2.3.3 相變材料冷卻
利用材料本身相態(tài)的轉(zhuǎn)換來吸熱，達(dá)到降溫散熱目的。所選材料比熱容越大、傳熱 系越高電池散熱效果越好。通常與其他熱管理技術(shù)相結(jié)合使用，以達(dá)到均勻電池溫度分 布、降低接觸熱阻、提高散熱速度等目的。 優(yōu)勢(shì)：結(jié)構(gòu)緊湊、接觸熱阻低冷卻效果好 劣勢(shì)：占空間，成本高;依賴性較高，吸收的熱量需要依靠液冷系統(tǒng)、風(fēng)冷系統(tǒng)、 空調(diào)系統(tǒng)等導(dǎo)出，否則將無法持續(xù)吸熱從而導(dǎo)致失效。
2.3.4 熱管冷卻
利用介質(zhì)在熱管吸熱端的蒸發(fā)常走電池?zé)崃?，熱管放熱端通過冷凝方式將熱量發(fā)散 到外界以此達(dá)到散熱冷卻目的。適合用于經(jīng)常工作在高倍率工況的鋰電池茶統(tǒng).如快充 電池系統(tǒng)調(diào)頻儲(chǔ)能系統(tǒng)等。 優(yōu)勢(shì)：更高的敞熱速度和散執(zhí)效率，漏液風(fēng)險(xiǎn)低。安全性高 劣勢(shì)：成本高。
2.3.5 風(fēng)冷、液冷優(yōu)勢(shì)明顯
風(fēng)冷適合功率、儲(chǔ)能容量小的場(chǎng)景，液冷適合功率大、散熱要求高的場(chǎng)景。過去電 化學(xué)儲(chǔ)能需求量、容量較小，一般不配備溫控系統(tǒng)或選擇風(fēng)冷作為溫控系統(tǒng)，其散熱器 易受到雨水、沙子等影響，壽命減少、耐候性較差。液冷換熱系數(shù)高、比熱容大、冷卻 速度快，可快速有效降溫，且結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，不受海拔和氣壓影響，適用范圍更廣。 隨著電化學(xué)儲(chǔ)能需求量、容量越來越大，液冷的占比有望逐步提升。隨著儲(chǔ)能電站大型 化、高功率、高密度和運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜化的趨勢(shì)，未來液冷占比有望快速提升。
2.3.5.1 電池溫度比較
根據(jù) Applied Thermal Engineering 的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)使用空氣冷卻和液體冷卻系 統(tǒng)的電池模塊進(jìn)行比較，使用空氣冷卻的電池的最低和最高局部溫度在 37℃和 45℃ 之間，對(duì)于有液體冷卻的電池，最高和最低溫度在 30℃和 42℃之間。空氣冷卻和液體 冷卻之間電池的最高溫差隨著功率消耗的增加而減小。每消耗 0.5 W，液冷系統(tǒng)最高 溫度平均比風(fēng)冷系統(tǒng)低 3℃左右。
2.3.5.2 電池壽命比較
根據(jù)長(zhǎng)安汽車股份有限公司北京研究院的研究顯示，在不同緯度環(huán)境下，采用風(fēng)冷 和液冷兩種溫控方式下電池的壽命對(duì)比如下圖所示，液冷最高可將電池的壽命提高 17%。 同時(shí)，在遠(yuǎn)景能源發(fā)布的新型液冷儲(chǔ)能產(chǎn)品，其實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示可以將電池壽命提高 20%。
從市場(chǎng)空間來看，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年電力儲(chǔ)能系統(tǒng)出貨量為29GWh，同比增長(zhǎng)341%， 電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的高增長(zhǎng)正帶動(dòng)儲(chǔ)能溫控快速發(fā)展，根據(jù) GGII 測(cè)算，2022-2025 年中 國儲(chǔ)能溫控市場(chǎng)規(guī)模將從 46.6 億元增長(zhǎng)至 164.6 億元，CAGR 為 52.3%。液冷作為中長(zhǎng) 期技術(shù)方案，市場(chǎng)滲透率或?qū)⒅鸩教嵘?，預(yù)測(cè) 2025 年液冷市場(chǎng)占比將達(dá)到 45%左右。 目前儲(chǔ)能熱管理中液冷方案關(guān)注度非常高，有望引領(lǐng)中長(zhǎng)期發(fā)展方向。液冷的單套系 統(tǒng)價(jià)值量高于風(fēng)冷系統(tǒng)，市面已有成熟方案，新進(jìn)入者眾多，主流供應(yīng)商仍在加速研 究迭代，有望成為未來儲(chǔ)能熱管理的主流溫控方案。
2.4 消防系統(tǒng)
近年來，儲(chǔ)能高速發(fā)展的同時(shí)，安全事故頻發(fā)。2017 年至今，全球共發(fā)生儲(chǔ)能安 全事故 30 余起，主要是采用三元電池的體系。2021 年 4 月，北京市豐臺(tái)區(qū)光儲(chǔ)充一 體化項(xiàng)目發(fā)生火災(zāi)爆炸，造成 3 人死亡。若無法解決安全問題，其或成為制約儲(chǔ)能發(fā) 展的重要阻力，因此，推進(jìn)儲(chǔ)能消防將有利于護(hù)航儲(chǔ)能有序、健康、穩(wěn)定發(fā)展。 機(jī)械濫用、熱濫用、電濫用為鋰電池?zé)崾Э氐娜笳T因，電池?zé)崾Э匕l(fā)生后，若 無法進(jìn)行有效防護(hù)，會(huì)進(jìn)而引發(fā)熱蔓延，造成儲(chǔ)能系統(tǒng)的爆炸、燃燒。相較電動(dòng)汽車， 儲(chǔ)能系統(tǒng)由更多電池單體連結(jié)而成，故發(fā)生熱失控概率更高，對(duì)安全防護(hù)提出更高要 求。解決儲(chǔ)能系統(tǒng)安全問題，需要由高效熱管理技術(shù)-安全預(yù)警技術(shù)-安全防護(hù)技術(shù)-消 防安全技術(shù)，建立“由防到消”的主動(dòng)協(xié)同安全防控體系。2021 年 9 月，《電化學(xué)儲(chǔ) 能電站安全規(guī)程(征求意見稿)》出臺(tái)，該規(guī)程要求儲(chǔ)能消防要融入視頻監(jiān)控系統(tǒng)、 需要系統(tǒng)性的解決方案、需要精細(xì)化及科技化等，規(guī)定了儲(chǔ)能電站設(shè)備安全技術(shù)要求、 運(yùn)行、維護(hù)、檢修、試驗(yàn)等方面的安全要求，為行業(yè)參與者指引了方向，將有效規(guī)范 儲(chǔ)能消防行業(yè)發(fā)展。
評(píng)論