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全面认识液冷储能系统:大规模储能和长时储能代名词?

作者:任凯莉 来源:CNESA 发布时间:2022-05-25 浏览:

中国储能网讯:

统寿命提升13%

度电成本降低15%

运维时间节省30%以上

占地面积节省40%以上

功率密度提升100%

上述数据来自科华数能于5月20日发布的一款储能新品——科华数能S³液冷储能系统,系统由1500V储能电池、簇级控制器、液冷系统、安全防护系统、智能管理系统构成,具备Safe(主动安全)、Smart(智能高效)、Simple(精简灵活)三大核心优势。

储能进入规模化发展阶段后,液冷储能系统受到较多关注,那么到底液冷储能系统好在哪?在安全、效率、经济性方面表现如何?更适合哪种储能应用?为了更全面地了解液冷储能系统,中关村储能产业技术联盟与科华数能技术总经理曾春保进行了一次深入交流。

01、液冷系统是什么?

在介绍液冷系统之前,首先需要对储能系统进行一个简单认识。本文所称储能系统主要指电池储能系统,一般是由电池系统、PCS系统、BMS系统、监控系统等组成。其中电池系统由电池单体经过串并联组成,按照目前常见的40尺2.5MWh风冷储能集装箱计算,大约需要120Ah的电芯6510个,280Ah的电芯2790个,数千个电芯堆放在一起,需要控制其环境温度,否则会影响电池寿命甚至出现热失控进而带来火灾风险。

液冷系统就是针对电池进行温度管理的一种温控技术,我们比较熟悉的空调、电动汽车、数据中心都会用到温控技术。据曾春保介绍,风冷散热技术是从空调延伸过来的,液冷技术则是从电动汽车借鉴而来。目前储能领域温控技术主要包含风冷和液冷两种。风冷散热通过风扇将电芯产生的热量带到外部,液冷散热通过冷却液对流换热,可以对每一个电芯进行精准温度管理。储能系统最早普遍采用风冷技术,因为该技术结构简单、技术成熟、成本低廉,可实现快速交付部署,那么为何此时液冷储能受到更多的关注呢?

02、液冷储能应用而生

曾春保认为,如今液冷储能被越来越多的人关注并认可,除了其自身优势外,与当下的市场需求密不可分。

2021年中国储能市场进入真正意义上的规模化发展,据CNESA储能数据库显示,2021年中国共有70余个百兆瓦储能项目处于规划、建设中,且百兆瓦项目多为独立储能/共享储能形式。而建设独立储能/共享储能还面临着几大挑战:安全、效率和经济性,液冷储能的出现正好解决了上述难题。

更安全

随着储能项目建设规模的不断增大,电池单体容量和系统能量密度都随之提高,即使采用280Ah大容量电芯,建设百兆瓦的储能项目仍然需要十几万甚至几十万个电芯组合在一起,这将会产生更大的热量,对储能系统温控管理也提出更高要求。

据曾春保介绍,液冷储能技术门槛较高,因为它不是简单地系统散热,是通过冷却液对流直接对电芯散热,其难点也包括如何降低冷却液的泄露风险。科华数能为此做了大量工作,并提出主动安全设计理念,液冷储能系统采用三级防爆+三级消防+三重绝缘监测与保障,使之具备本体安全、设计安全、结构安全、系统安全、管理安全、消防安全六重安全设计,安全防范无遗漏。曾春保强调说,科华数能S³液冷储能系统的设计理念就是要保证极致安全,即使万一出现异常,也配置了多重手段将异常控制在最小范围。

更经济

储能系统集成设计除了安全,还要考虑到全生命周期的运行维护,从这个角度来说,液冷储能系统经济性更优。

储能系统运行产热大且散热不均,除危及电池储能系统安全外,还会影响电池寿命。科华数能通过簇级控制器和智能温控均衡控制技术,使得集装箱系统内部温差不超过5℃,任一pack之间温差不超过3℃,从而将系统寿命提升13%。

此外,随着百兆瓦储能项目的陆续投运,如何实时监控万级储能电芯运行状态成为不小的挑战。科华数能S³液冷储能系统采用智能3D云图AI技术,数据3D图像化可视,可以将现场情况远程实景化呈现,实现故障电池pack精准定位及预测,节省运维时间30%以上。

科华数能S³液冷储能系统采用标准的20尺3.44MWh集装箱解决方案,相较于传统风冷的40尺3.44MWh集装箱,功率密度提升100%,以配置10MW/20MWh的储能系统布局为例,采用液冷电池系统节省占地面积40%以上。此外,系统采用预制模块化设计,集成化程度高,厂内预制,无需现场安装调试。

综上,通过从电池寿命、施工、运维、占地面积几个角度的综合分析,科华数能S³液冷储能系统初始投资成本能降低2%以上。

更适合长时储能

从2021年到现在,全国各地陆续出台了多项储能配比的相关政策,其中涉及到两个指标,一个是功率占比,一个是储能时长,功率占比从5%到30%不等,储能时长从1h到4h不等。从目前规划中的独立储能/共享储能来看,其储能时长要求2h居多,但随着风电、光伏等新能源装机占比的不断提高,将从现在的26.7%提升到“十四五”末的50%以上,未来需要更多的储能来解决日内波动甚至多周灵活的问题,以及应对潜在的极端天气挑战。届时对储能的需求将达到并超过4-5h配置,所以长时储能在未来将成刚需,而这一趋势在国外已经显现。

在曾春保看来,4h电池储能系统如果继续采用风冷散热技术,很难想像其占地面积和安全状况,而液冷储能的价值将进一步得到凸显,更适合大规模和长时储能场景应用——。储能技术在合适的应用场景下,方可发挥其最大的优势。

总而言之,储能系统作为复杂的解决方案,需要对电化学、电力电子、电气、电网等环节都具备深入的了解,而液冷储能则进一步提升了技术门槛。曾春保也始终在思考,哪种类型企业更容易将上述领域全部融会贯通呢?答案是:科华数能。

科华深耕电力电子技术30多年,依托在UPS、数据中心等后备储能领域30余年的积累和在光伏等新能源领域十数年的沉淀,所以科华无论是对前端电池直流侧系统的整合,还是对后端连接电网参与调度以及获取辅助服务等收益有更深地理解,也正是基于对各环节的深度理解和融合,才创造了更优的储能系统。

03、科华数能再出发

随着新能源的快速发展,科华数据股份有限公司于2021年将其光伏、储能等新能源业务独立并成立了“厦门科华数能科技有限公司”,形成了科华数据与科华数能的科华“双子星”战略。

科华数能传承了科华30余年立足于电力电子转换核心技术的深厚沉淀,专注光伏、储能、微网、风电、综合能源服务等新能源业务,目前已在发电侧、电网侧、用电侧以及微网储能等领域进行了布局,拥有全系列、全场景储能解决方案。

谈及科华数能的核心优势,技术出身的曾春保感慨道:“领先的产品与技术是公司长期发展的核心竞争力”,始终坚持以技术创新为牵引,以技术创新为基因。科华自主培养的技术人才中有4位享受国务院特殊津贴待遇,这就包括了科华董事长、总裁以及总工程师等核心管理层。所以科华数能自我定位为“高可靠光储专家”,这也正是作为长期主义者的不懈追求。

在储能领域,科华数能打造了3000多个项目,全球储能累计装机规模超过2.6GW/3.8GWh。2021年公司储能解决方案助力深圳南山电厂实现了“储能黑启动”、“储能辅助调频”及“源荷储一体化”三位一体,是国内首例采用储能系统实现9E级机组黑启动的项目,填补了多项黑启动领域应用的国内空白;助力阜新风储项目顺利通过并网验收,该项目是国内首个实现“惯量支撑”+“一次调频”的飞轮储能应用;参与广东阳西火电厂26MW/13MWh储能调频项目,在该项目中科华数能克服了高温、高湿、高盐雾等恶劣环境问题,实现顺利并网及可靠运行……

曾春保表示,从1988年科华成立到2010年上市,从世纪之初探索储能微网应用到近年来得到行业的认同和赞许,科华数能在储能领域的探索从未止步。坚定不移地跟踪市场变化,始终不渝地布局研发力量和持之以恒地进行技术创新,不断实现技术突破。正是凭借着领先的技术优势和丰富的解决方案能力,科华数能为客户解决了一个又一个难题。

科华数能正青春,属于新能源的时代也才刚刚开始。科华数能S³液冷储能系统的发布将成为科华数能发展的新脚注,随着未来市场需求的不断变化,科华数能将以卓越的创新能力,持续为全球双碳目标贡献力量。

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关键字:液冷储能系统

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