Tại sao quản lý nhiệt lại quan trọng đối với việc lưu trữ pin

Tại sao quản lý nhiệt lại quan trọng đối với việc lưu trữ pin

Tiện ích-Quản lý nhiệt của pin trên quy mô: Chiến lược kỹ thuật để giảm thiểu sự thoát nhiệt trong ESS thương mại

Hướng dẫn kỹ thuật về Hệ thống quản lý nhiệt pin (BTMS). Phân tích làm mát bằng chất lỏng, bộ đệm PCM, giám sát BMS và tác động ROI trên LCOE.

Hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS) quy mô lớn sử dụng hóa chất Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) phải đối mặt với tình trạng suy giảm hoạt động nghiêm trọng khi không quản lý được cấu hình nhiệt. Chu kỳ sạc và xả dòng điện cao tạo ra nhiệt bên trong đáng kể. Nếu năng lượng nhiệt này tích tụ, nó sẽ gây ra các điểm nóng cục bộ, tăng tốc độ suy giảm công suất, vi phạm các bảo đảm công suất tuyến tính và làm tăng nguy cơ thoát nhiệt thảm khốc. Đối với các nhà thầu Kỹ thuật, Mua sắm và Xây dựng (EPC) cũng như các nhà vận hành lưới điện, độ ổn định nhiệt kém dẫn đến phí bảo hiểm dự án cao hơn, thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến ​​và chi phí lưu trữ quy dẫn (LCOS) tăng cao.

Giảm thiểu những rủi ro hiệu suất này đòi hỏi kỹ thuật nhiệt mạnh mẽ. Hướng dẫn kỹ thuật này xem xét nguyên lý vật lý cốt lõi của quá trình tích tụ nhiệt ở cấp độ tế bào,-đánh giá các công nghệ làm mát chủ động và thụ động, đồng thời trình bày phương pháp có cấu trúc để duy trì tính đồng nhất về nhiệt độ của giá đỡ nhằm bảo vệ ROI trong vòng đời của hệ thống.

Tích hợp làm mát bằng chất lỏng chủ động và vật liệu PCM

Việc duy trì sự ổn định của hệ thống trên giá BESS yêu cầu quản lý các biến đổi nhiệt độ từ-đến{1}} ô (đồng bằng nhiệt độ hoặc △T). Khi △T vượt quá 3 độ trên một chuỗi, điện trở trong khác nhau giữa các tế bào, gây ra sự phân bố dòng điện không đồng đều và chu kỳ cân bằng công suất được tăng tốc. Các hệ thống tiên tiến giảm thiểu điều này thông qua phương pháp quản lý nhiệt kết hợp:

Bộ đệm nhiệt vật liệu thay đổi pha (PCM):Được tích hợp trực tiếp giữa các tế bào riêng lẻ, PCM tổng hợp sẽ hấp thụ nhiệt ẩn trong thời gian phóng điện cao điểm. Vật liệu thay đổi pha ở nhiệt độ đặt trước (thường là 35 độ đến 40 độ ), khóa nhiệt độ vỏ tế bào trong quá trình rút dòng điện-tốc độ cao và hoạt động như một hàng rào an toàn thụ động chống lại sự lan truyền của tế bào-đến-tế bào.

Kiểm soát nhiệt chủ động-tiêu thụ thấp:Tấm làm mát-chất lỏng sử dụng hỗn hợp nước-glycol chạy trực tiếp bên dưới hoặc giữa các mô-đun tế bào. Hệ thống này thay thế các thiết bị điều hòa-bắt buộc HVAC truyền thống. Vì chất lỏng có công suất nhiệt cao gấp bốn lần so với không khí nên hệ thống duy trì nhiệt độ tế bào lõi trong vùng hiệu suất cao nhất (20 độ đến 30 độ) đồng thời giảm mức tiêu thụ điện năng phụ trợ ký sinh lên tới 35%.

Quy định BTMS nhiệt độ-rộng:Máy nén biến tần-có tốc độ thay đổi và van giãn nở điện tử tự động điều chỉnh tốc độ dòng chất lỏng làm mát dựa trên nhiệt độ tế bào thời gian thực-, cho phép hệ thống hoạt động hiệu quả trong môi trường xung quanh từ -30 độ đến +55 độ .

Tiêu chuẩn ngành & tác động ROI

Phần cứng quản lý nhiệt phải đáp ứng các tiêu chuẩn kiểm tra an toàn nghiêm ngặt thay vì ước tính hiệu suất đơn giản. Các chứng nhận tiêu chuẩn chính về tuân thủ quốc tế là UL 9540A (Đánh giá khả năng lan truyền lửa thoát nhiệt) và IEC 62619.

Bảng bên dưới phác thảo các chỉ số hiệu suất của việc lắp đặt BESS không khí cưỡng bức-truyền thống so với các hệ thống làm mát bằng chất lỏng-tích hợp có tính năng điều khiển nhiệt chủ động và thụ động:

LCOE và tính toán hoàn vốn

Việc tích hợp làm mát bằng chất lỏng chủ động làm tăng CAPEX phần cứng hệ thống ban đầu khoảng 8% đến 11%. Tuy nhiên, việc giữ đồng bằng nhiệt độ tế bào dưới 3 độ sẽ duy trì khả năng duy trì công suất theo thời gian. Sự bảo vệ này làm giảm tốc độ suy giảm công suất hàng năm từ 2,4% xuống còn 1,5%.

Trong vòng đời hoạt động 15-năm, tài sản 10MWh sử dụng phương pháp này sẽ loại bỏ nhu cầu tăng cường pin sớm vào năm thứ 7. Kết hợp với hiệu suất khứ hồi (RTE) tăng 4% nhờ giảm mức sử dụng quạt phụ, hệ thống giảm LCOS tổng thể của dự án xuống 15% và rút ngắn thời gian hoàn vốn khoảng 16 tháng.

Tích hợp và tương thích hệ thống

BESS quy mô{0}}tiện ích đáng tin cậy yêu cầu tích hợp hoàn toàn trên lớp vật lý, hệ thống quản lý pin (BMS) và hệ thống chuyển đổi năng lượng (PCS). Các giao thức nhiệt này được tích hợp trực tiếp vào kiến ​​trúc [https://www.hemaosolarpv.com/energy-storage/] thương mại và công nghiệp của chúng tôi.

Master BMS xử lý đầu vào từ nhiệt điện trở NTC nằm trên mọi điểm kết nối di động. Nếu cụm ô vượt quá 45 độ, Master BMS sẽ kích hoạt bộ làm lạnh chất lỏng thông qua giao thức truyền thông CAN bus. Nếu nhiệt độ tiếp tục tăng đến ngưỡng tới hạn 55 độ, BMS sẽ kích hoạt tín hiệu cứng đến biến tần PCS, giảm dòng sạc hoặc dòng xả (giảm tải) để giảm nhiệt độ Joule bên trong (I²R) và bảo vệ tế bào khỏi stress nhiệt.

Kiểm soát chất lượng và tuân thủ toàn cầu

Để đảm bảo hoạt động đáng tin cậy trong các ứng dụng có-căng thẳng cao, các quy trình kiểm soát chất lượng tại nhà máy sản xuất phải được thực thi nghiêm ngặt:

Kiểm tra rò rỉ áp suất:Tấm làm mát chất lỏng phải trải qua thử nghiệm áp suất thủy tĩnh 500 kPa trong 24 giờ để đảm bảo không rò rỉ chất lỏng bên trong ngăn chứa pin.

Giám sát điện trở cách điện:Thử nghiệm cách ly điện áp cao-ở 2.500V DC xác minh rằng mạch chất lỏng làm mát vẫn được cách ly hoàn toàn với các cột điện.

Thử nghiệm chấp nhận tại nhà máy giai đoạn kép-(FAT):Mọi thùng chứa tích hợp đều trải qua các vòng mô phỏng ứng suất nhiệt đầy đủ trong các chu kỳ sạc-hiện tại cao trước khi đóng gói xuất khẩu.

Câu hỏi thường gặp

Câu hỏi 1: Hệ thống làm mát bằng chất lỏng-hoạt động ngăn chặn sự ngưng tụ bên trong như thế nào khi hoạt động ở các vùng ven biển có độ ẩm-cao?

Trả lời: Độ ẩm cao có thể gây ra sự ngưng tụ hơi ẩm trên các tấm làm mát nếu nhiệt độ chất lỏng giảm xuống dưới điểm sương xung quanh, gây ra nguy cơ đoản mạch điện. Để ngăn chặn điều này, BMS hoạt động liên tục theo dõi độ ẩm tương đối và nhiệt độ không khí bên trong thùng chứa. Thuật toán điều khiển tính toán-điểm sương theo thời gian thực và giữ nhiệt độ chất lỏng cao hơn nhiệt độ đó ít nhất 2 độ, ngăn chặn sự ngưng tụ trong khi vẫn duy trì khả năng làm mát tối ưu.

Câu hỏi 2: Hệ thống ngăn chặn và chữa cháy cụ thể nào cần phải tuân thủ các tiêu chuẩn NFPA 855 cho việc lắp đặt thương mại?

Đáp: Việc tuân thủ NFPA 855 yêu cầu phải có hệ thống an toàn nhiều{1}}cấp. Vỏ của chúng tôi có tính năng phát hiện sớm-khí-(chẳng hạn như cảm biến hydro và carbon monoxide) để cảnh báo cho người vận hành trước khi khói xuất hiện. Nếu hiện tượng thoát nhiệt xảy ra trong một mô-đun, hệ thống triệt tiêu khí Novec 1230 cục bộ sẽ làm ngập khoang để dập tắt ngọn lửa hở, trong khi hệ thống đường ống tràn nước tích hợp sẵn sàng làm lớp phòng thủ thứ cấp để cách ly các giá đỡ liền kề.

Câu hỏi 3: Các quy trình vận chuyển và xử lý để xuất khẩu các thùng chứa pin được làm mát bằng chất lỏng,-được làm đầy đủ để tránh hư hỏng cấu trúc là gì?

Trả lời: Việc vận chuyển các container BESS đông đúc sẽ khiến các bộ phận phải chịu rung động cấu trúc nghiêm trọng và va đập cơ học. Tất cả các giá pin bên trong đều được cố định bằng các giá đỡ-cách ly chống rung và các bu lông khóa kết cấu có độ bền kéo-cao. Các vòng làm mát bằng chất lỏng được xả hoàn toàn,-được làm sạch bằng chân không và được đổ đầy nitơ khô có áp suất ở mức 50 kPa. Áp suất này được theo dõi thông qua các đồng hồ đo bên ngoài trong quá trình vận chuyển để xác minh tính toàn vẹn của cấu trúc hệ thống khi đến địa điểm dự án.

Tư vấn kỹ thuật & CTA

Việc tối ưu hóa cấu trúc nhiệt của tài sản lưu trữ pin trong giai đoạn kỹ thuật sẽ ngăn chặn tình trạng suy giảm công suất sớm và đảm bảo tuân thủ-lâu dài các quy định an toàn quốc tế. Xiamen Hemao Industry cung cấp các giải pháp lưu trữ năng lượng làm mát bằng chất lỏng,-mật độ cao,{3}}được thiết kế riêng cho các hồ sơ tiện ích và C&I đòi hỏi khắt khe.

Hãy liên hệ với nhóm kỹ thuật của chúng tôi tại hemaosolarpv.com để có bố cục BESS 5MW/10MWh tùy chỉnh, phân tích mô phỏng nhiệt và báo giá BOM chi tiết trong vòng 48 giờ.