Selectie van oplossingen voor energieopslag
Momenteel worden de energieopslagtechnologieën met een hoge technologische volwassenheid en brede toepassing gepompte opslag en elektrochemische energieopslag. Elektrochemische energieopslag maakt voornamelijk gebruik van lithiumbatterijtechnologie. Gezien factoren zoals kosteneffectiviteit, veiligheid, levensduur en volwassenheid van de industrie, zijn lithiumijzerfosfaatbatterijen momenteel de meest geschikte batterijen voor energieopslag. Hermische stroomopslagopslag geassisteerde frequentieregulering heeft een hoge vereisten voor de prestaties van energieopslagbatterijen, waaronder hoge snelheidskenmerken, hoge klimkenmerken, snelle responscapaciteit, sterke energie -efficiëntieverhouding, hoge temperatuurveiligheid en een lange levensduur van energieopslagtechnologie. Daarom wordt het voor thermische energieopslag gecombineerde frequentieregulatieprojecten aanbevolen om lithiumijzerfosfaatbatterijen te gebruiken. Vanuit het perspectief van de toepassingsscenario's van de side Energy -opslag van gebruikerszijde wordt ook aanbevolen om lithium -ijzerfosfaatbatterijen te gebruiken op basis van vereisten zoals piekscheren, vraagrespons en betrouwbaarheid van de voeding.
Batterijbranden worden voornamelijk veroorzaakt door thermische wegloper van de batterij, die voornamelijk te wijten is aan interne kortsluitingen. De belangrijkste oorzaken van interne kort circuits zijn mechanisch misbruik, elektrisch misbruik en thermisch misbruik. De manier om met thermisch misbruik om te gaan, is door een goed thermisch managementontwerp aan te nemen.
Vloeistofkoeltechnologie maakt gebruik van vloeibare convectiewarmteoverdracht om de door de batterij gegenereerde warmte te verwijderen en de temperatuur te verlagen. Het risico op vloeibare lekkage bij vloeistofkoeling kan worden vermeden door structureel ontwerp. De efficiëntie van vloeistofkoeling is hoger dan die van luchtkoeling en de temperatuurverschilregeling van vloeistofkoeling is beter dan die van luchtkoeling. De vloeistoftemperatuur en stroomregeling van vloeistofkoeling is eenvoudiger dan die van luchtkoeling, en de levensduur van de batterij met vloeistofkoeling is langer. Gezien de totale kosten, hebben vloeibare koelsystemen meer voordelen dan luchtkoelsystemen. Tegelijkertijd zijn veiligheidsproblemen in energieopslagcentrales prominent en worden vloeistofkoelingsenergiesystemen geleidelijk gepromoot en toegepast.
Lithium -opslagsysteem met vloeistof gekoeld lithiumbatterijen
Het lithiumbatterij -opslagsysteem bestaat uit een batterijcompartiment en een elektrisch compartiment. Het batterijcompartiment bestaat uit batterijclusters, vloeistofkoelsystemen, brandbeveiligingssystemen, combinatiekasten, distributieboxen, enz. Het elektrische compartiment bestaat uit omvormers (pc's), transformatoren, controlekasten, ringhoofdeenheden, AC -distributiekasten, airconditioning, etc. biedt een gedetailleerde beschrijving van het ontwerp en de ontwikkeling van de batterijcompartment, terwijl de beschrijving van de elektrische compartment is weggelaten. Het hele ontwerpproces van het opslagsysteem voor lithiumbatterijen omvat batterij, batterijrek en batterijcontainer, zoals weergegeven in de figuur.
Het energieopslagsysteem maakt gebruik van Eve Energy Square aluminium shell lithium ijzerfosfaat LF280K batterijcellen (3,2 V/280 AH). De serie parallelle verbinding van het batterij is 1P48S en elk batterijpakket heeft 48 LF280K batterijcellen met een capaciteit van 43,008 kW · h. Het batterijsysteem bestaat uit 8 batterijclusters die parallel zijn aangesloten, waarbij elk cluster bestaat uit 8 batterijpakketten in serie. Het energieopslagsysteem heeft een capaciteit van 2,75 mW · u en een nominale spanning van 1228,8 V. Het batterijcompartiment van het energieopslagsysteem is een standaard 20 voet hoge container (6,058 mx 2.438 mx 2.896 m) met functies zoals waterdichtheid, isolatie, corrosiepreventie, brandweer, schuurblokkering, schokweerstand, schokweerstand, en UV -bescherming. Het beschermingsniveau is IP54. Om overladen en overdrijven van batterijen te voorkomen, laad- en ontladingsbeheer van batterijen te realiseren en een stabiele en betrouwbare werking van het batterijsysteem te garanderen, moet het systeem worden uitgerust met een batterijbeheersysteem (BMS) en moeten beschermende hardware worden uitgerust met relais, circuitonderbrekers, stappen, etc.
Ontwerp van energieopslag thermisch beheer
Ontwerp van het thermische beheersysteem
Het vloeistofkoel- en verwarmingsbeheersysteem bestaat uit vloeistofkoelplaten, vloeistofkoelunits, vloeistofkoelpijpleidingen, bedrading met hoge en lage spanning en koelvloeistof. Wat betreft de kwestie van lekkage voor het koelen van vloeistoffen, worden de volgende maatregelen genomen. Ten eerste hanteert het vloeistofkoelverbinding een lekbestendige koelpijplijn van de autodistratie, een snelle plugverbinding, die ervoor kan zorgen dat het risico op vloeibare lekkage wordt geminimaliseerd tijdens de werking van het energieopslagsysteem. Ten tweede moet een vloeistofniveau -sensor worden geïnstalleerd in de uitbreidingstank van de vloeistofkoelunit. Als er lekkage is, klinkt de vloeistofkoelunit een alarm. Ten derde is het beveiligingsniveau van het ontwerp van het batterij IP67, zodat er geen invloed op het systeem heeft in geval van lekkage. De vloeistofkoelplaat van het batterij is gemaakt van aluminiumlegering die afsterft en geïntegreerd is met de functies van de basis en vloeistofkoelplaat. De vloeistofkoelplaat en de afdichtingsdeksel zijn verbonden door wrijvingsrappellassen; Tegelijkertijd zal de vloeistofkoelplaat ook luchtdichtheidstesten ondergaan om goede afdichtingsprestaties te garanderen. De vloeibare koelplaat van de batterij pakt een "serpentijn" stroomkanaal aan en de koelvloeistof gebruikt 50% water per massa en 50% ethyleenglycol per massa. Het vloeibare koelsysteem gebruikt een bepaalde thermische beheerstrategie om de batterij te koelen of te verwarmen wanneer het koelmiddel door de vloeistofkoelplaat stroomt.
Vloeibare koelunits hebben koel-, verwarmings- en ontvochtigingsfuncties en de strategie en werkmodus van het thermische beheersysteem voor vloeistofkoelunits zijn nauw verwant. In de tekst verwijst Tmax naar de hoogste temperatuur van de batterij; TVAG verwijst naar de gemiddelde temperatuur van de batterij; Tmin verwijst naar de laagste temperatuur van de batterij.
Wanneer tmax groter dan of gelijk is aan 28 graden en tvag groter dan of gelijk aan 25 graden, komt de vloeistofkoelunit de koelmodus binnen, wordt de compressor ingeschakeld en wordt de hoge temperatuur en hoge drukkoelmiddel uit de compressor ontslagen en komt de condensor binnen voor condensatie. Na het vrijgeven van warmte en afkoeling, wordt het door de expansieklep door de expansieklep vrijgelaten en komt het vervolgens de verdamper binnen om warmte uit te wisselen met de koelvloeistof. Het koelmiddel absorbeert warmte en verdampt in de verdamper voordat het terug stroomt naar de zuighaven van de compressor, waardoor een koelcyclus wordt voltooid. Op dit moment wordt de waterpomp in de waterweg ingeschakeld, wordt de PTC -verwarming niet ingeschakeld en wordt de koelvloeistof gekoeld in de plaatverdamper en komt het de vloeistofkoelplaat van de batterij binnen om de batterij te koelen en het vuur te verwijderen, waardoor het doel wordt bereikt om de batterij te koelen. Wanneer tmax kleiner dan of gelijk is aan 25 graden en tvag kleiner dan of gelijk aan 22 graden, stop dan de koelmodus.
Wanneer tmin kleiner is dan of gelijk aan 12 graden en tvag kleiner dan of gelijk aan 15 graden, komt de vloeistofkoelunit de verwarmingsmodus in, wordt de compressor uitgeschakeld, de waterpomp en PTC -kachel worden ingeschakeld en de koelvloeistof wordt verwarmd door de PTC -verwarming en komt de batterijkoelplaat binnen om de batterij te verwarmen. Deze modus is geschikt voor situaties waarin de batterijtemperatuur te laag is en verwarming vereist is. Stop de verwarmingsmodus wanneer tmin groter is dan of gelijk aan 20 graden en tvag groter dan of gelijk aan 23 graden.
Wanneer de inlaattemperatuur kleiner is dan of gelijk is aan 12 graden, komt de vloeistofkoelunit de zelfcirculatiemodus in, wordt de compressor, ventilator, PTC -verwarming uitgeschakeld en wordt de waterpomp ingeschakeld, waardoor de koelvloeistof herhaaldelijk in de batterijkoelplaat en het apparaat kan circuleren, waardoor het vuur in het batterijpakket wordt uitgevoerd. Wanneer de vochtigheid in de container hoger is dan de dauwpunttemperatuur bij de overeenkomstige temperatuur, activeert de vloeistofkoelunit de ontvochtigingsmodus.
Energieopslag brandbeveiligingssysteem
Het brandbeveiligingssysteem gebruikt elke batterijpakket als de minimale beschermingseenheid en hanteert een nieuwe brandweerblijvende technologieoplossing van gas-vloeistof tweefasen verstoorde brandweer. Het maakt gezamenlijk gebruik van zuigdetectoren, brandbare gasdetectoren en temperatuur- en rookdetectoren om de gehele energieopslagbox in realtime volledig te controleren en te detecteren. Onder hen bewaakt de inspiratoire detector en beschermt de gehele batterijkast van de cluster in eenheden van batterijclusters, de brandbare gasdetector bewaakt en beschermt de batterijen, en de temperatuur- en rookdetector bewaakt en beschermt het elektrische compartiment.
Wanneer een batterijpakket een thermisch weggelopen vuur ervaart, detecteert de detector het vuur en opent de partitieregelklep van het batterijcluster. Tegelijkertijd wordt de brandinformatie overgedragen aan de brandweerhost via de CAN -bus. Het geluids- en lichte alarm is ingeschakeld, het uitlaatsysteem is ingeschakeld en de onderdrukkingshost begint uit te voeren. Het brandweermiddel wordt door de pijpleiding en de partitieregelklep naar het gas-vloeistof tweefasige mondstuk getransporteerd. De brandweermiddel wordt door het mondstuk getomiseerd en vervolgens in het interieur van de batterij gespoten om koel- en brandblakkende functies te implementeren.
De energieopslagbrandonderdrukking host gebruikt perfluorhexaan als het belangrijkste brandblusagent om vroege branden in de energieopslagkast te blussen, te onderdrukken en te voorkomen. Zodra het vuur te groot is, moet de brandweermiddel lange tijd worden gespoten. Nadat de ingebouwde perfluorohexaan brandweermiddel in de gastheer is opgebruikt, zal het systeem automatisch het brandwaterwateraanvullen om continu spuiten op de lange termijn te bereiken, de brandmeising te onderdrukken en de batterij af te koelen.
Testverificatie
Het vloeistofkoelde container -energieopslagsysteem ondergaat een 0. 5c laadtest bij een omgevingstemperatuur van 25 graden, en de BMS registreert de temperatuurveranderingen van elke batterij. Aan het einde van het opladen is de oppervlaktetemperatuur van de batterijcellen in het batterijpakket minder dan 35 graden, met een temperatuurstijging van minder dan 10 graden. Gedurende het gehele laadproces is de laagste temperatuur op het monitoringpunt 32,5 graden, en de hoogste temperatuur is 34,8 graden, met een temperatuurverschil van minder dan 2,3 graden, zoals weergegeven in figuur 2. Uit de experimentele resultaten in figuur 2, is te zien dat de temperatuurstijging van containers met vloeibare gekoelde containers veel kleiner is dan het temperatuurverschil van luchtgekoelde containers. Over het algemeen bereikt het temperatuurverschil van luchtgekoelde containers de graad van 5-8, die effectief de temperatuurconsistentie van het gehele energieopslagsysteem kan bevorderen en de bedrijfsleven van het systeem kan verlengen.
Conclusie
Het project ontwierp een 20 voet vloeistofgekoeld container -energieopslagsysteem, inclusief systeemtheoretisch ontwerp, ontwerp van thermisch beheer, ontwerp van brandbeveiliging, enz. Ten slotte toonde experimentele verificatie aan dat de temperatuurconsistentie van het energieopslagsysteem goed was en dat de temperatuurstijging aan de vereisten voldeed.
Het gebruik van vloeistofgekoelde batterijen in nieuwe energievoertuigen is erg volwassen en het energieopslagsysteem is stationair zonder het risico op lekkage. Het vloeistofgekoelde containersysteem vermindert het ontwerp van interne luchtkanalen, neemt een extern onderhoudssysteem aan, elimineert de behoefte aan interne gangruimte en hanteert een groot ontwerp van de batterij om de energiedichtheid te maximaliseren. Wat de totale kosten betreft, heeft het opslagsysteem voor het opslaan van vloeistof gekoelde container meer voordelen. Het belangrijkste voor het energieopslagsysteem is om de veiligheid ervan te waarborgen en het ontwerp van het brandbeveiligingssysteem is cruciaal. Het systeem hanteert pack -niveau brandbeveiliging en een continu onderdrukkingschema van perfluorhexaan en waterbrandbescherming om de veilige werking van het systeem te waarborgen.