储能系统热失控安全问题突出
近年来国内外储能安全事故频发,储能安全问题日益凸显.
根据中国能源网的统计,2010-2020年间,全球范围内发生了32起储能电站安全事故,而根据CNESA的统计,仅2021年全球就发生了至少9起储能安全事故,2022年初韩国又发生3起电池相关火灾事故.
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试过程中因冷却系统泄露,引发电池仓起火
储能温控解决方案对比一液冷温控将成为主流
锂电池储能系统主流的热管理方式有两种,风冷和液冷,也在研究热管和相变材料,但都还不成熟.
风冷:以空气为介质进行热交换.
结构简单、成本低但散热速度和效率较低在电池能量密度低充放电速度慢的场景还是有比较多的应用;
液冷:以液体为介质进行热交换.
散热速度和效率更高,具备载热量大流阻低换热效率高的特点在电池能量密度高充放电速度快场合得到广泛的应用;
热管冷却(尚处于实验室阶段):依靠管内冷却介质发生相变来实现换热.
主要特点为散热速度和效率高于液冷但成本更高;
相变冷却(尚处于实验室阶段):通过相变材料吸收热量,并结合风冷/液冷系统等导出热量.
主要特点是结构紧凑、接触热阻低、冷却效果好吸收的热量需要依靠液冷系统、风冷系统等导出但相变材料占空间成本高.
空冷 液冷 热管冷却 相变冷却项目 强迫 主动 冷端空冷 冷端液冷 相变材料导热材料散热数率 中 高 较高 高 高散热速度 中 较高 高 高 较高温降 中 较高 较高 高 高温差 较高 低 低 低 低复杂度 成本 中 较高 较高 较高 中 校高 高 较高 中低
液冷能更好地实现储能温控目标
>电池包温度更低:在相同的入口温度和极限风速及流速下,液冷能使温度下降更多,电池包的最高温度会比风冷低3-5摄氏度;
>运行能耗低:达到相同的电池平均温度,风冷所需的运行能耗是液冷的约3-4倍;
>电池热失控风险低:液冷方案可以依靠大流量的载冷介质来强制电池包散热和实现电池模块之间的热量重新分配,快速抑制热失控口星持续恶化,降低失控风险:
>投资成本更少:由于液冷系统更易保障电池在舒适温度下工作,相较于风冷系统能够延长电池寿命超过20%,综合寿命周期来看液冷投资更少.
资料来源:美国国家可再生能源实验室(NREL)
储能液冷温控系统工作原理