エネルギー貯蔵ソリューションの選択
現在、高い技術の成熟度と幅広い用途を持つエネルギー貯蔵技術は、貯蔵された貯蔵と電気化学エネルギー貯蔵です。電気化学エネルギー貯蔵は、主にリチウムバッテリー技術を利用しています。費用対効果、安全性、サービス生活、産業の成熟度などの要因を考慮すると、リチウムリン酸塩バッテリーは現在、エネルギー貯蔵に最も適したバッテリーです。熱電力エネルギー貯蔵補助周波数レギュレーションは、高速度の特性、高い登山特性、高速応答能力、強力なエネルギー効率比、高温安全性、エネルギー貯蔵技術の長寿命など、エネルギー貯蔵バッテリーのパフォーマンスに高い要件を持っています。したがって、熱電力エネルギー貯蔵の組み合わせた周波数規制プロジェクトの場合、リチウム鉄リン酸バッテリーを使用することをお勧めします。ユーザーサイドエネルギー貯蔵アプリケーションのシナリオの観点から、ピークシェービング、需要応答、電源の信頼性などの要件に基づいて、リチウム鉄リン酸塩バッテリーを使用することもお勧めします。
バッテリー火災は、主にバッテリーの熱暴走によって引き起こされます。これは、主に内部短絡によるものです。内部短絡の主な原因には、機械的乱用、電気乱用、熱乱用が含まれます。熱乱用に対処する方法は、優れた熱管理設計を採用することです。
液体冷却技術は、液体対流熱伝達を使用して、バッテリーによって発生した熱を除去し、温度を下げます。液体冷却における液体漏れのリスクは、構造設計によって回避できます。液体冷却の効率は、空気冷却の効率よりも高く、液体冷却の温度差制御は、空気冷却の温度制御よりも優れています。液体冷却の流体温度とフロー制御は、空気冷却の温度よりも簡単であり、液体冷却を使用したバッテリー寿命は長くなります。全体的なコストを考慮すると、液体冷却システムには、空冷システムよりも多くの利点があります。同時に、エネルギー貯蔵発電所の安全性の問題が顕著であり、液体冷却エネルギー貯蔵システムが徐々に促進され、適用されています。
液体冷却リチウムバッテリーエネルギー貯蔵システム
リチウムバッテリーエネルギー貯蔵システムは、バッテリーコンパートメントと電気コンパートメントで構成されています。バッテリーコンパートメントは、バッテリークラスター、液体冷却システム、防火システム、コンバイナーキャビネット、流通ボックスなどで構成されています。電気コンパートメントは、インバーター（PCS）、変圧器、コントロールキャビネット、リングメインユニット、AC配布キャビネット、エアコンなどで構成されています。リチウムバッテリーエネルギー貯蔵システムの設計プロセス全体には、図に示すように、バッテリーパック、バッテリーラック、バッテリー容器が含まれています。
エネルギー貯蔵システムは、イブエネルギー四角アルミニウムシェルリチウムリン酸鉄LF280Kバッテリーセル（3.2 V/280 AH）を使用しています。バッテリーパックのシリーズパラレル接続は1P48Sであり、各バッテリーパックには48 LF280Kバッテリーセルがあり、容量は43.008 kW・hです。バッテリーシステムは、並行して接続された8つのバッテリークラスターで構成され、各クラスターは直列に接続された8つのバッテリーパックで構成されています。エネルギー貯蔵システムの容量は2.75 MW・Hと定格電圧1228.8 Vです。エネルギー貯蔵システムのバッテリーコンパートメントは、防水、掘削、腐食防止、火災、砂の遮断、耐衝撃性、UV保護などの機能を備えた標準的な20フィートの高さのコンテナ（6.058 mx 2.438 mx 2.896 m）です。その保護レベルはIP54です。バッテリーの過充電と過充電を防ぎ、バッテリーの充電と排出管理を達成し、バッテリーシステムの安定した信頼性のある動作を確保するために、システムにはバッテリー管理システム（BMS）を装備する必要があり、保護ハードウェアにリレー、回路ブレーカー、ヒューズなどを装備する必要があります。
エネルギー貯蔵熱管理設計
熱管理システムの設計
液体冷却および暖房管理システムは、液体冷却プレート、液体冷却ユニット、液体冷却パイプライン、高電圧ワイヤーハーネス、および冷却剤で構成されています。液体冷却漏れの問題に関して、以下の測定が行われます。第一に、液体冷却ジョイントは、自動車グレードのリークプルーフ冷却パイプラインクイックプラグジョイントを採用しています。第二に、液体冷却ユニットの膨張タンクに液体レベルセンサーを設置する必要があります。漏れがある場合、液体冷却ユニットはアラームを鳴らします。第三に、バッテリーパック設計の保護レベルはIP67であり、漏れの場合にシステムに影響がないことを保証します。バッテリーパックの液体冷却プレートは、アルミニウム合金ダイカストで作られており、ベースと液体冷却プレートの機能と統合されています。液体冷却プレートとシーリングカバープレートは、摩擦攪拌溶接によって接続されています。同時に、液体冷却プレートは、良好なシーリングパフォーマンスを確保するために、気密性テストも受けます。バッテリーパックの液体冷却プレートは「蛇紋岩」フローチャネルを採用し、クーラントは質量で50％の水と質量で50％エチレングリコールを使用します。液体冷却システムは、特定の熱管理戦略を使用して、冷却液が液体冷却プレートを流れると、バッテリーパックを冷却または加熱します。
液体冷却ユニットには冷却、暖房、除湿機能があり、液体冷却ユニットの熱管理システムの戦略と作業モードは密接に関連しています。テキストでは、TMAXはバッテリーの最高温度を指します。 TVAGは、バッテリーの平均温度を指します。 TMINは、バッテリーの最低温度を指します。
28度以上のTMAXおよび25度以上のTVAGが25度以上の場合、液体冷却ユニットが冷蔵モードに入り、コンプレッサーがオンになり、高温および高圧冷媒がコンプレッサーから排出され、コンデンサーに凝縮されます。熱と冷却を放出した後、膨張バルブを介して旋回して抑制され、蒸発器に入り、クーラントと熱を交換します。冷媒は熱を吸収し、蒸発器で蒸発させてから、コンプレッサー吸引ポートに戻り、冷蔵サイクルを完了します。この時点で、水路の水ポンプがオンになり、PTCヒーターがオンになり、クーラントがプレート蒸発器で冷却され、バッテリーパックの液体冷却プレートに入り、バッテリーを冷却して熱を除去するため、バッテリーを冷却する目的を達成します。 Tmaxが25度以下で22度以下の場合、22度以下の場合、冷却モードを停止します。
12度以下のTMINおよび15度以下のTVAGが15度以下の場合、液体冷却ユニットは加熱モードに入り、コンプレッサーがオフになり、ウォーターポンプとPTCヒーターがオンになり、クーラントがPTCヒーターによって加熱され、バッテリー冷却プレートに入り、バッテリーを加熱します。このモードは、バッテリーの温度が低すぎて加熱が必要な状況に適しています。 TMINが20度以上の場合は、23度以上のTVAGの場合は、加熱モードを停止します。
入口温度が12度以下の場合、液体冷却ユニットは自己循環モードに入り、コンプレッサー、ファン、PTCヒーターがオフになり、ウォーターポンプがオンになり、クーラントがバッテリー冷却プレートとユニットで繰り返し循環し、バッテリーパックの熱を実行します。容器内の湿度が対応する温度での露点温度よりも高い場合、液体冷却ユニットは除湿モードを活性化します。
エネルギー貯蔵防火システム
防火システムは、各バッテリーパックを最小保護ユニットとして使用し、ガス液体2相霧化した消火剤の新しい消火技術ソリューションを採用しています。吸引検出器、可燃性ガス検出器、温度および煙探知器を共同で使用して、エネルギー貯蔵ボックス全体をリアルタイムで包括的に監視および検出します。その中で、吸気検出器は、バッテリークラスターのユニットのクラスターバッテリーボックス全体を監視および保護し、可燃性ガス検出器のモニターとバッテリーを保護し、温度と煙探知器は電気コンパートメントを監視および保護します。
バッテリーパックが熱暴走火を発すると、検出器は火を検出し、バッテリークラスターのパーティション制御バルブを開きます。同時に、火災情報は缶バスを介して消防抑制の宿主に送信されます。音と軽いアラームがオンになり、排気システムがオンになり、抑制ホストが出力を開始します。消火剤は、パイプラインとパーティション制御バルブを介してガス液体2相ノズルに運ばれます。消火剤はノズルを介して霧化され、バッテリーパックの内部にスプレーして、冷却と消火機能を実装します。
エネルギー貯蔵抑制ホストは、エネルギー貯蔵キャビネットの早期火災を消滅、抑制、および防止するための主要な火災消滅剤としてPerfluorohexaneを使用します。火災が大きすぎると、消火剤を長時間散布する必要があります。宿主内の組み込みのPerfluorohexane消火剤が使用された後、システムは自動的に消火栓を補充して、長期連続噴霧を実現し、火災の再発現を抑制し、バッテリーを冷却します。
テスト検証
液体冷却容器エネルギー貯蔵システムは、周囲温度25度で{0。5c充電テストを受け、BMSは各バッテリーパックの温度変化を記録します。充電の終わりに、バッテリーパック内のバッテリーセルの表面温度は35度未満で、温度上昇は10度未満です。充電プロセス全体を通して、監視ポイントでの最低温度は32.5度であり、最高温度は34.8度であり、図2に示すように温度差は2.3度未満です。図2の実験結果から、液体冷却容器の温度上昇は、空軍容器の温度差よりもはるかに少ないことがわかります。一般に、空冷容器の温度差は{5-8程度に到達し、エネルギー貯蔵システム全体の温度一貫性を効果的に促進し、システムの動作寿命を延長します。
結論
このプロジェクトは、システムの理論的設計、熱管理設計、防火設計など、20フィートの液体冷却容器エネルギー貯蔵システムを設計しました。最後に、実験的検証により、エネルギー貯蔵システムの温度一貫性が良好であり、温度上昇が要件を満たしていることが示されました。
新しいエネルギー車両での液体冷却バッテリーパックの使用は非常に成熟しており、エネルギー貯蔵システムは漏れのリスクなしに静止しています。液体冷却容器システムは、内部空気ダクトの設計を削減し、外部メンテナンスシステムを採用し、内部廊下スペースの必要性を排除し、大きなバッテリーパック設計を採用してエネルギー密度を最大化します。全体的なコストに関しては、液体冷却容器エネルギー貯蔵システムにはより多くの利点があります。エネルギー貯蔵システムにとって最も重要なことは、その安全性を確保することであり、防火システムの設計が重要です。このシステムは、システムの安全な動作を確保するために、パックレベルの火災保護とパーフルオロヘキサンと水防止の継続的な抑制スキームを採用しています。