки-разрядки, что легко приводит к накоплению температуры и влиянию на работу системы.
Напротив, в аккумуляторах энергии с жидкостным охлаждением в качестве среды используется охлаждающая жидкость. Удельная теплоемкость жидкости намного выше, чем у воздуха, что позволяет более быстро и эффективно отводить тепло от аккумулятора. Даже в условиях высоких температур системы жидкостного охлаждения могут сохранять высокую способность рассеивания тепла с помощью циркуляционных насосов, теплообменников или холодильных установок. Когда температура окружающей среды достигает 40 ℃ или даже выше, жидкостное охлаждение все равно может контролировать температуру батареи в относительно узком диапазоне, поддерживая ее идеальное рабочее состояние. Таким образом, в жарких регионах, таких как Ближний Восток, Юго-Восточная Азия, крупные промышленные парки или открытые станции хранения энергии, эффективность рассеивания тепла с помощью жидкостного охлаждения значительно превосходит воздушное охлаждение.
Во-вторых, существует проблема однородности температуры. Чем больше разница температур между батареями, тем нестабильнее скорость деградации, хуже стабильность емкости и тем труднее гарантировать долгосрочную работу и безопасность. Воздушное охлаждение из-за нестабильных путей воздушного потока в сочетании с такими проблемами, как снижение скорости ветра, засорение модуля и короткие замыкания в воздухе, склонно к образованию больших перепадов температур. В некоторых аккумуляторах энергии с воздушным охлаждением разница внутренних температур превышает 10°C, что еще больше усиливает различия в старении между элементами в условиях высоких температур.
С другой стороны, системы жидкостного охлаждения могут равномерно покрывать аккумуляторные модули с помощью холодных пластин или трубок жидкостного охлаждения, позволяя охлаждающей жидкости течь в контролируемом направлении и со стабильной скоростью, тем самым поддерживая одинаковую температуру во всех ячейках. Большинство накопителей энергии с жидкостным охлаждением могут контролировать разницу температур в пределах 3°C, а передовые решения обеспечивают разницу ниже 2°C. При длительной эксплуатации такая однородность температуры не только увеличивает срок службы, но и значительно снижает риск температурного выхода из-под контроля.
Кроме того, существует проблема стабильности и безопасности системы. В условиях высоких температур системам с воздушным охлаждением часто приходится работать на полной скорости в течение продолжительных периодов времени, что приводит к увеличению шума и энергопотребления, а также к ускоренному износу механических компонентов и более высокой вероятности отказа. Что еще более важно, если система постоянно находится под полной нагрузкой, снижение производительности вентилятора или закупорка воздуховодов пылью может привести к быстрому скачку температуры, что представляет большую угрозу безопасности.
Однако системы жидкостного охлаждения обладают более высокой устойчивостью к внешним температурным возмущениям. Пока контур охлаждения остается работоспособным, системы жидкостного охлаждения могут работать в рамках относительно независимого пути регулирования температуры, уменьшая прямое воздействие температуры окружающей среды на батарею. Многие накопители энергии с жидкостным охлаждением могут даже активно охлаждать в экстремальных климатических условиях, соединяя охлаждающую жидкость с холодильной установкой. Высокие температуры не только не позволяют системе жидкостного охлаждения работать с полной нагрузкой, но и могут плавно управляться с помощью рационально настроенного алгоритма контроля температуры, что обеспечивает долгосрочную стабильную работу.
Однако надежность зависит не только от производительности, но также от сложности системы и требований к обслуживанию. Системы с воздушным охлаждением имеют более простую конструкцию, меньше точек отказа, их легче обслуживать и они дешевле. Однако в регионах с высокими температурами для компенсации мощности рассеивания тепла часто необходимо увеличить поток воздуха, количество вентиляторов или модернизировать структуру рассеивания тепла корпуса, что фактически увеличивает объем работ по техническому обслуживанию и эксплуатационные расходы.
Хотя системы жидкостного охлаждения структурно более сложны, современные решения жидкостного охлаждения значительно снижают количество отказов. Увеличенный срок службы насоса, улучшенная стабильность охлаждающей жидкости и проверенная технология уплотнений позволяют системам жидкостного охлаждения работать непрерывно в течение многих лет. В регионах с высокими температурами системы жидкостного охлаждения не только более стабильны, но и обеспечивают большую надежность.
Таким образом, в средах с постоянно низкими температурами аккумуляторы энергии с воздушным охлаждением по-прежнему обладают такими преимуществами, как низкая стоимость и простота обслуживания, что делает их подходящими для малых и средних систем хранения энергии. Однако в регионах с экстремальными летними температурами, постоянными высокими нагрузками, крупными энергоаккумулирующими электростанциями и приложениями с чрезвычайно высокими требованиями к безопасности аккумуляторы энергии с жидкостным охлаждением, несомненно, более надежны. Они не только решают проблемы высокотемпературных сред, но также увеличивают срок службы батареи, стабильность работы и общую безопасность.
Поэтому, если проект расположен в регионе с высокими температурами или система хранения энергии требует длительной работы на высокой мощности, то решение с жидкостным охлаждением почти наверняка является более разумным выбором. В сценариях с более умеренными температурами и меньшими требованиями к энергопотреблению воздушное охлаждение остается экономически эффективным решением. Окончательный выбор должен основываться на всесторонней оценке сценария применения, бюджета, требований безопасности, а также затрат на долгосрочную эксплуатацию и техническое обслуживание.
4. Каковы преимущества и характеристики аккумуляторов энергии с воздушным и жидкостным охлаждением?
С широкомасштабным применением систем хранения энергии контроль температуры аккумуляторов стал решающим фактором, влияющим на стабильность, безопасность и срок службы накопителей энергии. В настоящее время в отрасли в основном используются методы воздушного и жидкостного охлаждения, каждый из которых имеет свои особые технические характеристики и преимущества применения. Чтобы облегчить выбор и понимание, ниже будут представлены преимущества и характеристики аккумуляторов энергии с воздушным и жидкостным охлаждением с точки зрения производительности, конструкции, безопасности и адаптируемости к применению.
(1) Преимущества и характеристики аккумуляторов энергии с воздушным охлаждением:
Простая структура и более низкая стоимость системы:
Системы с воздушным охлаждением в основном полагаются на вентиляторы, воздуховоды и внешний воздух для рассеивания тепла. Из-за отсутствия сложных компонентов, таких как каналы для жидкости, охлаждающие пластины и насосы, производственные затраты низкие, а процесс сборки прост, что делает всю систему легче. Для проектов с ограниченным бюджетом или низкими требованиями к рассеиванию тепла воздушное охлаждение может значительно снизить затраты на закупки, обеспечивая при этом базовый контроль температуры.
Простота обслуживания и высокая надежность:
Одним из преимуществ аккумуляторов энергии с воздушным охлаждением является простота их обслуживания. Вентилятор является основным ремонтопригодным компонентом; плановые проверки обычно требуют только очистки фильтра и подтверждения рабочего состояния вентилятора. Благодаря своей простой конструкции и меньшему количеству потенциальных точек отказа аккумуляторы энергии с воздушным охлаждением исключают такие риски, как утечки жидкости и неисправности электронасоса, что делает их более надежными в условиях отсутствия специализированного обслуживающего персонала.
Простая установка и развертывание, подходят для легких сценариев: аккумуляторы энергии с воздушным охлаждением легкие и гибкие по размеру, не требуют дополнительного оборудования или трубопроводов для жидкостного охлаждения. Поэтому они обычно используются в жилых, мобильных и небольших коммерческих системах хранения энергии. Независимо от того, монтируются ли они на стене, в стойке или просто на открытом воздухе, решения с воздушным охлаждением обеспечивают более быструю и эффективную установку.
Высокая экономическая эффективность, подходит для систем с низкой и средней плотностью мощности. Для применений с низким тепловыделением и низкой эксплуатационной интенсивностью, таких как домашние фотоэлектрические системы хранения энергии, небольшие системы ИБП и распределенные фотоэлектрические накопители энергии, воздушное охлаждение обеспечивает достаточное рассеивание тепла для удовлетворения эксплуатационных потребностей и достижения стабильной работы при меньших затратах. Это дает им долгосрочную конкурентоспособность на некоторых чувствительных к затратам рынках.
Быстрый отклик системы и контролируемый шум. Системы с воздушным охлаждением могут быстро реагировать на изменения температуры, регулируя скорость вращения вентилятора, предлагая гибкие настройки и эффективно удовлетворяя требованиям динамического контроля температуры системы. В современных системах воздушного охлаждения также используются малошумные вентиляторы и оптимизированная конструкция воздушного потока, обеспечивающая баланс между эффективностью рассеивания тепла и комфортом эксплуатации.
(2) Преимущества аккумуляторов энергии с жидкостным охлаждением
Высокая способность рассеивания тепла, подходит для условий высокой тепловой нагрузки: Системы жидкостного охлаждения полагаются на циркуляцию охлаждающей жидкости в пластинах или каналах жидкостного охлаждения для достижения эффективного теплообмена. Жидкости имеют гораздо более высокую удельную теплоемкость, чем воздух, поэтому быстро отводят большое количество тепла. Жидкостное охлаждение значительно превосходит воздушное охлаждение с точки зрения эффективности рассеивания тепла, будь то высокоскоростная зарядка и разрядка, непрерывная работа на полной мощности или применение на открытом воздухе в сезон высоких температур.
Высокая точность контроля температуры, небольшая разница температур батареи. Консистенция батареи определяет срок службы системы хранения энергии, а разница температур является ключевым фактором, влияющим на стабильность. Системы жидкостного охлаждения могут контролировать разницу температур аккумуляторов в пределах 2–3 ℃, что намного меньше обычного диапазона разницы температур в 6–10 ℃ для аккумуляторов энергии с воздушным охлаждением. Такая постоянство температуры не только замедляет деградацию, но и значительно увеличивает общий срок службы и стабильность аккумулятора. Адаптивность к высоким температурам и повышенная надежность для непрерывной работы
В средах, где температура окружающей среды превышает 35°C или даже 40°C, эффективность воздушного охлаждения значительно снижается. Однако системы жидкостного охлаждения не зависят от температуры окружающего воздуха, поддерживая стабильный контроль температуры посредством устройств циркуляции жидкости и теплообмена. Поэтому в экстремальных условиях, таких как Ближний Восток, высокогорные регионы и высокотемпературные заводы, аккумуляторы энергии с жидкостным охлаждением являются практически единственным решением для долгосрочной надежной работы.
Более высокая безопасность и эффективное снижение риска теплового выхода из-под контроля
Аккумуляторы более склонны к тепловому выходу из строя при высоких температурах или длительных нагрузках. Жидкостное охлаждение, обладающее превосходной способностью поглощать тепло, может быстро отводить тепло, выделяемое аккумуляторными элементами, предотвращая локальный перегрев системы. В то же время связь между жидкостным охлаждением и BMS обеспечивает более точный мониторинг температуры, позволяя заранее обнаруживать аномальные температуры и реагировать на них, тем самым повышая общую безопасность.
Подходит для крупномасштабных электростанций, накопителей энергии высокой плотности и продвинутых приложений.
По мере того, как накопление энергии развивается в сторону «большой емкости, высокой плотности и высокой мощности», жидкостное охлаждение стало основным решением для недавно построенных крупномасштабных электростанций по хранению энергии. Будь то встроенный шкаф на открытом воздухе, контейнерная станция хранения энергии или интегрированная электростанция, объединяющая генерацию, сеть, нагрузку и хранение, жидкостное охлаждение сохраняет высокую стабильность в течение длительной эксплуатации, а общий срок службы системы превосходит решения с воздушным охлаждением.
Превосходная экономика жизненного цикла
Хотя жидкостное охлаждение имеет более высокую первоначальную стоимость, его преимущества, такие как снижение деградации, меньшее обслуживание и более стабильная долгосрочная работа, делают его более экономически выгодным в долгосрочной перспективе. Для сценариев с частой зарядкой и разрядкой или высокими требованиями к производительности общие преимущества решений жидкостного охлаждения намного перевешивают преимущества систем с воздушным охлаждением.
Аккумуляторы энергии с воздушным охлаждением, с их основными преимуществами «простоты, экономичности и удобства», подходят для сценариев хранения энергии малых и средних размеров с небольшими нагрузками, мягкими условиями окружающей среды и бюджетными ограничениями.
Аккумуляторы энергии с жидкостным охлаждением, с их основными преимуществами «сильного рассеивания тепла, высокой стабильности и высокой безопасности», больше подходят для специализированных применений, таких как высокотемпературные электростанции с высокой плотностью мощности и крупномасштабные накопители энергии.
Сравнение преимуществ и характеристик аккумуляторов энергии с воздушным и жидкостным охлаждением:
| Проект | Преимущества блока хранения энергии с воздушным охлаждением | Преимущества накопителя энергии с жидкостным охлаждением |
| Мощность рассеивания тепла | Умеренная эффективность рассеивания тепла, подходит для условий низкой и средней мощности. | Высокая способность рассеивания тепла, способность выдерживать высокие тепловые нагрузки и высокоскоростную работу. |
| Постоянство контроля температуры | Небольшая разница температур (обычно 6–10 ℃), средняя консистенция. | Разницу температур можно контролировать в пределах 2–3 ℃, что обеспечивает лучшую стабильность работы батареи. |
| Структура системы | Простая конструкция, меньшее количество компонентов, высокая надежность | Более сложная конструкция, но более эффективный путь отвода тепла. |
| Сложность обслуживания | Простое обслуживание, требуется лишь регулярная очистка воздуховодов и вентиляторов. | Для технического обслуживания требуется профессиональный персонал, что требует проверки жидкостных контуров и работы насоса. |
| Первоначальная стоимость | Низкая стоимость, подходит для бюджетных проектов. | Более высокие затраты, но лучшие долгосрочные экономические выгоды |
| Установка и развертывание | Гибкое развертывание, не требуется трубопроводов, удобно и быстро. | Требуется планирование жидкостного контура, процесс установки более строгий. |
| Рабочий шум | Шум вентилятора можно контролировать, в целом система работает относительно тихо. | Чуть более высокий уровень шума из-за одновременной работы жидкостного насоса и вентилятора. |
| Экологическая адаптивность | Подходит для условий с умеренной температурой или температурой окружающей среды | Лучше работает в условиях высоких температур, обеспечивает длительную стабильную работу. |
| Безопасность | Ограниченное рассеивание тепла, узкий запас прочности в экстремальных условиях. | Точный контроль температуры, снижающий вероятность температурного выхода из-под контроля |
| Преимущества применения | Подходит для сценариев с небольшой нагрузкой, таких как бытовое хранилище энергии, небольшое коммерческое хранилище энергии и мобильное хранилище энергии. | Подходит для крупных электростанций по хранению энергии, регионов с высокими температурами и систем с высокой плотностью мощности. |
5. Часто задаваемые вопросы об аккумуляторах энергии с воздушным и жидкостным охлаждением
С развитием индустрии хранения энергии воздушное и жидкостное охлаждение стали двумя наиболее распространенными методами контроля температуры аккумуляторов. Однако у многих пользователей до сих пор возникают вопросы о том, как выбирать между ними, о различиях в сценариях применения и различиях в безопасности.
Вопрос 1. Каковы основные различия между аккумуляторами энергии с воздушным и жидкостным охлаждением?
При воздушном охлаждении в основном используется вентилятор, который управляет воздушным потоком и отводит тепло; Жидкостное охлаждение использует охлаждающую жидкость, протекающую через холодные пластины или трубы жидкостного охлаждения для рассеивания тепла. Первый имеет более простую конструкцию и меньшую стоимость, а второй обладает более высокой способностью рассеивания тепла и более высокой точностью контроля температуры. Проще говоря, воздушное охлаждение больше подходит для легких сценариев с низким тепловыделением; жидкостное охлаждение больше подходит для сценариев высокой мощности, высоких температур и высокой безопасности.
В2. Какой метод отвода тепла больше подходит для высокотемпературных сред?
Аккумуляторы энергии с жидкостным охлаждением имеют большее преимущество в условиях высоких температур.
Когда температура окружающей среды превышает 35 ℃, способность рассеивания тепла воздухом снижается, что ограничивает эффективность систем с воздушным охлаждением. Однако системы с жидкостным охлаждением не зависят от температуры воздуха; они обмениваются теплом через циркулирующую охлаждающую жидкость, обеспечивая стабильный контроль температуры батареи. Таким образом, в таких условиях, как пустыни, высокотемпературные заводы и открытые морские территории, жидкостное охлаждение значительно более надежно, чем воздушное.
Вопрос 3. Будет ли недостаточное рассеивание тепла вызывать проблемы с безопасностью при использовании аккумуляторов энергии с воздушным охлаждением?
При нормальных условиях эксплуатации и правильной конструкции аккумуляторы энергии с воздушным охлаждением безопасны. Однако риск увеличивается в следующих ситуациях:
Высокая температура окружающей среды (> 40 ℃)
Непрерывная высокоскоростная зарядка и разрядка аккумулятора.
Засоренные воздуховоды, устаревшие или поврежденные вентиляторы.
Недостаточное пространство для отвода тепла
Таким образом, системы с воздушным охлаждением больше подходят для сценариев с малой нагрузкой и плотностью мощности от низкой до средней. В более сложных условиях системы с жидкостным охлаждением обеспечивают более надежную безопасность.
Вопрос 4. Существует ли риск утечек в системах с жидкостным охлаждением? Влияет ли это на безопасность?
В системах с жидкостным охлаждением существует риск утечки жидкости, но в стандартных конструкциях используются изолирующие охлаждающие жидкости и они оснащены устройствами обнаружения утечек и контроля давления. При условии правильной установки, регулярного технического обслуживания и соответствующего проектирования системы с жидкостным охлаждением очень безопасны. В реальных проектах высокая точность регулирования температуры систем с жидкостным охлаждением снижает риск температурного разгона, что делает их общую безопасность выше, чем у систем с воздушным охлаждением.
Вопрос 5. Для каких сценариев подходят аккумуляторы энергии с воздушным охлаждением?
Решения с воздушным охлаждением обычно используются в сценариях с более низкими требованиями к рассеиванию тепла, прерывистыми нагрузками и чувствительностью к затратам, например: Бытовые фотоэлектрические системы хранения энергии; Небольшое коммерческое хранилище энергии; Мобильные накопители энергии; Небольшие станции хранения энергии в более прохладных регионах; Сценарии использования ИБП или резервного электропитания. В этих сценариях выделение тепла ограничено, а воздушное охлаждение может адекватно удовлетворить эксплуатационные потребности.
Вопрос 6. Каковы типичные области применения накопителей энергии с жидкостным охлаждением?
Жидкостное охлаждение больше подходит для высокоинтенсивных и крупномасштабных применений, таких как: Контейнерные крупномасштабные электростанции по хранению энергии; Высоконагруженные системы хранения энергии в индустриальных парках; Удобное для сети регулирование частоты/сбережение пиковой энергии; Проекты, требующие длительной работы на полной мощности; Суровые условия, такие как высокие температуры, прибрежные районы и пустыни. В этих средах предъявляются высокие требования к мощности рассеивания тепла, надежности и точности контроля температуры, что делает жидкостное охлаждение основным выбором.
Вопрос 7. Является ли система жидкостного охлаждения более энергоэффективной, чем воздушная?
В сценариях с низкой нагрузкой воздушное охлаждение более энергоэффективно, поскольку вентилятор потребляет меньше энергии. Однако в условиях высокой нагрузки или высоких температур жидкостное охлаждение имеет более высокую эффективность рассеивания тепла, обеспечивая эффективное охлаждение при меньшем потреблении энергии и, следовательно, более энергоэффективное. Следовательно, энергопотребление нельзя просто сравнивать; следует принять комплексное решение на основе конкретного сценария применения.
Вопрос 8. Почему накопители энергии с жидкостным охлаждением становятся все более популярными?
Отрасль движется к «высокой емкости, высокой мощности и высокой плотности энергии», что приводит к ужесточению требований к терморегулированию аккумуляторов. Жидкостное охлаждение имеет такие преимущества, как: точный контроль температуры, небольшая разница температур, сильное рассеивание тепла, более длительный срок службы батареи, лучшая стабильность системы и поддержка конструкций с более высокой плотностью энергии. Эти факторы делают его основной конфигурацией для крупномасштабных электростанций по хранению энергии.
Вопрос 9. Будут ли аккумуляторы с воздушным охлаждением полностью заменены жидкостным охлаждением?
Нет.
Воздушное охлаждение по-прежнему имеет незаменимые преимущества во многих сценариях, таких как: чувствительные к затратам рынки, сценарии с ограниченным количеством мест установки, мобильное хранение энергии, хранение энергии в жилых домах и умеренный климат. Хотя жидкостное охлаждение обеспечивает превосходную производительность, его более высокая стоимость и более сложная конструкция не позволяют ему полностью охватить сегмент рынка легких систем, где преобладает воздушное охлаждение.
Вопрос 10. Как определить, выбрать воздушное или жидкостное охлаждение?
Вы можете судить по следующим трем основным показателям:
Плотность мощности высокая? В этом случае отдайте предпочтение жидкостному охлаждению.
Является ли температура окружающей среды экстремальной? Выбирайте жидкостное охлаждение для сценариев с высокими температурами.
Ваш бюджет ограничен? Для экономичных сценариев предпочтительно использовать воздушное охлаждение.
В конечном итоге следует провести комплексную оценку с учетом таких факторов, как масштаб проекта, нагрузка приложений, температура окружающей среды и эксплуатационные возможности.
Каждый из аккумуляторов энергии с воздушным и жидкостным охлаждением имеет свои преимущества; нет абсолютного превосходства или неполноценности. Правильный выбор должен основываться на сценарии применения, тепловой нагрузке, температуре окружающей среды и бюджетных требованиях. Полностью понимая характеристики и различия между ними, системы хранения энергии могут достичь более высокой эффективности, увеличения срока службы и повышенной безопасности.
