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口風(fēng)轉(zhuǎn)向,多家布局,為何突然看好全浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能技術(shù)?

華夏能源網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2023-06-13 13:48:10  作者:蔣 波

  儲(chǔ)能高景氣下,技術(shù)迭代也越來(lái)越快。在一個(gè)月前還沒(méi)有被認(rèn)可的技術(shù),可能就會(huì)在一個(gè)月之后正式被行業(yè)承認(rèn)。

  4 月份,第十一屆 " 儲(chǔ)能?chē)?guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì) "(ESIE 2023)上,對(duì)于全浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能技術(shù),多家企業(yè)還持以懷疑態(tài)度,但是僅僅過(guò)去一個(gè)月,在 5 月份的上海 SNEC 展會(huì)上,行業(yè)企業(yè)不僅風(fēng)口發(fā)生了轉(zhuǎn)變,而且展出全浸沒(méi)式液冷樣品的企業(yè)和聲稱(chēng)有布局的企業(yè)越來(lái)越多。

  " 全浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能的應(yīng)用進(jìn)展比我們預(yù)想的要快很多,將來(lái)也可能會(huì)是一種趨勢(shì)。" 在 SNEC 2023 上,某儲(chǔ)能系統(tǒng)集成頭部企業(yè)的工作人員告訴華夏能源網(wǎng)(公眾號(hào) hxnyx3060)。而此前在 ESIE 2023 上,該企業(yè)的工作人員還稱(chēng)全浸沒(méi)式液冷只能存在 " 紙面上 "。

  雖然技術(shù)路線的爭(zhēng)議尚在持續(xù),產(chǎn)品的應(yīng)用卻已經(jīng)開(kāi)始。今年 3 月 6 日,中國(guó)能建廣東火電承建的廣東梅州寶湖 70 兆瓦 /140 兆瓦時(shí)儲(chǔ)能電站項(xiàng)目正式投入運(yùn)行。據(jù)介紹,該電站是全球首個(gè)浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能電站,其儲(chǔ)能系統(tǒng)由廣東科創(chuàng)儲(chǔ)能提供。

  或許正如另一家新能源制造企業(yè)的陳經(jīng)理所說(shuō)的:" 全浸沒(méi)式液冷必將成為主流。" 技術(shù)的迭代,超過(guò)所有人的想象。

  挑戰(zhàn)傳統(tǒng)熱管理技術(shù)

  所謂全浸沒(méi)液冷儲(chǔ)能,就是在儲(chǔ)能系統(tǒng)中,將儲(chǔ)能電芯直接浸沒(méi)于冷卻液中,使電芯與空氣、水分等完全隔離,以達(dá)到控制儲(chǔ)能電池系統(tǒng)運(yùn)行溫度、實(shí)現(xiàn)熱管理的目的。

  儲(chǔ)能電站的運(yùn)行需要一個(gè)穩(wěn)定的溫度。如果溫度過(guò)高或過(guò)低,都將影響儲(chǔ)能電站的運(yùn)行效率和使用壽命。尤其在溫度過(guò)高的情況下,還有可能引發(fā)電芯的著火、爆炸,給儲(chǔ)能電站的安全帶來(lái)威脅。

  目前,針對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的熱管理問(wèn)題,業(yè)界已經(jīng)推出了多種解決方案。" 目前在市場(chǎng)上,關(guān)于儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理主要有兩種方案,一個(gè)是液冷,一個(gè)是風(fēng)冷。但這兩種方案都是有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)的。" 陳經(jīng)理告訴華夏能源網(wǎng)(公眾號(hào) hxnyx3060)說(shuō)。

  風(fēng)冷,就是采用空氣作為換熱媒介,通過(guò)空調(diào)等機(jī)械設(shè)備,使空氣在電池組中進(jìn)行循環(huán),利用電池模塊和空氣之間的溫差進(jìn)行熱傳遞。最大優(yōu)點(diǎn)是溫度控制比較穩(wěn)定,溫度比較均勻,缺點(diǎn)就是散熱效果比較差。

  風(fēng)冷主要應(yīng)用在小型民用或者商用儲(chǔ)能電站,而近些年,隨著儲(chǔ)能電站的箱(艙)體越來(lái)越大,電芯容量越來(lái)越大,大量電芯集成工作時(shí)發(fā)熱越來(lái)越多,風(fēng)冷系統(tǒng)的冷卻能力已經(jīng)不能滿足電池組的散熱需求。

  液冷,就是采用液體作為換熱媒介,擁有比空氣更高的比熱容、更高的導(dǎo)熱率,且冷卻速度較快,對(duì)降低局部最高溫度、提升電池模塊溫度一致性效果顯著。所以,液冷越來(lái)越受到業(yè)界的關(guān)注。高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)預(yù)測(cè),預(yù)計(jì) 2025 年液冷市場(chǎng)滲透率將達(dá)到 45% 左右。

  關(guān)于液冷,也有多條技術(shù)路線,目前最主要的有兩條,一條是用載有冷卻液的管道環(huán)繞、接觸每個(gè)電池,以此來(lái)降低電池溫度和平衡電池間的溫差;另一條是在電池或者電池模塊之間放置內(nèi)有液體微通道的冷卻板。

  " 這兩種液冷方式的冷卻效果明顯優(yōu)于風(fēng)冷,但有一個(gè)矛盾不好處理。" 陳經(jīng)理介紹說(shuō)," 在這兩種方案中,電池主要是通過(guò)與其接觸的管道或冷卻板來(lái)實(shí)現(xiàn)降溫的,這就造成了電池的絕緣性不好,容易導(dǎo)致熱失控的發(fā)生;如果絕緣做好,但導(dǎo)熱性就會(huì)降低,影響電池的運(yùn)行效果。這個(gè)矛盾很難平衡。"

  陳經(jīng)理表示,全浸沒(méi)式液冷雖然也是液冷方式的一種,但與前兩者有明顯的不同。這種方式是把電芯完全泡在一種絕緣、無(wú)毒、可散熱的液體中,通過(guò)液體把熱量帶走,以此實(shí)現(xiàn)熱管理。最重要的是,全浸沒(méi)式液冷還可以起到消防的作用,防止儲(chǔ)能電站火災(zāi)的發(fā)生。

  華夏能源網(wǎng)(公眾號(hào) hxnyx3060)注意到,在全球儲(chǔ)能電站的事故中,因電池?zé)崾Э囟鸬幕馂?zāi)占比最大。引發(fā)電池?zé)崾Э氐脑蚝芏?,比如短路、零件老化等等。電池一旦發(fā)生熱失控,就會(huì)起火。如果采用全浸沒(méi)式液冷,火苗會(huì)在第一時(shí)間被包圍在其周?chē)囊后w所熄滅,確保不會(huì)波及到其他電池,防止整個(gè)電站發(fā)生火災(zāi)。

  效果還需市場(chǎng)檢驗(yàn)

  經(jīng)濟(jì)性和安全性,是制約儲(chǔ)能行業(yè)快速發(fā)展的兩大因素。儲(chǔ)能安全的核心是電芯安全,實(shí)現(xiàn)的路徑主要有兩條,一條是提升電芯的安全性,因此出現(xiàn)了固態(tài)電池、鈉離子電池、釩電池等等,另一條是提升熱管理技術(shù)。

  在熱管理技術(shù)上,也是多種路線并存,除了空冷和傳統(tǒng)液冷技術(shù)外,近期還出現(xiàn)了多個(gè)新技術(shù)、新路線。

  不久前,空調(diào)制造龍頭美的集團(tuán)(SZ:000333)推出了多款儲(chǔ)能熱管理新品,其中包括插框平臺(tái)、側(cè)出風(fēng)平臺(tái)、頂出風(fēng)平臺(tái)等。彼時(shí)媒體報(bào)道稱(chēng),美的集團(tuán)在行業(yè)內(nèi)首次將熱泵與儲(chǔ)能相互結(jié)合,能夠讓低溫電池啟動(dòng)速率提升 400%,恒溫靜置 ± 0.3 ℃,制冷能效提升 23%,加熱功耗降低 75%。

  華夏能源網(wǎng)(公眾號(hào) hxny3060)注意到,近期,馬斯克多次提及,熱泵是特斯拉 " 宏圖計(jì)劃 " 的重要組成,目前已經(jīng)作為熱管理設(shè)備應(yīng)用在新能源車(chē)上,由此熱泵已成為能源界最熱門(mén)話題之一。

  事實(shí)上,熱泵并不是一項(xiàng)黑科技或者新技術(shù),其本質(zhì)也為了熱管理,是通過(guò)電力將多余的熱量移動(dòng)到需要的地方去,或者直接散去。美的集團(tuán)將熱泵應(yīng)用到了儲(chǔ)能領(lǐng)域,也是一個(gè)大膽的創(chuàng)新。

  此外,還有一項(xiàng)儲(chǔ)能熱管理方案在近期成為熱點(diǎn),就是天合儲(chǔ)能提出的無(wú)空調(diào)冷卻儲(chǔ)能系統(tǒng)。據(jù)稱(chēng),該方案以耐高溫鋰電池電芯為核心,通過(guò)優(yōu)化大型儲(chǔ)能的倉(cāng)體結(jié)構(gòu),來(lái)打造通風(fēng)效果良好的全通暢系統(tǒng),在白天通過(guò)自然風(fēng)來(lái)控制電芯的溫差,在晚上或者低溫季節(jié),通過(guò)脈沖自加熱技術(shù)為鋰電升溫,確保整個(gè)系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

  與天合儲(chǔ)能方案類(lèi)似的還有鋰電池龍頭寧德時(shí)代(SZ:300750),該公司于近期發(fā)布了歷時(shí)三年打磨而研發(fā)成功的零輔源光儲(chǔ)融合解決方案。據(jù)介紹,該方案通過(guò)自研光儲(chǔ)變流器,配合高溫電芯技術(shù)和自加熱技術(shù),以求擺脫傳統(tǒng)儲(chǔ)能解決方案對(duì)冷卻系統(tǒng)(空調(diào)等)及其輔助電源的依賴(lài)。

  天合儲(chǔ)能和寧德時(shí)代推出 " 無(wú)空調(diào) " 解決方案的主要目的,是降低空調(diào)所帶來(lái)的能耗問(wèn)題,也是一種極具創(chuàng)新性的思路。這一方案的核心,就是新研發(fā)的耐高溫鋰電池。

  隨著儲(chǔ)能行業(yè)的持續(xù)火熱,以及技術(shù)迭代的加速,關(guān)于儲(chǔ)能熱管理的技術(shù)和方案可能還會(huì)越來(lái)越多,但是,究竟那種技術(shù)路線會(huì)勝出,最終還要由市場(chǎng)來(lái)評(píng)判,其中兩大因素起著至關(guān)重要的作用,一是經(jīng)濟(jì)性,二是溫控效果。

  就目前而言,風(fēng)冷依然占據(jù)著主要的市場(chǎng)份額,主要原因就在于成本低,在經(jīng)濟(jì)性方面占有很大優(yōu)勢(shì)。但這種優(yōu)勢(shì)目前正面臨著極大的挑戰(zhàn)。

  " 每個(gè)技術(shù)或方案隨著發(fā)展階段的不同成本也會(huì)不同。目前,全浸沒(méi)式液冷的成本比空冷和傳統(tǒng)液冷成本雖然增加了一些,但還是可以接受的。而且,隨著技術(shù)的大規(guī)模推廣、應(yīng)用,其成本還會(huì)降得更低。" 陳經(jīng)理告訴華夏能源網(wǎng)(公眾號(hào) hxny3060)說(shuō)。

  在效果上,全浸沒(méi)式液冷表現(xiàn)良好且得到了實(shí)踐的驗(yàn)證。

  針對(duì)梅州寶湖儲(chǔ)能電站,南網(wǎng)儲(chǔ)能董事長(zhǎng)汪志強(qiáng)曾表示:" 浸沒(méi)式液冷電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成功研制,實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)儲(chǔ)能安全技術(shù)的迭代升級(jí),電池散熱效率較傳統(tǒng)方式提升 50%。梅州寶湖儲(chǔ)能電站能夠?qū)崿F(xiàn)電池運(yùn)行溫升不超過(guò) 5 ℃,不同電池溫差不超過(guò) 2 ℃。" 這些數(shù)據(jù)表現(xiàn),在目前的儲(chǔ)能行業(yè)中是非常優(yōu)秀的。

  集熱管理及消防為一體的全浸沒(méi)液冷,優(yōu)勢(shì)明顯,效果正在得到市場(chǎng)初步認(rèn)可,后期隨著成本的進(jìn)一步下降,預(yù)期在不久,其成為市場(chǎng)主流的預(yù)測(cè)或?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。

  來(lái)源:華夏能源網(wǎng) 作者:蔣 波


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