电能储存的电站, 作为新的能源领域的关键一部分, 它的运行效率以及使用寿命, 直接影响关联到整个能源系统的稳定可靠性。在这情况里, 温度的控制, 发挥着极其重要的作用。
在当下的储能领域范围之内, 关于电芯的温控管理方面, 主要是把风冷散热还有液冷散热, 这两门技术当作主要方式而存在着。
在2021年之前, 风冷散热技术于储能市场里“独自繁茂”, 可是此方案在电芯出现热失控的时候, 有把可燃气体以及烟气一块儿带入预制舱内的可能性。所以, 对于运用风冷方案的储能舱, 从成本以及安全层面考量, 舱级防护方案成为首先被选择的对象。
在近些年当中, 冷板式液冷散热技术开始有了突出表现, 并且渐渐地占据了市场的主要地位。这种方案不但散热效率很高, 而且防护等级也是很高的。所以, 对于运用液冷方案的储能舱而言, 簇级或者Pack级防护方案是更为适合的。
去除冷板式液冷技术之外, 在近年又产生了一种全然崭新的温控方面的方案, 此可谓全浸式液冷技术。然而, 鉴于这种技术的成本是比较高的, 所以当下在应用方面显得相对比较少。
风冷式储能
风冷储能一体柜
是一种冷却方式, 这种冷却方式是以空气作为冷却介质, 借助空气自然对流或者强制对流换热来降低电芯温度情况的形式, 被称作风冷式储能系统介绍。
风冷式储能系统可细分为两类：
1、无冷源自然风冷系统的情况是, 系统外部的常温空气, 经由风扇被引入到电池模组的内部, 因与电池表面存在温度差进而产生热对流, 最终能够把电芯产生的热量带到系统的外部, 而此种散热方式所具备的优点涵盖了结构简单, 以及易维护, 还有成本低等等。
而其缺点在于, 空气的比热容很低, 其导热系数同样很低, 电芯温度会跟着外部环境温度而发生变化, 一般应用于产热率比较低的场合, 在储能领域主要应用于通信基站, 以及小型地面电站等功率密度相对较小的领域。
2、有冷源风冷系统, 是在自然风冷系统的基础之上的, 加入了工业级的精密空调, 于是电芯的均温性就得到了进一步的提升。然而, 它的换热系数低, 冷却速度比较慢, 并且还需要大面积的散热通道, 所以占地面积比较大。它是比较适合小功率充放电场景以及小规模部署的储能系统的。
其所具备的优势来看, 风冷式储能系统之中的风冷系统, 有着系统简单的特性, 有着制造成本低的特性, 还有着便于安装的特性, 它比较适用于这样的场景, 在这个场景里, 电池模组能量密度低, 充放电速度慢。
风冷式储能系统, 缺点则是, 因空气比热容小, 以及对流换热系数小这些因素, 致使电芯与空气的换热效率较为低下, 当充放电功率增大之际, 电芯所产生的热量便会急剧增大, 进而造成电芯温度过高, 同时电芯循环寿命亦会减少, 而且还存在热失控情况出现偏高风险。
冷板液冷式储能
液冷储能一体柜
介绍液冷式储能系统, 它以液体作为冷却介质, 借助一次侧空调换热系统把二次侧的液体温度降低, 利用二次侧低温液体带走电芯产生的热量, 因为液体相较于空气有更高的比热容以及导热系数, 所以整体上系统冷却速度快, 并且液体的比热容不受海拔跟气压的影响, 适用范围较为广泛, 同时液冷系统的结构相对紧凑, 空间占比小。
液冷系统, 基于液体冷却介质同电芯的接触方式划分, 存在间接以及直接这两种类别。
1、那冷板液冷系统（间接接触）, 就是在电芯底部安装冷却冷板, 在冷板里面流通那种散热介质（像水、乙二醇之类的）, 在散热时先要把电芯热量吸纳到冷却板上, 接着冷却板把热量传送给冷板里头的散热介质, 之后热量再通过管路系统被引导到外部制冷机组那里去进行热量交换。
冷板液冷系统具备主要优点, 其一, 冷板跟电芯接触面中间的换热系数比较高, 其二, 整体冷却速度较快, 其三, 和风冷系统相比较而言, 能够让电芯在相对恒定的环境温度里运行, 其四, 液冷系统结构紧凑, 所需要占用的空间较小, 其五, 能在有限场地空间当中提升储能容量。
冷板液冷系统有主要缺点, 其一, 电池包内要部署导热冷板, 其液体流道颇复杂, 其整体制冷循环系统复杂, 结构也复杂。其二, 重量相对大, 维修保养难度高。其三, 存在漏液风险。其四, 整体电池组暴露于空气中。其五，无法解决电池短路及其他原因所致热失控。
浸没式液冷储能
用于浸没液冷系统1.0的多个电池簇, 整体运用浸没式液冷技术, 这些多个电池簇, 完全被浸泡于一个公用的大型封闭油缸之内, 该油缸内的绝缘冷却油, 采用循环制冷方案, 能够实时把电芯热量带走, 如此便避免了电芯热失控的发生, 进而保证电池系统的安全性；冷却液与换热蒸发器进行实时热交换, 可将电芯环境温度控制在25±2℃以内, 在最大程度上保证电池系统电芯间的均温性, 以此提升电池组的使用寿命。浸没液冷系统1.0存在主要缺点, 其一, 油缸采用全密封结构, 制造工艺极其复杂, 其二, 油缸造价非常高, 其三, 采用大量管路给每簇电池泵送冷却液, 致使后期储能系统的整体维护异常困难, 其四, 极易发生因密封不良而导致的漏油现象, 其五, 效率相对较低, 其六, 多了板换和油泵, 其七, 油泵会消耗电量, 其八, 泵的发热会传递给冷却液, 造成制冷量需求增多, 其九, 制冷电能损耗也随之增加, 其十, 整个系统的冷却液用量较大, 其十一, 1簇大概1.5吨, 其十二, 成本也会有所增加。4, 存在有泵的循环情形, 冷却液持续不断地遭到搅拌, 如此一来, 冷却液的使用寿命将会降低。
浸没液冷系统2.0
主要好处是, 以1.0方案为根基, 对整体的架构方案予以完善升级, 把每一组电池投放进各别的油缸之内, 多套油缸实施并联, 借助管网型集中供冷方案达成油液循环制冷。
虽说效率相较于第一代整簇级的而言是有所提高的, 然而整体效率依旧未达预期, 始终维系在83%左右。
浸没液冷系统2.0的主要缺点：
1, 油缸运用全封闭结构, 制造的工艺极其繁杂；油缸的造价特别高, 使用大量管路给每一组电池泵送冷却液, 之后储能系统的整体维护非常艰难, 并且很容易出现密封不好致使的漏油情况。
数值为2, 效率倾向于比较低下, 增添了板换以及油泵, 油泵会致使电量被消耗, 与此同时, 泵所产生的发热会传导给冷却液, 进而造成制冷量的需求有所增加, 制冷电能的损耗同样也会增加。
整个系统的冷却液用量较大, 每1簇大概需要大概0.7吨, 如此一来成本也会随之增加。
4，有泵的循环，冷却液不停的被搅拌，冷却液使用寿命也会降低
浸没液冷系统3.0
“直接接触”那种情况, 意味着电芯或者电池模组是浸没在导热、绝缘的液体里头的, 是依靠液体直接去冷却电芯的。
浸没液冷系统3.0的主要优点：
采用PACK静态浸没式液冷技术, 该技术内置冷却盘管, 冷却液与换热盘管采取直接热交换方式进行运作, 而且将板换环节得以减掉, 最终实现制冷效率的提升。
采用静态浸没液冷技术, 此技术下冷却液不流动, 因冷却液不流动所以不需要循环油泵, 不需要循环油泵进而减少了泵的损耗, 一台215单柜泵的功率约在1KW左右, 泵循环时其热量传递给冷却液, 而这一情况又导致增加了空调冷量的损耗。
3, 运用静态浸没液冷, 不存在循环油路；而PACK内部不存在压力, 如此大幅度减少了泄漏概率 , 大大降低了泄漏的风险 值。
4, 静态浸没液冷时, 冷却液处于不循环状态, 这种状态减少了冷却液性能的衰减情况, 通过此种方式能够让冷却液的寿命得到大幅度的提升。
5, 有PACK级静态浸没液冷技术, 采用模块化抽屉式设计, 使得运维变得简单高效, 而静态浸没液冷系统是当下最优的浸没液冷储能解决方案。
对比前两代的浸没式方案, 6, 整体效率而言, 可有显著提升, 其中该90%以上的水准得以达成, 整体效率能够做到。
依不完全统计数据来看, 直至当前尚不足两年的这段时间当中, 我国领域之内已然涌现出了多家着手布局浸没式液冷储能产品的企业, 并且所获取的成果颇为丰硕。
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