中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能為什么需要熱管理？
熱管理是保證儲(chǔ)能系統(tǒng)持續(xù)安全運(yùn)行的關(guān)鍵。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)不完全統(tǒng)計(jì)，2022年至今，全球就已經(jīng)發(fā)生了17起以上的儲(chǔ)能著火事故。鋰電池?zé)崾Э厥且l(fā)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全事故的主要原因之一。在鋰電池充放電的過程中，一部分化學(xué)能或電能轉(zhuǎn)化成熱能，如儲(chǔ)能系統(tǒng)散熱不佳，就可能致熱失控，造成電池短路、鼓包、出現(xiàn)明火，最終引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故。
圖：鋰離子電池?zé)崾Э剡^程
儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)熱大，散熱空間有限，自然通風(fēng)下難以實(shí)現(xiàn)溫度控制，易損害電池的壽命和安全。與動(dòng)力電池系統(tǒng)相比，儲(chǔ)能系統(tǒng)電池的功率更大，數(shù)量更多，產(chǎn)熱更多，而電芯緊密排列又導(dǎo)致散熱空間有限，熱量難以快速、均勻地散發(fā)，易引起電池組之間的熱量聚集、運(yùn)行溫差過大等現(xiàn)象，最終損害電池的壽命和安全。
鋰電池產(chǎn)熱與放電倍率正相關(guān)，高倍率高容量下產(chǎn)熱顯著增加，熱管理系統(tǒng)的重要性不斷增強(qiáng)，對(duì)熱管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求也在不斷提高。
理想情況下的熱管理設(shè)計(jì)可以將儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部的溫度控制在鋰電池運(yùn)行的最佳溫度區(qū)間（20-30℃），并保證電池包、電池簇、電池艙內(nèi)部的溫度均一性，從而降低電池壽命衰減或熱失控的風(fēng)險(xiǎn)。
全新定義的電芯全立面散熱+自然風(fēng)道均溫+同溫層設(shè)計(jì)
目前儲(chǔ)能系統(tǒng)的散熱方式主要分風(fēng)冷和液冷。風(fēng)冷和液冷是手段不是目的，確保電芯安全穩(wěn)定運(yùn)行才是儲(chǔ)能溫控的關(guān)鍵。思源清能提出，一個(gè)符合安全設(shè)計(jì)的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)溫控應(yīng)滿足如下三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：
1）電芯工作在20-30℃最優(yōu)溫度區(qū)間之內(nèi)。防止溫度過低的壽命衰減和溫度過高的不良副反應(yīng)。
2）電芯本體溫差控制在5℃以內(nèi)。防止單個(gè)電芯的溫差過大引起的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)不均衡。
3）同簇內(nèi)電芯的同一位置溫差控制在5℃以內(nèi)。盡量保障電芯間的一致性，防止個(gè)別電芯安全性的問題成為系統(tǒng)安全性短板。
思源清能新發(fā)布的esGrid場(chǎng)站級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)提出了“電芯全立面散熱+自然風(fēng)道均溫+同溫層設(shè)計(jì)”的創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念。
打破電芯緊密排列成組的固有設(shè)計(jì)，在電芯間加入隔斷風(fēng)道設(shè)計(jì)，既保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度又能使電芯大立面受風(fēng)，在氣流路徑上電芯的四個(gè)立面均能有效散熱，使得單個(gè)電芯本體溫差控制在5℃以內(nèi)，本體均溫性大大改善。全立面散熱可快速降低電池表面溫度，使電池長(zhǎng)期運(yùn)行殼溫不超過30℃。
通過PACK內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用雙列模組全立面散熱的空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)置了自然風(fēng)道，雙向回風(fēng)，取消了PACK風(fēng)扇設(shè)計(jì)。此舉徹底解決了當(dāng)前主流風(fēng)冷方案中由于風(fēng)扇“搶風(fēng)”導(dǎo)致的PACK間風(fēng)量不均問題，大大提升了PACK間的溫度均衡。同時(shí)，取消PACK風(fēng)扇的設(shè)計(jì)，也大大減輕了全生命周期中維護(hù)的工作量和成本。
儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行中，由于冷熱空氣的比重不同，會(huì)導(dǎo)致電池艙在垂直方向上產(chǎn)生一定的溫度梯度。當(dāng)前主流的電池簇縱向布置方式使得同一簇內(nèi)的PACK天然處在不同的溫度梯度上，影響了電池間溫度一致性。對(duì)此，思源清能創(chuàng)新提出“同溫層”設(shè)計(jì)理念，采用單簇單排橫向布置，保障一個(gè)簇位于同一溫度梯度上，進(jìn)一步降低電池之間的溫差。
思源清能提出的“電芯全立面散熱+自然風(fēng)道均溫+同溫層”創(chuàng)新設(shè)計(jì)有效提升了電芯本體、簇內(nèi)不同電芯間溫度均衡性，保障了電芯的最佳工作溫度，極大提升了電池的一致性。對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全、效率、壽命均帶來了較大的提升。
思源清能電氣電子有限公司是思源電氣旗下公司，專注于大功率電力電子技術(shù)在新型電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，公司不僅掌握多種柔性交流輸配電裝置的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，而且能夠提供輸配電系統(tǒng)穩(wěn)定分析、不同時(shí)長(zhǎng)全系列儲(chǔ)能的解決方案、電能質(zhì)量問題治理的咨詢服務(wù)。
思源清能依托思源電氣30多年電力系統(tǒng)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，具有專業(yè)全，積累深的優(yōu)勢(shì)，在儲(chǔ)能行業(yè)深挖系統(tǒng)集成、電力電子、高電壓、電化學(xué)、熱管理、電池管理、監(jiān)控保護(hù)、智能AI等技術(shù)，取得了多項(xiàng)在國(guó)內(nèi)外領(lǐng)先水平的核心技術(shù)，可為客戶提供安全可靠、全系列的儲(chǔ)能解決方案，適用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)及微電網(wǎng)等應(yīng)用場(chǎng)景。
