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直击储能大会|双一力储能张磊:锂电储能液冷和风冷技术优劣势分析及应用场景探讨

作者:中国储能网新闻中心 来源:数字储能网 发布时间:2022-10-12 浏览:

中国储能网讯:9月7—9日,由工业和信息化部节能与综合利用司、国家能源局能源节约和科技装备司、浙江省能源局联合指导,中国化学与物理电源行业协会联合232余家机构共同支持的第十二届中国国际储能大会在杭州洲际酒店召开。本次大会由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会、中国科学院电工研究所储能技术组和中国储能网联合承办。

大会以"共创储能新价值,共建市场新格局"为主题,聚焦新型储能安全持续发展,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续政策机制、资本市场、新型储能系统集成技术、供应链体系、商业模式、标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和深化应用。

来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的913家产业链企业,3317位嘉宾参加了本届大会,其中154家企业展示了储能产品,可谓盛装出席,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。

大会组委会邀请双一力(宁波)电池有限公司系统集成总监张磊做《锂电储能液冷和风冷技术优劣势分析及应用场景探讨》主题报告。以下为发言主要内容:

张磊:各位专家、各位同仁,很高兴今天有这个机会跟大家分享一下双一力在系统集成以及风冷液冷方面的一些成果。

大家知道随着近年来电动车领域的快速发展,带动了液冷技术在储能方面的应用,随着储能的快速发展,到底是风冷还是液冷技术路线我们也针对这块做了一些研究和对比。这是一个风冷与液冷的对比,我们在不同换热系数下对换热量与流量之间做一个对比,可以看到这个图,在不同的流量下,换热量在风冷和液冷有明显的差异,风冷在150到200之间,液冷可以轻松在比较低的流量下就可以达到500。

这里换一个角度给大家看风冷和液冷的简单的对比,这是在不同的换热系数的调节下,我们对换热量进行对比。我们看左边,通过增加换热系数并不能带来有效的换热量的增加。相对来说,液冷区域就非常明显,基本是一个线性增加的关系。通过这个简单的对比可以看到,对于一些换热量要求特别大的应用场景,液冷显然有先天优势。

这里跟大家分享一下双一力的一些系统集成的设计。综合对于风冷技术路线以及现在大电芯的应用条件下,双一力选择了一个小模组,对于风冷采用小模组的大电芯的设计,综合对于系统集成的性价比和技术综合考量的选择。我们在每个PACK下面都配有一个独立的风扇,确保风冷的设计可以冷却到每个电芯的多个面,通过仿真大家可以看到,可以有效地把风冷的系统控制到5摄氏度左右。这是我们对液冷产品的设计,通过自主开发的微流道的液冷板的设计,以及综合对于不同PACK之间的流量的分配,目前可以有效地把液冷PACK温差控制到3度以内,同时也可以大大提高液冷系统的使用寿命。

这里对风冷和液冷做一个综合的对比。从前面的对比来看,我们换热效率还是系统的均温来看,液冷有它的优势。目前大多数的应用都是在电芯的底部布局了液冷板,对于一些大电芯的设计,单体电芯在底部和顶部有一定的温差,这是液冷需要解决的问题,也是下一步研究的方向。

在能耗和噪音方面,没有争议,因为液冷换热效率高,以及没有相关的噪音,能耗和噪音方面液冷是更优的。基于风冷多年的应用各种器件、设备都很成熟,所以在可靠性和维护便利性方面风冷是更优的。

风冷和液冷的应用场景

这是对储能的应用做一个简单的分类。从工商业到微电网以及到发电侧、电网侧的应用。工商业和微电网通常是小规模和分布式的储能为主,也是为两小时或者更长时长的应用,这种场景下对系统的稳定性还有可维护性有更高的要求,所以目前在这块市场我们基本以风冷应用为主,接下来也会有对应的解决方案介绍给大家。

在发电侧通常是配合光伏和储能的应用,也是通常以两小时4小时以及更长时长的应用为主。在这个应用领域目前还是以风冷为主,但是随着液冷技术的稳定性、可靠性越来越成熟,我们相信液冷在这块的优势也会展现出来。在电网侧因为需要有高倍率的应用需求,预期也是以液冷为主。

双一力在全系列的应用领域都有完善的解决方案。从电网侧1C的应用解决方案,到发电侧的大型的储能的解决方案以及到工商业的模块风冷的方案,在全系列的应用方面双一力都有完整的布局。

双一力风冷和液冷产品

这是我们目前基于风冷的40尺的设计,目前基于在4小时的应用可以做到单体集装箱5.48兆瓦时的容量,在0.5C的应用下也可以做到4.8兆瓦时,整个系统具备了全系列的消防安全的设计,包括水消防,包括气体灭火,以及各类保护设计。这是我们一个灵活配置的工商业系统,目前的方案可以从一百千瓦一直到兆瓦级的应用,通过模块化的设计,增加减少电池柜的数量做一个灵活组合,非常适合工商业的各种需求,从酒店以及到学校甚至到医院的应用,目前都是通过灵活配置来满足工商业的需求。

这是基于发电侧的低备率应用的模块化设计,通过我们的灵活组合,目前模块化的电池柜可以最大并联20台,达到6.8兆瓦时,同时也可以实现从2小时到4小时的应用。这是一个风冷的设计,通过这个模块化的设计还有一个非常先进的设计理念,所有之间在直流侧汇流不需要有任何地下走线或者外部接线,全部通过专利设计的直流的连接通道,目前这块产品已经在海外实现过G瓦时的发货,受到海外业主的欢迎,因为大大解决了客户在现场接线或者人工施工地下走线的难点。

这是双一力开发的液冷的模块化的设计。这款产品也是可以实现最大10台柜子的并联,并联的功率可以达到3.4兆瓦。这是一个20尺液冷的设计,目前最新的设计可以达到3.4兆瓦的1C的应用。

双一力储能公司是从2018年成立的,到现在已经是具备四年多的集成经验。同时借助于来自日本的锂电领域的技术,我们已经有16年的锂电池电芯的研发经验,同时目前在天津加上宁波团队,有两百多人的研发团队,以及5G瓦时的从电芯到系统的集成能力。

双一力是东方日升下面的一个全资子公司,在2018年东方日升收购了天津双一力,这是来自日本一个子公司,继承了来自日本的三元技术,当然基于三元的成本问题,目前双一力主营业务在系统集成领域。从18年成立到现在,到去年2021年已经实现了600多兆瓦时的销售量,今年预期会超过2G瓦时的发货量。

也是基于东方日升良好的全球布局,目前双一力在全球都实现了全球的销售网络和服务网络。在系统集成方面,双一力从电力系统应用端一直到产品设计应力仿真以及各种模型的分析都可以提供详尽的设计研究和数据支撑。经过我们的综合测算加上一些先进的制造工艺以及高效的设备、高效的转化效率,目前可以实现综合效益达到90%的系统效益。这是我们从热设计以及到热仿真到高温严苛设计都可以实现综合从电芯一直到系统级别的详细的设计。所有的双一力的系统都是经过了严苛的认证,从UL1973, UL9540A以及IEC62619的设计,这也是双一力储能在海外的发货量远高于国内的发货量,每款产品都经过了最严苛的考验,从电芯到储能系统每个级别都满足认证的要求。

案例分享

下面跟各位同仁分享一下我们过去的项目。这是我们在宁夏做的200兆瓦400兆瓦时的项目,也是液冷技术大规模应用的最新的案例。下面是预制舱基于风冷比利时116兆瓦时的应用。这是模块化的在电网侧的应用,为美国北卡提供40兆瓦109兆瓦时的辅助服务的能量搬运的功能。同时在加州我们配合加州的新能源电站也做了25兆瓦118兆瓦时储能项目。这是去年在加州做的4小时的47兆瓦时的项目,加上湖南一个共享储能的100兆瓦时的项目,这也是去年在波兰做的一个调频项目。还有去年山东一个10兆瓦时的项目。

感谢大家!

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关键字:液冷 风冷 储能

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