Enerji Depolama Çözümlerinin Seçimi
Şu anda, yüksek teknolojik olgunluk ve geniş uygulamaya sahip enerji depolama teknolojileri pompalanmış depolama ve elektrokimyasal enerji depolama alanıdır. Elektrokimyasal enerji depolama esas olarak lityum pil teknolojisini kullanır. Maliyet etkinliği, güvenlik, hizmet ömrü ve endüstri olgunluğu gibi faktörler göz önüne alındığında, lityum demir fosfat pilleri şu anda enerji depolama için en uygun pillerdir. Termal Güç Enerji Depolama Destekli Frekans Regülasyonu, yüksek oranlı özellikler, yüksek tırmanma özellikleri, hızlı tepki yeteneği, güçlü enerji verimliliği oranı, yüksek sıcaklık güvenliği ve enerji depolama teknolojisinin uzun ömrü dahil olmak üzere enerji depolama pillerinin performansı için yüksek gereksinimlere sahiptir. Bu nedenle, termal güç enerjisi depolama kombine frekans regülasyon projeleri için lityum demir fosfat pillerinin kullanılması önerilir. Kullanıcı tarafı enerji depolama uygulama senaryoları açısından, pik tıraş, talep yanıtı ve güç kaynağı güvenilirliği gibi gereksinimlere göre lityum demir fosfat pillerinin kullanılması da önerilir.
Pil yangınlarına esas olarak iç kısa devrelerden kaynaklanan pilin termal kaçakından kaynaklanır. İç kısa devrelerin ana nedenleri mekanik istismar, elektrik kötüye kullanımı ve termal kötüye kullanımı içerir. Termal kötüye kullanımla başa çıkmanın yolu, iyi termal yönetim tasarımını benimsemektir.
Sıvı soğutma teknolojisi, pil tarafından üretilen ısıyı gidermek ve sıcaklığını azaltmak için sıvı konveksiyon ısı transferini kullanır. Sıvı soğutmada sıvı sızıntısı riski yapısal tasarım yoluyla önlenebilir. Sıvı soğutma etkinliği hava soğutmasının etkinliğinden daha yüksektir ve sıvı soğutmanın sıcaklık farkı kontrolü hava soğutmasından daha iyidir. Sıvı soğutmanın sıvı sıcaklığı ve akış kontrolü, hava soğutmasınınkinden daha basittir ve sıvı soğutma kullanan pil ömrü daha uzundur. Genel maliyet göz önüne alındığında, sıvı soğutma sistemlerinin hava soğutma sistemlerinden daha fazla avantajı vardır. Aynı zamanda, enerji depolama santrallerindeki güvenlik sorunları belirgindir ve sıvı soğutma enerji depolama sistemleri kademeli olarak desteklenir ve uygulanır.
Sıvı soğutmalı lityum pil enerji depolama sistemi
Lityum pil enerji depolama sistemi bir pil bölmesinden ve bir elektrik bölmesinden oluşur. Pil bölmesi pil kümeleri, sıvı soğutma sistemleri, yangın koruma sistemleri, birleştirici dolapları, dağıtım kutuları, vb. Lityum pil enerji depolama sisteminin tüm tasarım işlemi, şekilde gösterildiği gibi pil paketi, pil rafı ve pil kabını içerir.
Enerji depolama sistemi, Havva Enerji Meydanı Alüminyum Kabuk Lityum Demir Fosfat LF280K pil hücrelerini (3.2 V/280 AH) kullanır. Pil paketinin seri paralel bağlantısı 1p48'dir ve her pil paketinde 43.008 kW · h kapasiteli 48 LF280K pil hücresi bulunur. Pil sistemi, paralel bağlı 8 pil kümesinden oluşur ve her küme seri olarak bağlanan 8 pil paketinden oluşur. Enerji depolama sistemi, 2.75 MW · H kapasitesine ve 1228.8 V olarak nominal voltaja sahiptir. Enerji depolama sistemi pil bölmesi, su geçirmezlik, yalıtım, korozyon önleme, yangın önleme, şok direnci ve UV koruma gibi fonksiyonlara sahip standart 20 ayak yüksekliğinde bir kaptır (6.058 mx 2.438 mx 2.896 m). Koruma seviyesi IP54'tür. Pillerin aşırı yüklenmesini ve aşırı yüklenmesini önlemek, pillerin şarj ve deşarj yönetimini elde etmek ve pil sisteminin sabit ve güvenilir çalışmasını sağlamak için sistem bir pil yönetim sistemi (BMS) ile donatılmalı ve koruyucu donanım röleler, devre kesiciler, sigortalar vb. İle donatılmalıdır.
Enerji Depolama Termal Yönetim Tasarımı
Termal yönetim sisteminin tasarımı
Sıvı soğutma ve ısıtma yönetimi sistemi, sıvı soğutma plakaları, sıvı soğutma üniteleri, sıvı soğutma boru hatları, yüksek ve düşük voltajlı kablo demetleri ve soğutucudan oluşur. Sıvı soğutma sızıntısı konusu ile ilgili olarak, aşağıdaki önlemler alınır. İlk olarak, sıvı soğutma eklemi, enerji depolama sisteminin çalışması sırasında sıvı sızıntısı riskinin en aza indirilmesini sağlayabilen bir araba sınıfı sızıntı geçirmez soğutma boru hattı hızlı fiş eklemi benimser. İkinci olarak, sıvı soğutma ünitesinin genleşme tankına sıvı seviyeli bir sensör takılmalıdır. Herhangi bir sızıntı varsa, sıvı soğutma ünitesi bir alarm çalacaktır. Üçüncüsü, pil paketi tasarımının koruma seviyesi IP67'dir ve sızıntı durumunda sistem üzerinde herhangi bir etkisi olmamasını sağlar. Pil paketinin sıvı soğutma plakası alüminyum alaşım kalıp dökümden yapılmıştır ve taban ve sıvı soğutma plakasının işlevleriyle entegre edilmiştir. Sıvı soğutma plakası ve sızdırmazlık kapağı plakası sürtünme karıştırma kaynağı ile bağlanır; Aynı zamanda, sıvı soğutma plakası, iyi sızdırmazlık performansı sağlamak için hava geçirmezlik testine de girecektir. Pil paketi sıvı soğutma plakası bir "serpantin" akış kanalı benimser ve soğutma suyu kütle ile% 50 su ve kütle ile% 50 etilen glikol kullanır. Sıvı soğutma sistemi, soğutucu sıvı soğutma plakasından akarken pil paketini soğutmak veya ısıtmak için belirli bir termal yönetim stratejisi kullanır.
Sıvı soğutma ünitelerinde soğutma, ısıtma ve nemlendirme fonksiyonları vardır ve sıvı soğutma üniteleri için termal yönetim sisteminin strateji ve çalışma modu yakından ilişkilidir. Metinde Tmax, pilin en yüksek sıcaklığını ifade eder; TVAG, pilin ortalama sıcaklığını ifade eder; TMIN, pilin en düşük sıcaklığını ifade eder.
Tmax 28 dereceden büyük veya daha büyük ve 25 dereceden daha büyük veya TVAG'a eşit olduğunda, sıvı soğutma ünitesi soğutma moduna girer, kompresör açılır ve yüksek sıcaklık ve yüksek basınç soğutucu kompresörden boşaltılır ve kondensere kondanser girer. Isı ve soğutmayı serbest bıraktıktan sonra, genişleme valfinden kısılır ve basınçlandırılır ve daha sonra soğutucu ile ısı alışverişi yapmak için evaporatöre girer. Soğutucu akışkan ısıyı emer ve kompresör emme portuna geri akmadan önce bir soğutma döngüsünü tamamlayarak buharlaştırıcıdaki buharlaştırır. Şu anda, su yolundaki su pompası açılır, PTC ısıtıcı açılmaz ve soğutma sıvısı plaka buharlaştırıcısında soğutulur ve pilin soğutulması ve ısıyı gidermek için pil paketi sıvı soğutma plakasına girer, böylece pilin soğutulması amacına ulaşır. Tmax 25 dereceden daha az veya daha az ve 22 dereceden daha az veya daha az TVAG, soğutma modunu durdurun.
TMIN 12 dereceden daha az veya 15 dereceye eşit veya daha az TVAG'a eşit olduğunda, sıvı soğutma ünitesi ısıtma moduna girer, kompresör kapatılır, su pompası ve PTC ısıtıcı açılır ve soğutma sıvısı PTC ısıtıcı tarafından ısıtılır ve pili ısıtmak için pil soğutma plakasına girer. Bu mod, pil sıcaklığının çok düşük olduğu ve ısıtmanın gerekli olduğu durumlar için uygundur. Tmin 20 dereceden büyük veya daha büyük ve 23 dereceden daha büyük veya daha büyük TVAG olduğunda ısıtma modunu durdurun.
Giriş sıcaklığı 12 dereceden veya 12 dereceye eşit olduğunda, sıvı soğutma ünitesi kendi kendine dolaşım moduna girer, kompresör, fan, PTC ısıtıcı kapatılır ve su pompası açılır ve soğutucu akının soğutma plakasında ve ünitede tekrar tekrar dolaşımına izin verir ve pil paketindeki ısıyı gerçekleştirir. Konteyner içindeki nem, karşılık gelen sıcaklıktaki çiğ nokta sıcaklığından daha yüksek olduğunda, sıvı soğutma ünitesi nemleşirleme modunu aktive edecektir.
Enerji Depolama Yangın Koruma Sistemi
Yangın koruma sistemi, her pil paketini minimum koruma ünitesi olarak kullanır ve gaz-sıvı iki fazlı atomize yangın söndürme maddesinin yeni bir yangın söndürme teknolojisi çözümü benimser. Tüm enerji depolama kutusunu gerçek zamanlı olarak kapsamlı bir şekilde izlemek ve tespit etmek için emme dedektörleri, yanıcı gaz dedektörleri ve sıcaklık ve duman dedektörleri kullanır. Bunlar arasında, inspiratuar dedektörü, pil kümelerinin birimlerinde tüm küme pil kutusunu izler ve korur, yanıcı gaz dedektörü pilleri izler ve korur ve sıcaklık ve duman dedektörü elektrik bölmesini izler ve korur.
Bir pil paketi termal bir kaçak ateş yaşadığında, dedektör yangını algılar ve pil kümesinin bölme kontrol valfini açar. Aynı zamanda, yangın bilgileri CAN otobüsü aracılığıyla yangın söndürme ana bilgisayarına iletilir. Ses ve ışık alarmı açılır, egzoz sistemi açılır ve baskılama ana bilgisayar çıktı yapmaya başlar. Yangın söndürme maddesi, boru hattı ve bölme kontrol valfinden gaz-sıvı iki fazlı nozula taşınır. Yangın söndürme maddesi nozuldan atomize edilir ve daha sonra soğutma ve yangın söndürme fonksiyonlarını uygulamak için pil paketinin iç kısmına püskürtülür.
Enerji depolama yangın söndürme konulu, enerji depolama dolabındaki erken yangınları söndürmek, bastırmak ve önlemek için ana yangın söndürme maddesi olarak perfloroheksan kullanır. Yangın çok büyük olduğunda, yangın söndürme ajanının uzun süre püskürtülmesi gerekir. Yerleşik perfloroheksan yangın söndürme maddesi kullanıldıktan sonra, sistem uzun süreli sürekli püskürtme elde etmek, yangın hükümdarlığını bastırmak ve pili soğutmak için yangın hidrant suyunu otomatik olarak yenileyecektir.
Test Doğrulama
Sıvı soğutulmuş kap enerji depolama sistemi, 25 derecelik bir ortam sıcaklığında 0. 5C şarj testine uğrar ve BMS her pil paketinin sıcaklık değişikliklerini kaydeder. Şarjın sonunda, pil paketi içindeki pil hücrelerinin yüzey sıcaklığı 35 dereceden azdır ve sıcaklık artışı 10 dereceden daha düşüktür. Tüm şarj işlemi boyunca, izleme noktasındaki en düşük sıcaklık 32.5 derecedir ve en yüksek sıcaklık 34.8 derecedir, Şekil 2'de gösterildiği gibi 2,3 dereceden daha düşük bir sıcaklık farkıdır. Şekil 2'deki deneysel sonuçlardan, hava kollu kapların sıcaklık farkından çok daha küçük olduğu görülebilir. Genel olarak, hava soğutmalı kapların sıcaklık farkı, tüm enerji depolama sisteminin sıcaklık tutarlılığını etkili bir şekilde teşvik edebilen ve sistemin çalışma ömrünü uzatabilen 5-8 derecesine ulaşır.
Çözüm
Proje, sistem teorik tasarımı, termal yönetim tasarımı, yangın koruma tasarımı vb. Dahil 20 metrelik sıvı soğutmalı bir kap enerji depolama sistemi tasarladı. Son olarak, deneysel doğrulama, enerji depolama sisteminin sıcaklık tutarlılığının iyi olduğunu ve sıcaklık artışının gereksinimleri karşıladığını gösterdi.
Yeni enerji araçlarında sıvı soğutulmuş pil paketlerinin kullanılması çok olgundur ve enerji depolama sistemi sızıntı riski olmadan sabittir. Sıvı soğutulmuş kap sistemi, iç hava kanallarının tasarımını azaltır, harici bir bakım sistemini benimser, iç koridor alanına olan ihtiyacı ortadan kaldırır ve enerji yoğunluğunu en üst düzeye çıkarmak için büyük bir pil paketi tasarımı benimser. Toplam maliyet açısından, sıvı soğutmalı konteyner enerji depolama sisteminin daha fazla avantajı vardır. Enerji depolama sistemi için en önemli şey güvenliğini sağlamaktır ve yangın koruma sisteminin tasarımı çok önemlidir. Sistem, sistemin güvenli çalışmasını sağlamak için paket seviyesi yangın korumasını ve perfloroheksan ve su yangını korumasının sürekli bir baskılama şemasını benimser.