Selezione di soluzioni di accumulo di energia
Allo stato attuale, le tecnologie di accumulo di energia con alta maturità tecnologica e ampia applicazione sono lo stoccaggio pompato e lo stoccaggio di energia elettrochimica. Lo stoccaggio di energia elettrochimica utilizza principalmente la tecnologia delle batterie al litio. Considerando fattori come il rapporto costo-efficacia, la sicurezza, la vita e la maturità del settore, le batterie al fosfato di ferro al litio sono attualmente le batterie più adatte per lo stoccaggio di energia. La regolamentazione della frequenza assistita dall'energia di energia termica ha requisiti elevati per le prestazioni delle batterie di accumulo di energia, tra cui caratteristiche ad alto tasso, caratteristiche elevate di arrampicata, capacità di risposta rapida, forte rapporto di efficienza energetica, sicurezza ad alta temperatura e lunga durata della tecnologia di accumulo di energia. Pertanto, per i progetti di regolazione combinati di energia combinati di energia di energia termica, si consiglia di utilizzare batterie al fosfato di ferro al litio. Dal punto di vista degli scenari di applicazione dell'energia secondaria dell'utente, si consiglia inoltre di utilizzare batterie al fosfato di ferro al litio in base a requisiti come la rasatura di picco, la risposta alla domanda e l'affidabilità dell'alimentazione.
Gli incendi della batteria sono principalmente causati dalla fuga termica della batteria, che è principalmente dovuta a cortometraggi interni. Le principali cause dei cortocircuiti interni comprendono abusi meccanici, abusi elettrici e abusi termici. Il modo per affrontare gli abusi termici è adottare una buona progettazione di gestione termica.
La tecnologia di raffreddamento a liquido utilizza il trasferimento di calore convezione liquida per rimuovere il calore generato dalla batteria e ridurne la temperatura. Il rischio di perdite liquide nel raffreddamento a liquido può essere evitato attraverso la progettazione strutturale. L'efficienza del raffreddamento liquido è superiore a quella del raffreddamento dell'aria e il controllo della differenza di temperatura del raffreddamento liquido è migliore di quello del raffreddamento dell'aria. La temperatura del fluido e il controllo del flusso del raffreddamento liquido sono più semplici di quelli del raffreddamento dell'aria e la durata della batteria utilizzando il raffreddamento liquido è più lunga. Considerando il costo complessivo, i sistemi di raffreddamento liquido hanno più vantaggi rispetto ai sistemi di raffreddamento dell'aria. Allo stesso tempo, i problemi di sicurezza nelle centrali elettriche di accumulo di energia sono importanti e i sistemi di accumulo di energia di raffreddamento liquido vengono gradualmente promossi e applicati.
Sistema di accumulo di energia della batteria al litio raffreddato a liquido
Il sistema di accumulo di energia della batteria al litio è costituito da un vano batteria e un vano elettrico. Il vano batteria è composto da cluster a batteria, sistemi di raffreddamento a liquido, sistemi di protezione antincendio, armadietti, cassette di distribuzione, ecc. Il vano elettrico è composto da inverter (PC), trasformatori, armadi di controllo, unità principali ad anello, gabinetti di distribuzione AC omette, aria condizionata, ecc. L'intero processo di progettazione del sistema di accumulo di energia della batteria al litio comprende il pacco batteria, il rack batteria e il contenitore della batteria, come mostrato nella figura.
Il sistema di accumulo di energia utilizza Eva Energy Square Alluminio Shell Fosfato di ferro Litio Fosfato LF280K celle della batteria (3,2 V/280 AH). La connessione parallela in serie del pacco batteria è 1p48s e ogni pacco batteria ha 48 celle a batteria LF280K con una capacità di 43,008 kW · h. Il sistema della batteria è composto da 8 cluster a batterie collegati in parallelo, con ogni cluster costituito da 8 pacchi batteria collegati in serie. Il sistema di accumulo di energia ha una capacità di 2,75 mw · h e una tensione nominale di 1228,8 V. Il vano batteria del sistema di accumulo di energia è un contenitore standard di alto livello di 20 piedi (6,058 mx 2,438 mx 2.896 m) con funzioni come impermeabilizzazione, isolamento, prevenzione della corrosione, prevenzione antincendio, blocco della sabbia, resistenza agli scosse e protezione UV. Il suo livello di protezione è IP54. Al fine di prevenire il sovraccarico e il sovraccarico delle batterie, raggiungere la gestione della carica e della scarica delle batterie e garantire un funzionamento stabile e affidabile del sistema di batterie, il sistema deve essere dotato di un sistema di gestione della batteria (BMS) e hardware protettivo deve essere dotato di relè, interruttori di circuiti, fusibili, ecc.
Progettazione termica di accumulo di energia
Progettazione del sistema di gestione termica
Il sistema di gestione del raffreddamento e riscaldamento liquido è costituito da piastre di raffreddamento liquido, unità di raffreddamento liquido, condutture di raffreddamento liquido, cablaggi ad alta e bassa tensione e refrigerante. Per quanto riguarda il problema della perdita di raffreddamento liquido, vengono prese le seguenti misure. In primo luogo, il giunto di raffreddamento a liquido adotta un giunto a spina rapido di raffreddamento a prova di perdita di perdite di auto, che può garantire che il rischio di perdite di liquido sia ridotto al minimo durante il funzionamento del sistema di accumulo di energia. In secondo luogo, un sensore a livello di liquido dovrebbe essere installato nel serbatoio di espansione dell'unità di raffreddamento liquido. In caso di perdite, l'unità di raffreddamento liquido suonerà un allarme. In terzo luogo, il livello di protezione della progettazione del pacco batteria è IP67, assicurando che non vi sia alcun impatto sul sistema in caso di perdite. La piastra di raffreddamento a liquido del pacco batteria è realizzata in stampo in lega di alluminio e integrata con le funzioni della base e della piastra di raffreddamento a liquido. La piastra di raffreddamento liquida e la piastra di copertura di tenuta sono collegate mediante saldatura a mescolanza di attrito; Allo stesso tempo, la piastra di raffreddamento a liquido subirà anche test ermetici per garantire buone prestazioni di tenuta. La piastra di raffreddamento liquido per il pacco batteria adotta un canale di flusso "serpentino" e il liquido di raffreddamento utilizza il 50% di acqua in massa e il 50% di glicole etilenico per massa. Il sistema di raffreddamento liquido utilizza una determinata strategia di gestione termica per raffreddare o riscaldare il pacco batteria quando il liquido di raffreddamento scorre attraverso la piastra di raffreddamento liquido.
Le unità di raffreddamento liquido hanno funzioni di raffreddamento, riscaldamento e deumidificazione e la strategia e la modalità di lavoro del sistema di gestione termica per le unità di raffreddamento liquido sono strettamente correlati. Nel testo, TMAX si riferisce alla massima temperatura della batteria; TVAG si riferisce alla temperatura media della batteria; TMIN si riferisce alla temperatura più bassa della batteria.
Quando TMAX maggiore o uguale a 28 gradi e TVAG maggiore o uguale a 25 gradi, l'unità di raffreddamento a liquido entra nella modalità di refrigerazione, il compressore viene acceso e il refrigerante ad alta temperatura e ad alta pressione viene scaricato dal compressore ed entra nel condensatore per la condensa. Dopo aver rilasciato calore e raffreddamento, viene strozzato e depressurizzato attraverso la valvola di espansione, quindi entra nell'evaporatore per scambiare calore con il refrigerante. Il refrigerante assorbe il calore ed evapora nell'evaporatore prima di tornare alla porta di aspirazione del compressore, completando un ciclo di refrigerazione. In questo momento, la pompa dell'acqua nella via navigabile è accesa, il riscaldatore PTC non è acceso e il liquido di raffreddamento viene raffreddato nell'evaporatore della piastra ed entra nella piastra di raffreddamento liquida per il pacco batteria per raffreddare la batteria e rimuovere il calore, ottenendo così lo scopo di raffreddamento della batteria. Quando TMAX inferiore o uguale a 25 gradi e TVAG inferiore o uguale a 22 gradi, interrompere la modalità di raffreddamento.
Quando tmin inferiore o uguale a 12 gradi e TVAG inferiore o uguale a 15 gradi, l'unità di raffreddamento liquido entra in modalità di riscaldamento, il compressore viene spento, la pompa dell'acqua e il riscaldatore PTC sono attivati e il liquido di raffreddamento viene riscaldato dal riscaldatore PTC ed entra nella piastra di raffreddamento della batteria per riscaldare la batteria. Questa modalità è adatta per situazioni in cui la temperatura della batteria è troppo bassa ed è richiesto il riscaldamento. Fermare la modalità di riscaldamento quando tmin maggiore o uguale a 20 gradi e TVAG maggiore o uguale a 23 gradi.
Quando la temperatura di ingresso è inferiore o uguale a 12 gradi, l'unità di raffreddamento del liquido entra in modalità di auto -circolazione, il compressore, la ventola, il riscaldatore PTC vengono disattivati e la pompa dell'acqua viene accesa, consentendo al refrigerante di circolare ripetutamente nella piastra di raffreddamento della batteria e nell'unità, eseguendo il calore nel pacco batteria. Quando l'umidità all'interno del contenitore è superiore alla temperatura del punto di rugiada alla temperatura corrispondente, l'unità di raffreddamento liquido attiverà la modalità di deumidificazione.
Sistema di protezione antincendio di accumulo di energia
Il sistema di protezione antincendio utilizza ciascun pacco batteria come unità di protezione minima e adotta una nuova soluzione tecnologica di estinzione antincendio di agente estintivo atomizzato a due fasi a gas-liquido. Utilizza congiuntamente rilevatori di aspirazione, rilevatori di gas combustibili e rilevatori di temperatura e fumo per monitorare e rilevare in modo completo l'intera scatola di accumulo di energia in tempo reale. Tra questi, il rilevatore inspiratorio monitora e protegge l'intera scatola della batteria del cluster in unità di cluster a batteria, i monitor del rilevatore di gas combustibili e protegge le batterie e la temperatura e il rilevatore di fumo monitor e protegge il compartimento elettrico.
Quando un pacco batteria subisce un incendio in fuga termica, il rivelatore rileva l'incendio e apre la valvola di controllo della partizione del cluster della batteria. Allo stesso tempo, le informazioni sul fuoco vengono trasmesse all'ospite di soppressione del fuoco attraverso il bus CAN. Il suono e l'allarme leggero sono attivati, il sistema di scarico è acceso e l'host di soppressione inizia a produrre. L'agente estintivo viene trasportato sull'ugello a due fasi a gas-liquido attraverso la tubazione e la valvola di controllo della partizione. L'agente estintivo viene atomizzato attraverso l'ugello e quindi spruzzato all'interno del pacco batteria per implementare le funzioni di raffreddamento e di estinzione.
L'ospite di soppressione dell'incendio di accumulo di energia utilizza perfluoroesano come agente di estinzione principale per estinguere, sopprimere e prevenire gli incendi precoci nel gabinetto di accumulo di energia. Una volta che l'incendio è troppo grande, l'agente di estinzione deve essere spruzzato a lungo. Dopo che viene utilizzato l'agente di estinzione per perfluoroesano incorporato nell'ospite, il sistema riempirà automaticamente l'acqua idratante per ottenere una spruzzatura continua a lungo termine, sopprime la rienamento del fuoco e raffredda la batteria.
Verifica del test
Il sistema di accumulo di energia del contenitore raffreddato liquido subisce un test di ricarica 0. 5C a una temperatura ambiente di 25 gradi e il BMS registra le variazioni di temperatura di ciascun pacco batteria. Alla fine della carica, la temperatura superficiale delle celle della batteria all'interno del pacco batteria è inferiore a 35 gradi, con un aumento della temperatura inferiore a 10 gradi. Durante l'intero processo di ricarica, la temperatura più bassa nel punto di monitoraggio è di 32,5 gradi e la temperatura più alta è di 34,8 gradi, con una differenza di temperatura inferiore a 2,3 gradi, come mostrato nella Figura 2. Dai risultati sperimentali nella Figura 2, si può vedere che l'aumento di temperatura dei contenitori raffreddati liquidi è molto inferiore alla differenza di temperatura dei contenitori aria. In generale, la differenza di temperatura dei contenitori raffreddati ad aria raggiunge il grado 5-8, che può promuovere efficacemente la coerenza della temperatura dell'intero sistema di accumulo di energia ed estendere la durata operativa del sistema.
Conclusione
Il progetto ha progettato un sistema di accumulo di energia del contenitore raffreddato a liquido da 20 piedi, tra cui la progettazione teorica del sistema, la progettazione della gestione termica, la progettazione della protezione antincendio, ecc. Infine, la verifica sperimentale ha mostrato che la coerenza della temperatura del sistema di accumulo di energia era buona e l'aumento della temperatura ha soddisfatto i requisiti.
L'uso di pacchetti di batterie raffreddati a liquido nei nuovi veicoli energetici è molto maturo e il sistema di accumulo di energia è fermo senza il rischio di perdite. Il sistema di contenitore raffreddato liquido riduce la progettazione di condotti d'aria interni, adotta un sistema di manutenzione esterno, elimina la necessità di spazio per corridoi interni e adotta una grande progettazione del pacco batteria per massimizzare la densità di energia. In termini di costo complessivo, il sistema di accumulo di energia del contenitore raffreddato liquido presenta maggiori vantaggi. La cosa più importante per il sistema di accumulo di energia è garantirne la sicurezza e la progettazione del sistema di protezione antincendio è cruciale. Il sistema adotta la protezione antincendio a livello di pacchetto e uno schema di soppressione continua di protezione da perfluoroesano e antincendio per garantire il funzionamento sicuro del sistema.