目前,我國(guó)鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的冷卻技術(shù)主要是風(fēng)冷和液冷。液冷因其高效、節(jié)能等因素,吸引企業(yè)紛紛涌入賽道。自從2022年5月,廈門科華數(shù)能科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“科華數(shù)能”)率先發(fā)布液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)后,近期南都電源等不少企業(yè)均發(fā)布新一代液冷系統(tǒng)。那么,我國(guó)液冷儲(chǔ)能行業(yè)應(yīng)用情況如何?企業(yè)緣何跑步入局液冷領(lǐng)域?液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展前景如何?圍繞上述問(wèn)題,記者專訪了為國(guó)內(nèi)首個(gè)百兆瓦級(jí)電力電子化液冷儲(chǔ)能項(xiàng)目提供技術(shù)支撐的科華數(shù)能技術(shù)中心總經(jīng)理曾春保。
液冷技術(shù)是熱門研究方向
記者:從去年開(kāi)始,寧德時(shí)代、遠(yuǎn)景能源、陽(yáng)光電源等諸多企業(yè)均推出了液冷儲(chǔ)能產(chǎn)品,您覺(jué)得企業(yè)為何積極布局液冷儲(chǔ)能?
曾春保:最近一年,液冷技術(shù)尤為火爆,吸引了眾多研究?jī)?chǔ)能的企業(yè)。液冷系統(tǒng),可謂是目前電池?zé)峁芾淼臒衢T研究方向。液冷技術(shù)是利用冷卻液高效散熱方式,通過(guò)循環(huán)帶走電池系統(tǒng)熱量,實(shí)現(xiàn)電池包的最佳工作溫度條件。液冷技術(shù)具有導(dǎo)熱率高、散熱更均勻、能耗較低、占地面積少等優(yōu)勢(shì)。
液冷儲(chǔ)能最大特點(diǎn)是冷卻能力強(qiáng),通過(guò)冷卻液對(duì)流直接對(duì)電芯散熱,不受外界條件影響,對(duì)溫度的控制更精確。液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅更安全、經(jīng)濟(jì),而且更適合大容量?jī)?chǔ)能。相較于傳統(tǒng)風(fēng)冷集裝箱,能量密度可提升100%,節(jié)省占地面積40%以上。液冷系統(tǒng)比風(fēng)冷系統(tǒng)可節(jié)能30%左右,可保障電芯溫度更低、溫度均勻性更好,有效延長(zhǎng)電池壽命,降低經(jīng)濟(jì)投入,縮短回本年限。
基于上述優(yōu)點(diǎn),企業(yè)跑步進(jìn)入液冷儲(chǔ)能賽道,液冷或?qū)⑹俏磥?lái)儲(chǔ)能裝置核心的冷卻方式。
記者:您剛才提到液冷系統(tǒng)比風(fēng)冷系統(tǒng)優(yōu)越,到底好在哪里?
曾春保:目前,鋰電池機(jī)組主流的熱管理方式有兩種:風(fēng)冷和液冷。風(fēng)冷系統(tǒng)簡(jiǎn)單、制造成本低、便于安裝,可實(shí)現(xiàn)快速交付部署。不過(guò),風(fēng)冷系統(tǒng)體積較大,受外部環(huán)境影響較大,電芯散熱溫差大,在系統(tǒng)安全、效率和經(jīng)濟(jì)性方面存在不少難題。液冷儲(chǔ)能正好解決了上述難題。
儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)的規(guī)模愈來(lái)愈大,電池單體容量和系統(tǒng)能量密度也需要不斷提高。以一個(gè)百兆瓦級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目為例,需要十幾萬(wàn)甚至幾十萬(wàn)個(gè)電芯組合,對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)溫控管理提出了更高要求。液冷儲(chǔ)能可以及時(shí)均勻散發(fā)熱量,延長(zhǎng)電池壽命,防止出現(xiàn)熱失控而帶來(lái)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。相較于風(fēng)冷系統(tǒng),科華數(shù)能S3液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)散熱功耗降低超過(guò)30%,LCOS可降低15%。
此外,液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)可采用預(yù)制模塊化設(shè)計(jì),廠內(nèi)預(yù)制,無(wú)需現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試。以我們的液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)為例,初始投資成本可以降低2%以上。
開(kāi)啟大規(guī)模應(yīng)用階段
記者:既然有那么多優(yōu)勢(shì),目前液冷儲(chǔ)能應(yīng)用情況如何?
曾春保:目前,液冷技術(shù)漸漸成為大型儲(chǔ)能系統(tǒng)的主流方案,進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段。去年,液冷儲(chǔ)能基本上得到了市場(chǎng)認(rèn)可?,F(xiàn)在,大型儲(chǔ)能項(xiàng)目招標(biāo)近80%是采用液冷儲(chǔ)能技術(shù),也有很多工程師在研究相變材料和液冷或風(fēng)冷的混合模式。
記者:在您看來(lái),液冷儲(chǔ)能還面臨哪些挑戰(zhàn)?
曾春保:伴隨大規(guī)模儲(chǔ)能時(shí)代的到來(lái),對(duì)電池技術(shù)及儲(chǔ)能系統(tǒng)提出了更高的要求,液冷儲(chǔ)能也面臨一些挑戰(zhàn)。首先,液冷管路復(fù)雜,接口多,如何保障整體全生命周期下管路的運(yùn)行可靠性是重點(diǎn);其次,防凍液的壽命偏短,需要定期維護(hù),一般3-5年后需要涉及一定的運(yùn)維或更換;最后,液冷pack的整體重量是幾百公斤等級(jí),對(duì)pack級(jí)的維護(hù)需要專用設(shè)備及工具,也對(duì)運(yùn)維提出了較高的要求。
打造液冷儲(chǔ)能行業(yè)標(biāo)桿
記者:與其他液冷儲(chǔ)能企業(yè)相比,科華液冷儲(chǔ)能最大特點(diǎn)是什么??jī)?yōu)勢(shì)在哪里?
曾春保:科華數(shù)能有著35年的電力電子技術(shù)積累以及多年的新能源項(xiàng)目研發(fā)與工程實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn),我們?cè)诠鈨?chǔ)融合應(yīng)用場(chǎng)景上有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。例如,我們?nèi)ツ?月推出的科華數(shù)能S3液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)深度融合了電力電子技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)和并網(wǎng)控制技術(shù),采用“三級(jí)消防+三級(jí)防爆+三重絕緣”的安全設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)長(zhǎng)期高安全、高可靠和高穩(wěn)定。憑借智能簇級(jí)控制技術(shù)和在線絕緣檢測(cè)技術(shù),我們的液冷儲(chǔ)能可有效降低木桶效應(yīng)和短路電流風(fēng)險(xiǎn),提升系統(tǒng)壽命和收益。
記者:S3液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用效果如何?
曾春保:S3液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)出貨量已經(jīng)超過(guò)1GWh。我們?yōu)閷幭撵`武市的一座100MW/200MWh獨(dú)立共享儲(chǔ)能電站提供一體化液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)集成解決方案,這也是國(guó)內(nèi)首個(gè)百兆瓦級(jí)液冷儲(chǔ)能的電力電子化應(yīng)用。我們的液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)集成構(gòu)造要求高,需要優(yōu)選電池及各個(gè)核心元器件,并充分考慮安全、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)維等因素。如今,該技術(shù)產(chǎn)品適應(yīng)于各種高溫、高海拔、強(qiáng)風(fēng)沙等惡劣環(huán)境,為液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用樹立了標(biāo)桿。
原標(biāo)題:液冷將成儲(chǔ)能裝置核心冷卻方式 ——訪廈門科華數(shù)能曾春保