เหตุใดการจัดการระบายความร้อนจึงมีความสำคัญต่อการจัดเก็บแบตเตอรี่
อรรถประโยชน์-การจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ในระดับ: กลยุทธ์ทางวิศวกรรมสำหรับการบรรเทาปัญหาความร้อนใน ESS เชิงพาณิชย์
คู่มือทางเทคนิคเกี่ยวกับระบบการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ (BTMS) วิเคราะห์การระบายความร้อนด้วยของเหลว บัฟเฟอร์ PCM การตรวจสอบ BMS และผลกระทบ ROI ต่อ LCOE
ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESS) ขนาดใหญ่-ที่ใช้สารเคมีลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LiFePO4) ต้องเผชิญกับการเสื่อมสภาพในการปฏิบัติงานอย่างรุนแรงเมื่อไม่มีการจัดการโปรไฟล์ความร้อน รอบการชาร์จและคายประจุกระแสไฟสูงจะสร้างความร้อนภายในอย่างมีนัยสำคัญ หากพลังงานความร้อนนี้สะสม จะทำให้เกิดฮอตสปอตเฉพาะที่ เร่งความจุให้จางลง ละเมิดการรับประกันความจุเชิงเส้น และเพิ่มความเสี่ยงที่จะเกิดภัยพิบัติจากความร้อน สำหรับผู้รับเหมาด้านวิศวกรรม การจัดซื้อ และการก่อสร้าง (EPC) และผู้ปฏิบัติงานโครงข่าย ความเสถียรทางความร้อนต่ำส่งผลให้เบี้ยประกันโครงการสูงขึ้น เวลาหยุดทำงานที่ไม่คาดคิด และต้นทุนการจัดเก็บปรับระดับ (LCOS) ที่สูงเกินจริง
การลดความเสี่ยงด้านประสิทธิภาพเหล่านี้ต้องใช้วิศวกรรมด้านความร้อนที่แข็งแกร่ง คู่มือทางเทคนิคนี้จะตรวจสอบฟิสิกส์หลักของการสะสมความร้อนในระดับเซลล์- ประเมินเทคโนโลยีการทำความเย็นแบบแอคทีฟและพาสซีฟ และนำเสนอวิธีการที่มีโครงสร้างสำหรับการรักษาความสม่ำเสมอของอุณหภูมิชั้นวางเพื่อปกป้อง ROI ตลอดอายุของระบบ
การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแอคทีฟและการรวมวัสดุ PCM
การรักษาเสถียรภาพของระบบทั่วทั้งชั้นวาง BESS จำเป็นต้องมีการจัดการความแปรผันของอุณหภูมิระหว่างเซลล์-ถึง-เซลล์ (เดลต้าอุณหภูมิหรือ △T) เมื่อ △T เกิน 3 องศาข้ามสาย ความต้านทานภายในจะแตกต่างกันไปในแต่ละเซลล์ ทำให้เกิดการกระจายกระแสที่ไม่สม่ำเสมอและวงจรการปรับสมดุลความจุจะเร่งขึ้น ระบบขั้นสูงบรรเทาปัญหานี้ด้วยแนวทางการจัดการระบายความร้อนแบบผสมผสาน:
บัฟเฟอร์ความร้อนวัสดุเปลี่ยนเฟส (PCM):PCM แบบคอมโพสิตที่บูรณาการโดยตรงระหว่างเซลล์แต่ละเซลล์จะดูดซับความร้อนแฝงในระหว่างช่วงที่มีการปล่อยประจุสูงสุด วัสดุเปลี่ยนเฟสที่อุณหภูมิที่ตั้งไว้ (โดยทั่วไปคือ 35 องศาถึง 40 องศา) โดยจะล็อกอุณหภูมิผิวของเซลล์ในระหว่างการดึงกระแสไฟที่มีอัตราสูง- และทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันความปลอดภัยแบบพาสซีฟต่อเซลล์-ถึง-การขยายพันธุ์ของเซลล์
การควบคุมความร้อนแบบแอคทีฟที่สิ้นเปลือง-ต่ำ:แผ่นทำความเย็น-ของเหลวที่ใช้น้ำ-ส่วนผสมไกลคอลวิ่งตรงด้านล่างหรือระหว่างโมดูลเซลล์ ระบบนี้จะมาแทนที่หน่วยอากาศบังคับ- HVAC แบบเดิม เนื่องจากของเหลวมีความจุความร้อนสูงกว่าอากาศถึงสี่เท่า ระบบจึงรักษาอุณหภูมิของเซลล์แกนกลางภายในโซนประสิทธิภาพสูงสุด (20 องศาถึง 30 องศา) ในขณะที่ลดการใช้พลังงานเสริมของปรสิตได้มากถึง 35%
การควบคุม BTMS ของอุณหภูมิแบบกว้าง-:คอมเพรสเซอร์อินเวอร์เตอร์ความเร็วแปรผัน-และวาล์วขยายตัวแบบอิเล็กทรอนิกส์จะปรับอัตราการไหลของของไหลทำความเย็นแบบไดนามิกโดยอิงตาม-อุณหภูมิเซลล์แบบเรียลไทม์ ช่วยให้ระบบทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในสภาพแวดล้อมโดยรอบตั้งแต่ -30 องศาถึง +55 องศา
มาตรฐานอุตสาหกรรมและผลกระทบจาก ROI
ฮาร์ดแวร์การจัดการระบายความร้อนต้องเป็นไปตามมาตรฐานการทดสอบความปลอดภัยที่เข้มงวด แทนที่จะประเมินประสิทธิภาพแบบง่ายๆ การรับรองมาตรฐานหลักสำหรับการปฏิบัติตามข้อกำหนดระหว่างประเทศคือ UL 9540A (การประเมินการแพร่กระจายของไฟที่เกิดจากความร้อน) และ IEC 62619
ตารางด้านล่างสรุปตัวชี้วัดประสิทธิภาพของการติดตั้ง-อากาศ BESS แบบบังคับแบบดั้งเดิม เปรียบเทียบกับระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว-ในตัวที่มีระบบควบคุมความร้อนแบบแอ็คทีฟและพาสซีฟ:
|
พารามิเตอร์ทางเทคนิค |
อากาศมาตรฐาน-BESS ระบายความร้อน |
ของเหลวขั้นสูง-BESS ระบายความร้อนด้วย PCM |
|
คูลลิ่งปานกลาง |
บังคับอากาศ (พัดลม HVAC) |
น้ำ-วงจรไกลคอลของเหลว + PCM คอมโพสิต |
|
ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิชั้นวาง (△T) |
น้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 องศาถึง 8 องศา |
น้อยกว่าหรือเท่ากับ 2 องศาถึง 3 องศา |
|
ส่วนแบ่งการใช้พลังงานเสริม |
8% ถึง 12% ของปริมาณงานของระบบทั้งหมด |
3.5% ถึง 5.5% ของปริมาณงานของระบบทั้งหมด |
|
ความหนาแน่นพลังงานของระบบ (MWh/m2) |
พื้นฐาน (~1.2 MWh ต่อตู้คอนเทนเนอร์ 20 ฟุต) |
เพิ่มขึ้น +40% (~3.4 ถึง 5.0 MWh ผ่านรูปแบบหนาแน่น) |
|
อายุปฏิทิน (การรักษาความจุถึง 70%) |
5,000 ถึง 6,000 รอบ |
8,000 ถึง 10,000 รอบ |
|
โปรไฟล์การปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัย |
การระงับอัคคีภัยมาตรฐาน |
การขยายพันธุ์ UL 9540A Zero- ที่ได้รับการรับรอง |
LCOE และการคำนวณคืนทุน
การรวมการระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแอคทีฟจะเพิ่ม CAPEX ของฮาร์ดแวร์ระบบเริ่มต้นประมาณ 8% ถึง 11% อย่างไรก็ตาม การรักษาอุณหภูมิเดลต้าของเซลล์ให้ต่ำกว่า 3 องศาจะช่วยรักษาความจุไว้เมื่อเวลาผ่านไป การป้องกันนี้ช่วยลดอัตราการเสื่อมสภาพของกำลังการผลิตต่อปีจาก 2.4% เหลือ 1.5%
ตลอดระยะเวลาการดำเนินงาน 15- ปี สินทรัพย์ 10MWh ที่ใช้วิธีการนี้ขจัดความจำเป็นสำหรับชุดการเสริมเซลล์ในช่วงต้นในปีที่ 7 เมื่อรวมกับการเพิ่มขึ้น 4% ในประสิทธิภาพไปกลับ (RTE) จากการใช้พัดลมเสริมที่ลดลง ระบบจะลด LCOS โดยรวมของโครงการลง 15% และลดระยะเวลาคืนทุนลงประมาณ 16 เดือน
การรวมระบบและความเข้ากันได้
เครื่องชั่ง BESS ที่เป็นประโยชน์{0}}ต้องมีการบูรณาการอย่างสมบูรณ์ระหว่างชั้นกายภาพ ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) และระบบการแปลงพลังงาน (PCS) โปรโตคอลระบายความร้อนเหล่านี้สร้างขึ้นโดยตรงในสถาปัตยกรรม [https://www.hemaosolarpv.com/energy-storage/] เชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมของเรา
Master BMS ประมวลผลอินพุตจากเทอร์มิสเตอร์ NTC ที่อยู่บนจุดเชื่อมต่อเซลล์ทุกจุด หากคลัสเตอร์ของเซลล์สูงเกิน 45 องศา Master BMS จะเปิดใช้งานหน่วยทำความเย็นเหลวผ่านโปรโตคอลการสื่อสาร CAN บัส หากอุณหภูมิยังคงสูงขึ้นต่อไปถึงเกณฑ์วิกฤติ 55 องศา BMS จะส่งสัญญาณที่แรงไปยังอินเวอร์เตอร์ PCS ซึ่งจะลดกระแสประจุหรือกระแสคายประจุ (ลดพิกัด) เพื่อลดความร้อนของจูลภายใน (I2R) และปกป้องเซลล์จากความเครียดจากความร้อน
การควบคุมคุณภาพและการปฏิบัติตามข้อกำหนดทั่วโลก
เพื่อให้มั่นใจถึงการทำงานที่เชื่อถือได้ในการใช้งานที่มีความเครียดสูง- ระเบียบวิธีควบคุมคุณภาพที่โรงงานผลิตจะต้องได้รับการบังคับใช้อย่างเคร่งครัด:
การทดสอบแรงดันรั่ว:แผ่นทำความเย็นเหลวต้องผ่านการทดสอบแรงดันน้ำ 500 kPa เป็นเวลา 24 ชั่วโมง เพื่อให้แน่ใจว่าของเหลวจะรั่วไหลภายในช่องใส่แบตเตอรี่เป็นศูนย์
การตรวจสอบความต้านทานของฉนวน:การทดสอบการแยกแรงดันไฟฟ้าสูง-ที่ 2,500V DC ช่วยยืนยันว่าวงจรของเหลวหล่อเย็นยังคงแยกออกจากขั้วไฟฟ้าโดยสิ้นเชิง
การทดสอบการยอมรับจากโรงงาน (FAT) แบบสองขั้นตอน:ตู้คอนเทนเนอร์ทุกตู้จะต้องผ่านการจำลองความเครียดจากความร้อนเต็มรูปแบบตลอด-รอบการชาร์จกระแสสูงก่อนส่งออกบรรจุภัณฑ์
คำถามที่พบบ่อย
คำถามที่ 1: ระบบทำความเย็นของของเหลวแบบแอคทีฟ-ป้องกันการควบแน่นภายในเมื่อทำงานใน-เขตชายฝั่งทะเลที่มีความชื้นสูงได้อย่างไร
ตอบ: ความชื้นสูงอาจทำให้เกิดการควบแน่นของความชื้นบนแผ่นทำความเย็นได้ หากอุณหภูมิของของเหลวลดลงต่ำกว่าจุดน้ำค้างโดยรอบ ซึ่งเสี่ยงต่อการเกิดไฟฟ้าลัดวงจร เพื่อป้องกันสิ่งนี้ Active BMS จะติดตามความชื้นสัมพัทธ์และอุณหภูมิอากาศภายในภายในภาชนะอย่างต่อเนื่อง อัลกอริธึมควบคุมจะคำนวณจุดน้ำค้างตามเวลาจริง-และรักษาอุณหภูมิของของเหลวให้สูงกว่าจุดนั้นอย่างน้อย 2 องศา เพื่อป้องกันการควบแน่นในขณะที่ยังคงความเย็นไว้อย่างเหมาะสม
คำถามที่ 2: ระบบดับเพลิงและควบคุมอัคคีภัยเฉพาะใดบ้างที่จำเป็นเพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐาน NFPA 855 สำหรับการติดตั้งเชิงพาณิชย์
ตอบ: การปฏิบัติตาม NFPA 855 ต้องใช้ระบบความปลอดภัยหลาย- กล่องหุ้มของเรามีการตรวจจับก๊าซ-ในระยะปิด- (เช่น เซ็นเซอร์ไฮโดรเจนและคาร์บอนมอนอกไซด์) ซึ่งจะแจ้งเตือนผู้ปฏิบัติงานก่อนที่ควันที่มองเห็นได้จะปรากฏขึ้น หากการระบายความร้อนเกิดขึ้นภายในโมดูล ระบบระงับก๊าซ Novec 1230 เฉพาะที่จะทำให้ส่วนต่างๆ ท่วมเพื่อดับเปลวไฟ ในขณะที่ระบบท่อส่งน้ำแบบรวมจะพร้อมเป็นการป้องกันรองเพื่อแยกชั้นวางที่อยู่ติดกัน
คำถามที่ 3: ระเบียบวิธีในการขนส่งและการจัดการสำหรับการส่งออกคอนเทนเนอร์แบตเตอรี่เหลว-ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลวที่มีประชากรเต็มเพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายทางโครงสร้างคืออะไร
ตอบ: การจัดส่งตู้คอนเทนเนอร์ BESS ที่มีประชากรเต็มอาจทำให้ส่วนประกอบต่างๆ ได้รับการสั่นสะเทือนทางโครงสร้างอย่างรุนแรงและการกระแทกทางกล ชั้นวางแบตเตอรี่ภายในทั้งหมดได้รับการยึดให้แน่นด้วย-ตัวยึดแยกการสั่นสะเทือนและโบลต์ล็อคโครงสร้างแรงดึงสูง- ลูปการทำความเย็นด้วยของเหลวจะถูกระบายออกจนหมด กำจัดสุญญากาศ- และเติมไนโตรเจนแห้งแบบอัดแรงดันที่ 50 kPa ความดันนี้จะถูกตรวจสอบผ่านเกจภายนอกระหว่างการขนส่งเพื่อตรวจสอบความสมบูรณ์ของโครงสร้างของระบบเมื่อมาถึงที่ไซต์โครงการ
การให้คำปรึกษาด้านเทคนิคและ CTA
การเพิ่มประสิทธิภาพสถาปัตยกรรมด้านความร้อนของเนื้อหาที่เก็บแบตเตอรี่ในระหว่างขั้นตอนทางวิศวกรรมจะป้องกันการเสื่อมประสิทธิภาพก่อนเวลาอันควร และรับประกันการปฏิบัติตาม-กฎระเบียบด้านความปลอดภัยระหว่างประเทศในระยะยาว Xiamen Hemao Industry นำเสนอโซลูชันการจัดเก็บพลังงานความเย็น-ของเหลวที่มีความหนาแน่นสูง- ซึ่งปรับแต่งมาเพื่อรองรับความต้องการด้านสาธารณูปโภคและโปรไฟล์ C&I
ติดต่อทีมวิศวกรของเราที่ hemaosolarpv.com เพื่อขอเค้าโครง BESS ขนาด 5MW/10MWh แบบกำหนดเอง การวิเคราะห์การจำลองเชิงความร้อน และใบเสนอราคา BOM โดยละเอียดภายใน 48 ชั่วโมง
