در فناوریهای ذخیرهسازی انرژی و انرژی جدید جهانی که به سرعت در حال توسعه هستند، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی باتری به تدریج به یکی از اجزای کلیدی تغییر ساختار انرژی تبدیل میشوند.
در میان بسیاری از فناوریهای ذخیرهسازی انرژی، بستههای ذخیرهسازی انرژی باتری خنکشونده مایع به دلیل ایمنی بالا، پایداری بالا و طول عمر طولانی، به گزینه اصلی برای نیروگاههای ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی صنعتی و کاربردهای با کارایی بالا تبدیل شدهاند. بنابراین، بسته ذخیره انرژی باتری مایع خنکشده دقیقاً چیست؟ مزایای آن در مقایسه با روش های سنتی ذخیره سازی انرژی با هوا خنک چیست؟ چگونه کار می کند؟ این مقاله مقدمه ای جامع در مورد بسته های ذخیره انرژی باتری های خنک کننده مایع ارائه می دهد.
1. مفاهیم اساسی از بسته های ذخیره انرژی باتری خنک کننده مایع
بسته ذخیرهسازی انرژی باتری خنکشده با مایع یک دستگاه ذخیرهسازی انرژی است که از فناوری خنککننده مایع برای کنترل دمای باتری استفاده میکند. از باتری های لیتیومی (مانند باتری های فسفات آهن لیتیوم) به عنوان واحد انرژی هسته استفاده می کند و چندین ماژول باتری را یکپارچه و بسته بندی می کند. یک مایع خنککننده در حال گردش از طریق خطوط لوله جریان مییابد تا گرما را به طور یکنواخت از باتری خارج کند و در نتیجه عملکرد باتری را در محدوده دمایی پایدار و ایمن حفظ کند.
سیستم های ذخیره سازی انرژی بزرگ در طول شارژ و دشارژ گرمای قابل توجهی تولید می کنند. دمای بیش از حد می تواند تخریب باتری را تسریع کند، کارایی را کاهش دهد و حتی خطرات ایمنی ایجاد کند. سیستمهای خنککننده مایع، از طریق تبادل گرمای کارآمد، باتری را در محدوده دمای عملیاتی بهینهاش نگه میدارند و در نتیجه عملکرد ایمنتر، طولانیتر و کارایی بالاتری دارند.
یک بسته ذخیره سازی انرژی خنک شده با مایع معمولاً از چهار بخش اصلی تشکیل شده است:
ماژول باتری: متشکل از سلول های متعدد متصل به صورت سری و موازی، این هسته انرژی بسته ذخیره سازی است.
صفحه/لوله خنک کننده: مایع خنک کننده در داخل صفحه خنک کننده گردش می کند و گرما را از باتری از طریق هدایت حرارتی منتقل می کند.
سیستم مدیریت حرارتی: شامل پمپ خنک کننده، مبدل حرارتی، سوپاپ ها و سنسورهای دما است که مسئول گردش مایع و کنترل دما و جریان است.
سیستم مدیریت باتری (BMS): ولتاژ، جریان و دما باتری را در زمان واقعی نظارت می کند و در ارتباط با سیستم مدیریت حرارتی برای اطمینان از عملکرد ایمن کل سیستم کار می کند.
این سازه ها با هم کار می کنند تا یک سیستم کنترل دما پایدار و کارآمد را تشکیل دهند.
اصل کار بسته های ذخیره انرژی خنک شده با مایع
هسته سیستم خنک کننده مایع "مدیریت حرارتی گردش مایع" است. گردش کار آن به شرح زیر است:
(1) باتری در حین کار گرما تولید می کند.
(2) صفحه خنک کننده مایع به ماژول باتری متصل می شود و گرما را از طریق مواد فلزی رسانای حرارتی به مایع خنک کننده هدایت می کند.
(3) مایع خنک کننده در زیر محرک پمپ جریان می یابد و گرما را به مبدل حرارتی می رساند.
(4) مبدل حرارتی گرما را از بین می برد (تبادل آن با هوا یا سیستم خنک کننده).
(5) مایع خنک شده به صفحه خنک کننده مایع باز می گردد و چرخه جدیدی را شروع می کند.
از طریق این چرخه پیوسته، دمای باتری دقیقاً در یک محدوده ایده آل، معمولاً 20-35 درجه سانتیگراد، کنترل می شود.
2. مزایا و ویژگی های بسته ذخیره سازی انرژی باتری خنک کننده مایع
(1) کنترل دقیق و یکنواخت دما
در مقایسه با سیستمهای خنککننده با هوا با اختلاف دمای زیاد و اتلاف گرما نابرابر، خنککننده مایع میتواند اختلاف دمای باتری را در 3 درجه سانتیگراد کنترل کند و به طور قابل توجهی خطر فرار حرارتی را کاهش دهد.
(2) بهبود عمر و عملکرد باتری
دمای پایدار به طور موثر پیری باتری را کند می کند و عمر باتری را 20٪ تا 40٪ افزایش می دهد در حالی که راندمان شارژ و دشارژ را نیز بهبود می بخشد.
(3) ایمنی به طور قابل توجهی افزایش یافته است
هنگامی که دمای باتری غیرعادی است، سیستم های خنک کننده مایع می توانند به سرعت گرما را از بین ببرند و به طور همزمان با BMS برای محافظت کار کنند و آن را برای پروژه های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ مناسب می کنند.
(4) پشتیبانی از چگالی انرژی بالا و برنامه های کاربردی در مقیاس بزرگ
خنک کننده مایع دارای قابلیت اتلاف حرارت قوی است، از عملکرد سیستم های ذخیره انرژی با توان بالاتر و مقیاس بزرگتر پشتیبانی می کند، و آن را به ویژه برای ذخیره سازی انرژی صنعتی و تجاری، تراشیدن پیک شبکه و سناریوهای یکپارچه سازی ذخیره سازی انرژی فتوولتائیک مناسب می کند.
حوزه های کاربردی بسته های ذخیره انرژی خنک شده با مایع
فن آوری خنک کننده مایع به سرعت در حال نفوذ به سناریوهای مختلف ذخیره انرژی است، از جمله:
نیروگاه های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ (تنظیم فرکانس، تراشیدن پیک و پر کردن دره)
سیستم های ذخیره سازی انرژی تجاری و صنعتی (کاهش هزینه های برق و بهبود پایداری منبع تغذیه)
سیستم های یکپارچه ذخیره سازی انرژی فتوولتائیک و ذخیره سازی انرژی بادی
برق پشتیبان برای مراکز داده و ایستگاه های پایه ارتباطی
ایستگاه های تعویض باتری خودروهای الکتریکی و ایستگاه های شارژ.
پایداری و ایمنی بالا آن را به یک جزء مهم از آینده دیجیتال و هوشمند انرژی تبدیل کرده است.
بستههای ذخیرهسازی انرژی باتری خنکشونده مایع، محصولات ذخیرهسازی انرژی هستند که از گردش مایع برای اتلاف گرما، دستیابی به عملکرد کارآمد، ایمن و پایدار استفاده میکنند. با ایمنی بالا، طول عمر طولانی و عملکرد بالا، به یکی از مهم ترین راه حل های ذخیره انرژی در صنعت انرژی های نو تبدیل می شود.
3. چرا تولید کنندگان بیشتر و بیشتر راه حل های ذخیره انرژی مایع خنک را انتخاب می کنند؟
با رشد سریع صنعت انرژی های جدید و گسترش مستمر سناریوهای کاربرد ذخیره انرژی، ایمنی باتری، کارایی سیستم و طول عمر به تدریج به دغدغه های اصلی صنعت تبدیل شده است. به خصوص در کاربردهای پرقدرت و با چگالی انرژی بالا مانند نیروگاههای ذخیرهسازی انرژی در مقیاس بزرگ، ذخیرهسازی انرژی صنعتی و تجاری، و ادغام ذخیرهسازی انرژی فتوولتائیک، راهحلهای سنتی ذخیرهسازی انرژی با هوا خنکشده دیگر نمیتوانند نیازهای عملکرد بالاتر را برآورده کنند. در نتیجه، راهحلهای ذخیرهسازی انرژی خنکشده با مایع به سرعت ظهور کردهاند و به انتخاب اصلی بسیاری از تولیدکنندگان تجهیزات ذخیرهسازی انرژی تبدیل شدهاند. بنابراین، چرا تولیدکنندگان بیشتر و بیشتر راهحلهای ذخیرهسازی انرژی مایع خنکشده را انتخاب میکنند؟ منطق صنعت و محرک های فناوری در پشت این موضوع چیست؟
(1) بحرانی بودن مدیریت حرارتی حد بالایی ایمنی سیستم ذخیره انرژی را تعیین می کند
رایج ترین باتری های مورد استفاده در نیروگاه های ذخیره انرژی، باتری های لیتیوم فسفات آهن و باتری های لیتیومی سه تایی هستند. این دو نوع باتری به طور مداوم در هنگام شارژ و دشارژ گرما تولید می کنند. اگر گرما به موقع دفع نشود، منجر به موارد زیر می شود:
افزایش مداوم دمای باتری
افزایش مقاومت داخلی
عدم تعادل در واکنش های شیمیایی
عمر باتری کوتاه شده است
خطرناکتر از همه، ممکن است باعث فرار حرارتی یا حتی یک حادثه ایمنی شود.
خنک کننده هوا برای خنک کردن به جریان هوا متکی است، اما هوا هدایت حرارتی بسیار کم و ظرفیت اتلاف گرما محدودی دارد، به ویژه در محفظه های ذخیره انرژی با باتری های متراکم، که در آن گرما به راحتی دفع نمی شود. هنگامی که سیستم تا سطح مگاوات افزایش می یابد، فشار روی مدیریت حرارتی چند برابر می شود.
در مقابل، خنک کننده مایع از خنک کننده برای تماس مستقیم با ماژول های باتری برای انتقال حرارت استفاده می کند و سرعت اتلاف گرما ده ها برابر سریعتر از هوا است. بنابراین، بیشتر و بیشتر تولید کنندگان متوجه می شوند که مدیریت حرارتی به راه نجات سیستم های ذخیره انرژی تبدیل شده است و خنک کننده مایع راه حل کارآمدتر و قابل اعتمادتر است.
(2) خنک کننده مایع سیستم های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ را ایمن تر می کند
صنعت ذخیره سازی انرژی به سرعت در حال گسترش است و نیروگاه های بزرگ به طور مکرر به شبکه متصل می شوند، بنابراین نیازهای بیشتری را برای ایمنی ایجاد می کنند. سیستمهای خنککننده هوا قابلیت یکسانسازی دما ضعیفی دارند، که اغلب منجر به اختلاف دمای زیاد بین ماژولها و گرمای بیش از حد موضعی میشود. برای ذخیره سازی انرژی با ظرفیت بالا، این یک خطر بالقوه ایمنی است.
فن آوری خنک کننده مایع مزایای زیر را ارائه می دهد:
تفاوت دما کمتر: خنک کننده مایع می تواند به طور پایدار اختلاف دمای سلول را در 3 درجه سانتیگراد کنترل کند، که بسیار برتر از اختلاف دمای 8 تا 15 درجه سانتیگراد سیستم های خنک کننده با هوا است. ثبات دمای بالاتر منجر به تخریب یکنواخت باتری و ایمنی بالاتر می شود.
پاسخ سریعتر کنترل دما: هنگامی که دمای باتری به طور غیرعادی افزایش می یابد، خنک کننده مایع می تواند به سرعت گرما را حذف کند و از تجمع بیش از حد موضعی جلوگیری کند.
پشتیبانی از نظارت کامل بر ایمنی چرخه عمر: سیستم خنک کننده مایع با BMS (سیستم مدیریت باتری) برای دستیابی به موارد زیر مرتبط است: نظارت بر دمای لحظه ای، تنظیم خودکار جریان خنک کننده و هشدار زودهنگام خطا. همه اینها قابلیت های دقیق کنترل دما هستند که سیستم های خنک کننده با هوا نمی توانند به آن دست یابند.
بنابراین، محلول خنک کننده مایع، با ایمنی بالاتر و یکنواختی دمایی بهتر، به طور طبیعی به انتخاب ارجح برای پروژه های ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ تبدیل شده است.
(3) بهبود عمر باتری و کاهش هزینه های چرخه عمر ذخیره سازی انرژی
هزینه های باتری بیش از 50 درصد از کل هزینه یک سیستم ذخیره سازی انرژی را تشکیل می دهد و طول عمر به طور مستقیم مقرون به صرفه بودن سیستم را تعیین می کند.
مشکلات راهحلهای خنککننده با هوا: تفاوتهای زیاد دما منجر به تخریب سلولی متناقض میشود و در نتیجه هزینههای نگهداری و جایگزینی بالاتری را به همراه دارد. مزایای خنک کننده مایع: یکنواختی دمای بالا، باعث می شود میزان تخریب هر سلول سازگارتر باشد، عمر باتری را 20٪ تا 40٪ افزایش می دهد. خرابی زودرس ماژول باتری را کاهش می دهد، دشواری و فرکانس نگهداری را کاهش می دهد.
زمانی که مقیاس سیستمهای ذخیرهسازی انرژی به سطح مگاوات ساعت یا گیگاوات ساعت میرسد، مزیت هزینه ناشی از طول عمر طولانی قابل توجه است. به همین دلیل است که سازندگان تمایل بیشتری به استفاده از فناوری خنک کننده مایع دارند که طول عمر بیشتری دارد و هزینه های بعدی کمتری دارد.
(4) خنک کننده مایع برای سیستم های ذخیره انرژی با چگالی انرژی بالا و توان بالا مناسب تر است
با رشد تقاضای ذخیره انرژی، دستگاه های ذخیره انرژی مختلف به سمت "اندازه کوچکتر و ظرفیت بزرگتر" در حال توسعه هستند.
تحت این روند، سیستم های خنک کننده با هوا به تدریج کاستی های خود را نشان می دهند:
طراحی پیچیده کانال هوا
مشکل در پوشاندن فضاهای فشرده با جریان هوا
اتلاف حرارت ناکافی در هنگام شارژ و دشارژ با توان بالا
سیستم های خنک کننده مایع کاملاً برای این جهت توسعه مناسب هستند.
خنک کننده مایع چندین مزیت را ارائه می دهد: تبادل حرارتی با راندمان بالا، ردپای کوچک، پشتیبانی از چگالی توان بالاتر و قابلیت کاربرد در سناریوهای با سرعت بالا و جریان بالا.
بنابراین، خنکسازی مایع برای کاربردهایی مانند ذخیرهسازی انرژی کانتینری، ذخیرهسازی انرژی روی قفسه، ذخیرهسازی انرژی نیروگاه، و ذخیرهسازی انرژی برای ایستگاههای تعویض باتری خودروهای الکتریکی و ایستگاههای شارژ سودمندتر است. تولیدکنندگان راه حل های خنک کننده مایع را تا حد زیادی برای همسویی با روند توسعه "قدرت بالا، چگالی بالا و یکپارچگی بالا" در سیستم های ذخیره انرژی انتخاب می کنند.
(5) سیستم های خنک کننده مایع برای توسعه ذخیره سازی انرژی در آینده هوشمندتر و مناسب تر هستند
صنعت ذخیره سازی انرژی به سمت هوشمندسازی و دیجیتالی شدن حرکت می کند و سیستم های خنک کننده مایع به طور یکپارچه با این روند مطابقت دارند.
افزودن سنسورهای دما، سنسورهای جریان، سنسورهای فشار و مدلهای الگوریتم به راهحلهای خنککننده مایع، سیستم را قادر میسازد: به طور خودکار سرعت خنککننده را تنظیم کند، تغییرات دما را بهطور هوشمند پیشبینی کند، مصرف انرژی را بهینه کند، و به نظارت و تشخیص از راه دور دست یابد.
با استفاده از هوش مصنوعی، مدیریت سلامت باتری (BHM) و پلتفرمهای کلان داده، سیستمهای خنککننده مایع میتوانند به موارد زیر دست پیدا کنند: هشدار زودهنگام خطا، تنظیم خودکار منطقه دمایی بهینه، محاسبه منحنی طول عمر، و هزینههای عملیاتی بهینه. در مقابل، راهحلهای خنککننده هوا برای دستیابی به چنین مدیریت هوشمندانهای تلاش میکنند. بنابراین، گرایش به سمت هوشمندی، محبوبیت راه حل های خنک کننده مایع را تسریع می کند.
(6) هزینه سیستم های خنک کننده مایع به سرعت در حال کاهش است و مانع ورود صنعت را کاهش می دهد.
در روزهای اولیه، راه حل های خنک کننده مایع در واقع گران تر و از نظر ساختاری پیچیده تر بودند، بنابراین خنک کننده هوا به جریان اصلی تبدیل شد. با این حال، با بلوغ تکنولوژیکی و مقیاس بندی زنجیره تامین، هزینه سیستم های خنک کننده مایع به طور قابل توجهی کاهش یافته است:
تولید استاندارد صفحات خنک کننده مایع
مدولار کردن سیستم های گردش مایع خنک کننده
افزایش یکپارچگی سیستم های کنترل
صرفه جویی در مقیاس ناشی از گسترش سریع تقاضا در صنعت ذخیره سازی انرژی است
در حال حاضر، شکاف هزینه بین خنک کننده مایع و خنک کننده هوا به طور قابل توجهی کاهش یافته است، در حالی که مزایای عملکرد به طور فزاینده ای آشکار می شود.
منطق انتخاب سازندگان مشخص شده است: افزایش اندک در هزینه، به طور قابل توجهی بازده ایمنی و طول عمر بالاتری را به همراه دارد و آن را به یک انتخاب بسیار ارزشمند تبدیل می کند.
4. چگونه یک بسته باتری خنک شده با مایع به راندمان و ایمنی بالا دست می یابد؟
در صنعت ذخیره سازی انرژی و انرژی های جدید که به سرعت در حال توسعه است، ایمنی و کارایی سیستم های باتری به کانون اصلی صنعت تبدیل شده است. چه نیروگاههای ذخیرهسازی انرژی در مقیاس بزرگ، سیستمهای ذخیرهسازی انرژی صنعتی و تجاری، یا ایستگاههای شارژ و تعویض وسایل نقلیه الکتریکی و تجهیزات انرژی در فضای باز، یک بسته باتری پایدار، کارآمد و قابل اعتماد ضروری است. بستههای باتری خنکشونده مایع به سرعت در این زمینه پدید آمدهاند و به راهحل اصلی کنترل دمای ذخیرهسازی انرژی تبدیل شدهاند. بنابراین، چگونه یک بسته باتری خنکشده با مایع به راندمان و ایمنی بالا دست مییابد؟
(1) ارزش اصلی یک بسته باتری خنک کننده مایع: کنترل دما عملکرد و ایمنی را تعیین می کند
باتری ها در هنگام شارژ و دشارژ شدن مقدار زیادی گرما تولید می کنند. اگر این گرما نتواند به موقع دفع شود، نه تنها بازده را کاهش می دهد بلکه ممکن است خطرات ایمنی را نیز به همراه داشته باشد. دادههای صنعت نشان میدهد که بیش از 80 درصد خرابیهای باتری مربوط به کاهش دما است، در حالی که سیستمهای سنتی خنککننده با هوا، به دلیل هدایت حرارتی ضعیف هوا، قادر به برآورده کردن الزامات اتلاف گرما در برنامههای کاربردی با چگالی بالا نیستند.
بستههای باتری خنکشونده مایع مستقیماً گرما را از طریق خنککننده در گردش از باتری خارج میکنند و قابلیت تبادل گرما را دهها برابر قویتر از سیستمهای خنککننده با هوا ارائه میدهند، بنابراین دمای کارکرد باتری پایدار و متعادل را حفظ میکنند. این قابلیت کنترل دما پایه ای برای دستیابی به "ایمنی با راندمان بالا" است.
(2) بسته باتری خنک شده با مایع چگونه به اتلاف گرمای کارآمد دست می یابد؟
اصل طراحی سیستم خنک کننده مایع را می توان در چهار کلمه خلاصه کرد: انتقال سریع حرارت. ساختار اصلی آن شامل:
صفحه خنک کننده مایع در تماس نزدیک با ماژول باتری: کانال های خنک کننده در صفحه خنک کننده مایع نزدیک به باتری هستند و از طریق رسانایی حرارتی بالای مواد فلزی به سرعت گرما را جذب می کنند.
گردش مایع خنک کننده گرما را حذف می کند: یک پمپ گردشی جریان مایع خنک کننده را هدایت می کند و گرما را از باتری به مبدل حرارتی منتقل می کند.
اتلاف گرما کارآمد توسط مبدل حرارتی: مبدل حرارتی گرما را از طریق هوا یا مایع دفع می کند و اجازه می دهد خنک کننده دوباره خنک شود.
سیستم کنترل دما هوشمند: سنسورهای دما و سیستم کنترل دمای باتری را در زمان واقعی نظارت می کنند و به طور خودکار سرعت و سرعت جریان مایع خنک کننده را تنظیم می کنند. از طریق این مکانیسم حلقه بسته "جذب گرما → انتقال گرما → اتلاف گرما → گردش"، سیستم خنک کننده مایع تضمین می کند که باتری همیشه در محدوده دمایی بهینه خود (معمولاً 20 تا 35 درجه سانتیگراد) کار می کند و خروجی عملکرد پایدار و قابل اعتماد را تضمین می کند.
(3) فن آوری خنک کننده مایع چگونه کارایی باتری را بهبود می بخشد؟
بهبود کارایی عمدتاً در سه جنبه منعکس می شود:
بهبود پایداری دما باعث افزایش راندمان شارژ و دشارژ می شود. سرعت واکنش شیمیایی باتری با دما رابطه مستقیم دارد. دمای بیش از حد منجر به واکنش های بسیار سریع و افزایش مقاومت داخلی می شود، در حالی که دمای بیش از حد پایین باعث کاهش عملکرد تخلیه می شود. سیستم خنک کننده مایع باتری را در محدوده عملکرد بهینه خود نگه می دارد و امکان تبدیل انرژی کارآمدتر را فراهم می کند.
خنک کننده سریع از محدودیت های قدرت جلوگیری می کند. در کاربردهای پرقدرت (مانند دشارژ پیک و شارژ سریع)، افزایش گرما خروجی باتری را محدود میکند. سیستم خنک کننده مایع می تواند به سرعت گرما را از بین ببرد و به باتری اجازه می دهد تا توان خروجی بالایی را به طور مداوم حفظ کند.
اختلاف دمای کوچک باعث بهبود ثبات سیستم می شود. سیستم خنک کننده مایع می تواند اختلاف دمای بین سلول ها را تا 3 درجه سانتیگراد کنترل کند که به طور قابل توجهی بهتر از 8 تا 15 درجه خنک کننده هوا است. سازگاری بهتر منجر به راندمان کلی سیستم بالاتر و تخریب یکنواخت تر می شود.
به طور خلاصه، بستههای باتری خنکشده با مایع، باتری را در شرایط بهینه نگه میدارند و به مصرف انرژی بالاتر و خروجی عملکرد پایدارتر دست مییابند.
(4) چگونه بسته های باتری خنک شده با مایع ایمنی بالاتری را به دست می آورند؟
در مقایسه با محلول های خنک شونده با هوا، محلول های خنک شونده با مایع مزایای قابل توجهی در ایمنی دارند. دلایل کلیدی عبارتند از:
کنترل دما دقیق تر، خطر فرار حرارتی را کاهش می دهد.
فرار حرارتی اغلب به دلیل دمای بالای موضعی ایجاد می شود، در حالی که سیستم های خنک کننده با مایع می توانند به سرعت گرمای موضعی را حذف کنند و از تجمع دما جلوگیری کنند.
سیستم جامع نظارت بر دما
سیستم های خنک کننده مایع معمولاً عبارتند از:
سنسورهای دمای چند نقطه ای
پایش دمای مایع خنک کننده
نظارت بر جریان و فشار
یکپارچگی عمیق با BMS.
اینها سیستم را قادر میسازد تا هشدارهای اولیه در مورد ناهنجاریهای دما را ارائه دهد و اقدامات پیشگیرانه را قبل از وقوع خرابی انجام دهد.
5. چگونه می توان یک سیستم ذخیره انرژی باتری خنک کننده مایع را حفظ کرد؟
سیستمهای ذخیرهسازی انرژی باتری خنکشونده مایع، با عملکرد کنترل دمای کارآمد، پایدار و ایمن، به فناوری اصلی در پروژههای ذخیرهسازی انرژی در مقیاس بزرگ، ذخیرهسازی انرژی صنعتی و تجاری، ذخیرهسازی انرژی در سمت شبکه و سیستمهای ذخیرهسازی انرژی فتوولتائیک یکپارچه تبدیل شدهاند. با این حال، حتی با وجود قابلیت های اتلاف حرارت عالی سیستم های خنک شونده با مایع، تعمیر و نگهداری روزانه بسیار مهم است. تعمیر و نگهداری خوب نه تنها عملکرد پایدار طولانی مدت سیستم را تضمین می کند، بلکه عمر باتری را افزایش می دهد، هزینه های بهره برداری و نگهداری را کاهش می دهد و ارزش کلی دارایی های ذخیره انرژی را افزایش می دهد. بنابراین، چگونه می توان سیستم ذخیره انرژی باتری مایع خنک کننده را به درستی نگهداری کرد؟
(1) نظارت روزانه: نگه داشتن سیستم در حالت قابل کنترل
هسته ذخیره سازی انرژی خنک شده با مایع، سیستم کنترل دما است، بنابراین، نظارت بر زمان واقعی پارامترهای کلیدی سیستم ضروری است. این عمدتا شامل:
مانیتورینگ دما
به طور مرتب دمای ماژول باتری را بررسی کنید
اطمینان حاصل کنید که اختلاف دمای سلول در محدوده مجاز باقی می ماند (معمولاً ≤ 3-5 درجه سانتیگراد)
گرمای موضعی یا نقاط داغ غیر طبیعی را بررسی کنید
پایداری دما ارتباط مستقیمی با عمر باتری و ایمنی دارد و باید مهمترین آیتم بازرسی روزانه باشد.
دما، فشار و سرعت جریان خنک کننده
آیا اختلاف دما در مدار تامین مایع خنک کننده طبیعی است؟
آیا سرعت جریان پایدار است؟
آیا نوسانات فشار غیر طبیعی وجود دارد؟ جریان ناکافی یا فشار کم ممکن است سیگنالی از انسداد لوله، نشت یا خرابی پمپ باشد.
سوابق هشدار سیستم
به طور منظم آلارم های کنترل کننده BMS، EMS و خنک کننده مایع را بررسی کنید
به سرعت دماهای غیرعادی، هشدارهای جریان و خطاهای حسگر را مدیریت کنید
تشخیص زودهنگام و مدیریت از طریق نظارت نرم افزاری موثرترین روش نگهداری است.
(2) نگهداری سیستم خنک کننده مایع: مراحل کلیدی برای اطمینان از عملکرد خنک کننده
تعمیر و نگهداری سیستمهای ذخیرهسازی انرژی مایع خنکشونده بر جنبههای زیر تمرکز دارد:
نگهداری و تعویض مایع خنک کننده
استفاده طولانی مدت از مایع خنک کننده ممکن است منجر به تخریب، آلودگی و تغییر غلظت شود. بنابراین لازم است:
به طور مرتب سطح مایع خنک کننده را بررسی کنید
اطمینان حاصل کنید که غلظت و نسبت مایع خنک کننده الزامات را برآورده می کند
خنک کننده را طبق توصیه های سازنده تعویض کنید (معمولا هر 1-2 سال یکبار)
استفاده از مایعات غیر منطبق بر راندمان تبادل حرارت تاثیر می گذارد و حتی ممکن است باعث خوردگی لوله ها شود.
نشتی در سیستم خنک کننده مایع را بررسی کنید. نشتی در سیستم خنک کننده مایع می تواند منجر به موارد زیر شود: کاهش راندمان خنک کننده. بیکاری پمپ و خطر احتمالی اتصال کوتاه. بررسی های منظم برای رسیدگی به موارد زیر مورد نیاز است: اتصالات سست. ترک در لوله های پیر نشت مایع خنک کننده
(3) تمیز کردن و بازرسی وضعیت صفحه خنک کننده مایع. تجمع رسوب، انسداد یا تماس ضعیف در صفحه خنک کننده مایع مستقیماً بر راندمان اتلاف گرما تأثیر می گذارد. بررسی کنید: کانال های جریان مایع خنک کننده بدون مانع. تماس صاف و محکم با ماژول باتری؛ خوردگی یا تغییر شکل.
بازرسی پمپ گردشی پمپ گردشی جزء اصلی قدرت سیستم خنک کننده مایع است و برای رسیدگی به موارد زیر نیاز به بازرسی منظم دارد: نویز غیرعادی. جریان و فشار پایدار؛ لرزش و نشتی. در صورت لزوم تعمیر یا تعویض کنید.
(4) تعمیر و نگهداری ماژول باتری: کلید افزایش عمر باتری. اگرچه سیستم خنک کننده مایع به طور قابل توجهی تخریب باتری را کاهش می دهد، نگهداری ماژول لازم هنوز ضروری است.
بررسی قوام سلول: تفاوت ولتاژ سلول فردی. ثبات دما؛ روند مقاومت داخلی اگر اختلاف خیلی زیاد است، باید یکسان سازی انجام شود یا ماژول باید جایگزین شود. تمیز کردن و حذف گرد و غبار
تمیز نگه داشتن محفظه باتری باعث کاهش آسیب گرمای سیستم و گرد و غبار به قطعات الکترونیکی می شود.
بازرسی اجزای ثابت
برای جلوگیری از تماس ضعیف ناشی از لرزش، از ایمن بودن اجزای نصب ماژول اطمینان حاصل کنید.
(5) نگهداری محیطی: عوامل خارجی تعیین کننده پایداری بلند مدت سیستم
تهویه مناسب را در محفظه ذخیره انرژی حفظ کنید:
اگرچه این یک سیستم خنککننده با مایع است، جریان هوای کافی در داخل محفظه، فشار اتلاف حرارت کلی را کاهش میدهد.
اجتناب از اثرات شدید محیطی:
از تابش مستقیم نور خورشید در مناطق با دمای بالا اجتناب کنید.
اقدامات ضد یخ در مناطق سرد مورد نیاز است.
آب بندی و حفاظت قوی در محیط های مرطوب یا خورنده ضروری است.
6. سوالات متداول در مورد بسته های ذخیره انرژی باتری خنک کننده مایع
با توسعه سریع صنعت انرژی های جدید، سیستم های ذخیره انرژی به تدریج به یک مرکز کلیدی در ساختار انرژی تبدیل می شوند. در میان فناوریهای متعدد ذخیرهسازی انرژی، بستههای ذخیرهسازی انرژی باتری خنکشونده مایع به دلیل راندمان اتلاف حرارت بالا، ایمنی بالا، طول عمر طولانی و مناسب بودن برای پروژههای ذخیرهسازی انرژی در مقیاس بزرگ، به جریان اصلی صنعت تبدیل میشوند. این مقاله به سوالات متداول از ابعاد مختلف، از جمله اصول، عملکرد، کاربردها، نصب، نگهداری و ایمنی پاسخ خواهد داد.
(1) سوالات متداول مفاهیم اساسی
Q1. بسته ذخیره انرژی باتری مایع خنک کننده چیست؟
بسته ذخیرهسازی انرژی باتری خنکشده با مایع یک محصول ذخیرهسازی انرژی است که از خنککننده مایع برای مدیریت دمای باتری استفاده میکند. باتری ها در حین کار مقدار زیادی گرما تولید می کنند، به خصوص در سناریوهای شارژ و دشارژ با جریان بالا و توان بالا. انباشت گرما می تواند منجر به کاهش عملکرد باتری و حتی خطرات ایمنی شود. سیستم خنککننده مایع از مایع خنککنندهای استفاده میکند که در داخل لولهها به گردش در میآید تا به سرعت گرما را از بین ببرد، کنترل دما بسیار دقیق را به دست میآورد و به باتری اجازه میدهد در محدوده دمایی بهینه خود کار کند، ایمنی و طول عمر سیستم را بهبود میبخشد.
Q2. چرا کنترل دمای باتری لازم است؟ باتری های لیتیوم یونی به دما بسیار حساس هستند. دمای بیش از حد بالا تخریب باتری را تسریع می کند و خطر فرار حرارتی را به طور قابل توجهی افزایش می دهد. دمای بیش از حد پایین باعث کاهش راندمان شارژ و دشارژ می شود و حتی ممکن است به طور کلی از شارژ شدن جلوگیری کند. نگهداری باتری در محدوده دمایی یکنواخت و پایدار برای اطمینان از عملکرد پایدار و ایمن سیستمهای ذخیرهسازی انرژی بسیار مهم است. فن آوری خنک کننده مایع برای بهبود دقت کنترل دما، کاهش اختلاف دما و افزایش راندمان اتلاف گرما توسعه یافته است.
Q3. تفاوت خنک کننده مایع و خنک کننده هوا چیست؟
خنک کننده مایع از یک خنک کننده برای دستیابی به اتلاف حرارت جهت دار استفاده می کند، در حالی که خنک کننده هوا تنها به جریان هوا متکی است. خنک کننده مایع اتلاف گرما سریعتر، یکنواختی دمایی بهتر و ایمنی بالاتر را ارائه می دهد و برای سیستم های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ مناسب است. خنک کننده هوا، در حالی که نسبتاً ارزان است، از کنترل دمای ناهموار رنج می برد و برای ذخیره انرژی در مقیاس کوچک مناسب تر است. با گسترش مکان های ذخیره انرژی، خنک کننده مایع به طور فزاینده ای جایگزین خنک کننده هوا به عنوان راه حل اصلی می شود.
Q4. مایع خنک کننده در سیستم خنک کننده مایع چیست؟ آیا خطرناک است؟
خنک کننده عموماً مخلوطی از اتیلن گلیکول و آب است که دارای هدایت حرارتی عالی، غیر قابل اشتعال، فراریت کم، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر یخ زدن است. هدایت الکتریکی آن بسیار کم است، بنابراین نشت بلافاصله باعث اتصال کوتاه نمی شود. بیشتر خنک کننده ها بسیار ایمن هستند، مشابه خنک کننده های خودرو، و جزو مواد خطرناک طبقه بندی نمی شوند.
(2) سوالات متداول در مورد اصول کاری
Q5. چگونه یک سیستم خنک کننده مایع باتری را خنک می کند؟
هسته سیستم خنک کننده مایع از صفحه خنک کننده مایع، خنک کننده، پمپ آب، مبدل حرارتی و کنترل کننده تشکیل شده است. هنگامی که باتری در حین کار گرما تولید می کند، گرما از طریق تماس بین ماژول باتری و صفحه خنک کننده مایع به خنک کننده منتقل می شود. مایع خنک کننده در زیر درایو پمپ آب گردش می کند و گرما را با خود می برد و به مبدل حرارتی منتقل می کند و سپس از طریق هوا یا تجهیزات خنک کننده پخش می شود. کل سیستم یک چرخه تبادل حرارت مداوم را تشکیل می دهد و باتری را در محدوده دمایی سالم نگه می دارد.
Q6. عملکرد صفحه خنک کننده مایع چیست؟
صفحه خنک کننده مایع مستقیماً به ماژول باتری متصل است و یک جزء کلیدی برای انتقال حرارت است. طراحی کانال جریان دقیق داخلی آن به مایع خنک کننده اجازه می دهد تا به طور یکنواخت با سطح اتلاف گرما تماس پیدا کند و به اتلاف گرما کارآمد و کنترل حداقل اختلاف دما دست یابد. عملکرد صفحه خنک کننده مایع، کیفیت اتلاف حرارت سیستم خنک کننده مایع و عمر باتری را تعیین می کند.
Q7. آیا سیستم خنک کننده مایع به کنترل هوشمند نیاز دارد؟
بله. سیستم های خنک کننده مایع معمولاً با سیستم های مدیریت باتری (BMS) یکپارچه می شوند. هنگامی که دما افزایش می یابد، سیستم به طور خودکار جریان مایع خنک کننده را افزایش می دهد، موقعیت سوپاپ را تنظیم می کند و حالت های تقویت کننده را برای دستیابی به کنترل دقیق دما فعال می کند. کنترل هوشمند نه تنها کارایی را بهبود می بخشد، بلکه هشدار یا خاموش شدن به موقع را در شرایط غیرعادی ارائه می دهد و ایمنی را تضمین می کند.
(3) سوالات متداول مزیت عملکرد
Q8. مزایای اصلی بسته های ذخیره انرژی مایع خنک شونده چیست؟
مزایای اصلی بسته های ذخیره انرژی مایع خنک شونده عبارتند از:
کنترل دما دقیق تر، با اختلاف دمای بین باتری ها در 3 درجه سانتیگراد کنترل می شود.
بازخورد اتلاف حرارت سریعتر، قادر به مدیریت برنامه های کاربردی با قدرت بالا.
بهبود عمر چرخه باتری، افزایش طول عمر 20٪ -40٪.
عملیات ایمن تر، کاهش خطر فرار حرارتی؛
چگالی انرژی بالاتر، اجازه می دهد برای یک سیستم فشرده تر.
نویز کمتر، مناسب برای کاربردهای صنعتی و تجاری.
Q9. آیا سیستم خنک کننده مایع برق مصرف می کند؟ آیا راندمان ذخیره انرژی را کاهش می دهد؟
یک سیستم خنک کننده مایع مقداری انرژی برای عملکرد پمپ و تبادل حرارت مصرف می کند. با این حال، مصرف کلی انرژی بسیار کم است، به طور کلی 1٪ - 3٪ از کل انرژی سیستم ذخیره سازی انرژی. در مقایسه با ایمنی بهبود یافته و طول عمر طولانی آن، این مصرف انرژی کاملاً در محدوده قابل قبولی است.
Q10. آیا صدای سیستم خنک کننده مایع بر استفاده از آن تأثیر می گذارد؟
صدای سیستم خنک کننده مایع عمدتاً از پمپ آب و فن می آید و به طور کلی کمتر از سیستم خنک کننده با هوا است. از آنجایی که خنک کننده مایع دارای راندمان اتلاف حرارت بالایی است، فن نیازی به کار با سرعت بالا ندارد و در نتیجه صدای کلی کمتر می شود و برای مناطق حساس به صدا مانند کارخانه ها و ساختمان های تجاری مناسب است.
(4) سوالات متداول سناریوهای کاربردی
Q11. کدام سناریوها برای استفاده از بسته های ذخیره انرژی مایع خنک شونده مناسب هستند؟
بستههای ذخیرهسازی انرژی مایع خنکشونده برای همه سناریوهایی با نیازهای بالا برای اتلاف گرما، ایمنی و طول عمر مناسب هستند، از جمله:
نیروگاه های ذخیره انرژی در مقیاس بزرگ در سمت شبکه؛
ذخیره سازی انرژی صنعتی و تجاری؛
ذخیره انرژی فتوولتائیک، ذخیره انرژی نیروی باد؛
سیستم های ریزشبکه؛
قدرت پشتیبان گیری مرکز داده؛
ایستگاه های شارژ سریع، ایستگاه های تعویض باتری ذخیره انرژی؛
استقرار ذخیره انرژی در محیط های با دمای بالا یا بسیار سرد.
Q12. آیا ذخیره انرژی مسکونی نیاز به خنک کننده مایع دارد؟
معمولا نه. ذخیرهسازی انرژی مسکونی از نظر اندازه کوچک، کم قدرت است و گرمای کمی تولید میکند. خنک کننده هوا کافی است سیستم های خنک کننده مایع برای سیستم های ذخیره سازی انرژی با ظرفیت بالا از 50 کیلووات ساعت تا مگاوات ساعت مناسب تر هستند.
Q13. آیا ذخیره انرژی مایع خنک شده برای مناطق با دمای بالا مناسب است؟
بسیار مناسب. سیستم های خنک کننده مایع می توانند کنترل دمای پایدار را در مناطق با دمای بالا حفظ کنند، به ویژه در محیط های با دمای بالا مانند بیابان ها، نیروگاه ها و کابین های کانتینری عملکرد خوبی دارند. در گرمای شدید، می تواند همراه با تهویه مطبوع نیز کار کند.
Q14. آیا سیستم های خنک کننده مایع می توانند در مناطق سردسیر کار کنند؟
بله. خنک کننده دارای خواص ضد یخ است و سیستم خنک کننده مایع می تواند سیالیت را در دماهای پایین حفظ کند. همچنین میتواند دمای بسته باتری را از طریق استراتژیهای کنترل دما افزایش دهد و سیستم را قادر میسازد تا در محیطهای دهها درجه زیر صفر به طور عادی کار کند.
(5) سوالات متداول نصب و استفاده
Q15. هنگام نصب پک ذخیره انرژی با مایع خنک کننده به چه نکاتی باید توجه کرد؟
در حین نصب اطمینان حاصل کنید:
تهویه خوب و بدون مانع در سایت؛
پایه تجهیزات محکم، ضد آب و ضد گرد و غبار؛
اتصالات لوله کشی خنک کننده محکم و ضد نشتی؛
سیم کشی استاندارد برای خطوط ارتباطی و برق؛
نور محیط، باد و باران نباید مستقیماً با بسته باتری تماس داشته باشد.
راه اندازی جامع باید پس از نصب سیستم انجام شود، از جمله تست های سرعت جریان، فشار و دما. نصب صحیح می تواند به طور قابل توجهی خرابی های بعدی را کاهش دهد و ایمنی را بهبود بخشد.
Q16. آیا می توان بسته های ذخیره انرژی مایع خنک شونده را در فضای باز نصب کرد؟
بیشتر محصولات ذخیرهسازی انرژی مایع خنکشده از طرحهای کانتینری یا قفسهای استفاده میکنند و میتوانند مستقیماً در فضای باز مستقر شوند. با این حال، اقدامات حفاظت از محیط زیست ضروری است، مانند آفتابگیر، پناهگاه های باران، پایه های ضد رطوبت، و دستگاه های حفاظت از صاعقه.
Q17. آیا سیستم خنک کننده مایع پس از نصب نیاز به پر کردن مجدد دارد؟
برخی از سیستم ها از قبل با مایع خنک کننده پر شده اند، در حالی که برخی دیگر نیاز به افزودن در محل دارند. مایع خنک کننده باید با توجه به غلظت و نسبت مورد نیاز سازنده اضافه شود. پس از افزودن مایع خنککننده، یک مرحله تصفیه هوا باید انجام شود تا اطمینان حاصل شود که هیچ حباب هوا در سیستم وجود ندارد و کانالهای جریان خوب حفظ میشود.
(6) سوالات متداول تعمیر و نگهداری
Q18. هر چند وقت یکبار باید مایع خنک کننده در سیستم خنک شونده با مایع تعویض شود؟
به طور کلی توصیه می شود آن را هر 1-2 سال یکبار تغییر دهید. در محیطهای با دمای بالا و سناریوهای طولانیمدت با قدرت بالا، چرخه جایگزینی میتواند به طور مناسب کوتاه شود. اگر مشخص شد که مایع خنک کننده کدر، تغییر رنگ یا حاوی ناخالصی است، باید فوراً آن را تعویض کنید.
Q19. چه زمانی باید لوله های خنک شونده با مایع را بررسی کرد؟ شرایط زیر نیاز به بازرسی فوری دارند:
افزایش غیرعادی دمای باتری؛
هشدار سیستم که نشان دهنده کاهش سرعت جریان است.
نوسانات فشار مایع خنک کننده؛
آثار مایع روی زمین؛
صدای پمپ غیر طبیعی یا لرزش قابل توجه.
بازرسی های منظم می تواند از خطرات ایمنی ناشی از نشت های کوچک طولانی مدت جلوگیری کند.
Q20. آیا پمپ آب در سیستم خنک کننده مایع آسیب می بیند؟
پمپ آب یک جزء عملیاتی با بار بالا است و ممکن است پس از کارکرد طولانی مدت فرسوده شود. طول عمر کلی آن ده ها هزار ساعت یا بیشتر است و در صورت لزوم می توان آن را تعویض کرد. نظارت منظم بر نویز، سرعت جریان و دما می تواند نشانه های قدیمی شدن پمپ را از قبل تشخیص دهد.
Q21. آیا سیستم خنک کننده مایع نیاز به تمیز کردن دارد؟
بله. رسوب یا رسوب در مایع خنک کننده باعث کاهش راندمان تبادل حرارتی می شود. چرخه تمیز کردن به محیط کار و کیفیت مایع خنک کننده بستگی دارد. تمیز کردن کامل هر 1-2 سال توصیه می شود.
(7) سوالات متداول ایمنی
Q22. آیا نشتی در سیستم خنک کننده مایع باعث اتصال کوتاه می شود؟
خیر، باعث اتصال کوتاه فوری نمی شود. مایع خنک کننده رسانایی بسیار پایینی دارد و بسیار ایمن تر از آب خالص است. محفظه باتری همچنین دارای عملکردهای تشخیص نشت و هشدار است. به محض تشخیص خطر، سیستم به طور خودکار خاموش می شود. حوادث نشت زمانی که بر اساس مشخصات نگهداری شود بسیار نادر است.
Q23. آیا ذخیره انرژی مایع خنکشده میتواند فرار حرارتی را تجربه کند؟
هر سیستم باتری لیتیومی خطر تئوری را به همراه دارد، اما خنک کننده مایع به طور قابل توجهی احتمال را کاهش می دهد. با کنترل دقیق دما، اتلاف گرما یکنواخت و مکانیسمهای حفاظتی هوشمند، خنککننده مایع به طور موثری از گسترش فرار حرارتی جلوگیری میکند و آن را به یکی از ایمنترین روشهای کنترل دمای ذخیرهسازی انرژی در حال حاضر در دسترس تبدیل میکند.
Q24. اگر سیستم خنک کننده با مایع برق قطع شود چه اتفاقی می افتد؟
گردش سیستم متوقف می شود، اما تا زمانی که دمای باتری به افزایش خود ادامه ندهد، خطری فوری وجود نخواهد داشت. اگر با توان بالا کار می کند، BMS به طور خودکار برق را کاهش می دهد یا عملکرد را متوقف می کند تا اطمینان حاصل شود که دمای باتری همچنان بالا نمی رود.
Q25. چه اقداماتی برای جلوگیری از آتش سوزی برای ذخیره انرژی مایع خنک در دسترس است؟
اینها معمولاً عبارتند از: نظارت بر حسگر دود و دما. سیستم های اطفاء گاز (مانند هگزا فلوراید گوگرد، گازهای بی اثر)؛ اقدامات ایمنی الکتریکی مانند حفاظت فیوز و محدود کردن جریان؛ و طراحی عایق حرارتی مستقل برای محفظه انبار.
(8) سؤالات متداول خرید و انتخاب
Q26. هنگام انتخاب بسته ذخیره سازی انرژی مایع خنک شونده چه شاخص هایی باید در نظر گرفته شود؟ شامل اما نه محدود به: قابلیت کنترل اختلاف دما. نوع باتری (به عنوان مثال، فسفات آهن لیتیوم)؛ چگالی انرژی؛ طراحی ساختار خنک کننده مایع پیشرفته؛ دوام مایع خنک کننده؛ سطح هوش BMS؛ صدور گواهینامه ایمنی سیستم؛ طول عمر سیستم و خدمات گارانتی؛ سازگاری EMS
Q27. آیا ذخیره سازی انرژی با خنک کننده مایع گران تر از ذخیره سازی با هوا خنک است؟
در حالی که هزینه اولیه تجهیزات در واقع بالاتر است، خنک کننده مایع مزایای قابل توجهی نسبت به عملکرد طولانی مدت دارد: عمر باتری طولانی تر. شکست کمتر؛ خطر کمتر حوادث ایمنی؛ هزینه های نگهداری کمتر
هزینه کلی چرخه عمر در واقع سودمندتر است.
بستههای ذخیرهسازی انرژی باتری خنکشونده مایع با مزایای متعددی مانند ایمنی، قابلیت اطمینان، راندمان بالا و طول عمر طولانی، در حال تبدیل شدن به یک روند فناوری اصلی در صنعت ذخیرهسازی انرژی هستند. از طریق درک کامل مبانی، مکانیسمهای عملیاتی، استراتژیهای ایمنی، روشهای نگهداری و سناریوهای کاربردی سیستمهای خنککننده مایع، کاربران میتوانند این فناوری پیشرفته ذخیرهسازی انرژی را بهطور علمیتر ارزیابی، استفاده و مدیریت کنند.
