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    全面認識液冷儲能系統:大規模儲能和長時儲能代名詞?

    作者:任凱莉 來源:CNESA 發布時間:2022-05-25 瀏覽:

    中國儲能網訊:

    統壽命提升13%

    度電成本降低15%

    運維時間節省30%以上

    占地面積節省40%以上

    功率密度提升100%

    上述數據來自科華數能于5月20日發布的一款儲能新品——科華數能S3液冷儲能系統,系統由1500V儲能電池、簇級控制器、液冷系統、安全防護系統、智能管理系統構成,具備Safe(主動安全)、Smart(智能高效)、Simple(精簡靈活)三大核心優勢。

    儲能進入規?;l展階段后,液冷儲能系統受到較多關注,那么到底液冷儲能系統好在哪?在安全、效率、經濟性方面表現如何?更適合哪種儲能應用?為了更全面地了解液冷儲能系統,中關村儲能產業技術聯盟與科華數能技術總經理曾春保進行了一次深入交流。

    01、液冷系統是什么?

    在介紹液冷系統之前,首先需要對儲能系統進行一個簡單認識。本文所稱儲能系統主要指電池儲能系統,一般是由電池系統、PCS系統、BMS系統、監控系統等組成。其中電池系統由電池單體經過串并聯組成,按照目前常見的40尺2.5MWh風冷儲能集裝箱計算,大約需要120Ah的電芯6510個,280Ah的電芯2790個,數千個電芯堆放在一起,需要控制其環境溫度,否則會影響電池壽命甚至出現熱失控進而帶來火災風險。

    液冷系統就是針對電池進行溫度管理的一種溫控技術,我們比較熟悉的空調、電動汽車、數據中心都會用到溫控技術。據曾春保介紹,風冷散熱技術是從空調延伸過來的,液冷技術則是從電動汽車借鑒而來。目前儲能領域溫控技術主要包含風冷和液冷兩種。風冷散熱通過風扇將電芯產生的熱量帶到外部,液冷散熱通過冷卻液對流換熱,可以對每一個電芯進行精準溫度管理。儲能系統最早普遍采用風冷技術,因為該技術結構簡單、技術成熟、成本低廉,可實現快速交付部署,那么為何此時液冷儲能受到更多的關注呢?

    02、液冷儲能應用而生

    曾春保認為,如今液冷儲能被越來越多的人關注并認可,除了其自身優勢外,與當下的市場需求密不可分。

    2021年中國儲能市場進入真正意義上的規?;l展,據CNESA儲能數據庫顯示,2021年中國共有70余個百兆瓦儲能項目處于規劃、建設中,且百兆瓦項目多為獨立儲能/共享儲能形式。而建設獨立儲能/共享儲能還面臨著幾大挑戰:安全、效率和經濟性,液冷儲能的出現正好解決了上述難題。

    更安全

    隨著儲能項目建設規模的不斷增大,電池單體容量和系統能量密度都隨之提高,即使采用280Ah大容量電芯,建設百兆瓦的儲能項目仍然需要十幾萬甚至幾十萬個電芯組合在一起,這將會產生更大的熱量,對儲能系統溫控管理也提出更高要求。

    據曾春保介紹,液冷儲能技術門檻較高,因為它不是簡單地系統散熱,是通過冷卻液對流直接對電芯散熱,其難點也包括如何降低冷卻液的泄露風險??迫A數能為此做了大量工作,并提出主動安全設計理念,液冷儲能系統采用三級防爆+三級消防+三重絕緣監測與保障,使之具備本體安全、設計安全、結構安全、系統安全、管理安全、消防安全六重安全設計,安全防范無遺漏。曾春保強調說,科華數能S3液冷儲能系統的設計理念就是要保證極致安全,即使萬一出現異常,也配置了多重手段將異??刂圃谧钚》秶?。

    更經濟

    儲能系統集成設計除了安全,還要考慮到全生命周期的運行維護,從這個角度來說,液冷儲能系統經濟性更優。

    儲能系統運行產熱大且散熱不均,除危及電池儲能系統安全外,還會影響電池壽命??迫A數能通過簇級控制器和智能溫控均衡控制技術,使得集裝箱系統內部溫差不超過5℃,任一pack之間溫差不超過3℃,從而將系統壽命提升13%。

    此外,隨著百兆瓦儲能項目的陸續投運,如何實時監控萬級儲能電芯運行狀態成為不小的挑戰??迫A數能S3液冷儲能系統采用智能3D云圖AI技術,數據3D圖像化可視,可以將現場情況遠程實景化呈現,實現故障電池pack精準定位及預測,節省運維時間30%以上。

    科華數能S3液冷儲能系統采用標準的20尺3.44MWh集裝箱解決方案,相較于傳統風冷的40尺3.44MWh集裝箱,功率密度提升100%,以配置10MW/20MWh的儲能系統布局為例,采用液冷電池系統節省占地面積40%以上。此外,系統采用預制模塊化設計,集成化程度高,廠內預制,無需現場安裝調試。

    綜上,通過從電池壽命、施工、運維、占地面積幾個角度的綜合分析,科華數能S3液冷儲能系統初始投資成本能降低2%以上。

    更適合長時儲能

    從2021年到現在,全國各地陸續出臺了多項儲能配比的相關政策,其中涉及到兩個指標,一個是功率占比,一個是儲能時長,功率占比從5%到30%不等,儲能時長從1h到4h不等。從目前規劃中的獨立儲能/共享儲能來看,其儲能時長要求2h居多,但隨著風電、光伏等新能源裝機占比的不斷提高,將從現在的26.7%提升到“十四五”末的50%以上,未來需要更多的儲能來解決日內波動甚至多周靈活的問題,以及應對潛在的極端天氣挑戰。屆時對儲能的需求將達到并超過4-5h配置,所以長時儲能在未來將成剛需,而這一趨勢在國外已經顯現。

    在曾春??磥?,4h電池儲能系統如果繼續采用風冷散熱技術,很難想像其占地面積和安全狀況,而液冷儲能的價值將進一步得到凸顯,更適合大規模和長時儲能場景應用——。儲能技術在合適的應用場景下,方可發揮其最大的優勢。

    總而言之,儲能系統作為復雜的解決方案,需要對電化學、電力電子、電氣、電網等環節都具備深入的了解,而液冷儲能則進一步提升了技術門檻。曾春保也始終在思考,哪種類型企業更容易將上述領域全部融會貫通呢?答案是:科華數能。

    科華深耕電力電子技術30多年,依托在UPS、數據中心等后備儲能領域30余年的積累和在光伏等新能源領域十數年的沉淀,所以科華無論是對前端電池直流側系統的整合,還是對后端連接電網參與調度以及獲取輔助服務等收益有更深地理解,也正是基于對各環節的深度理解和融合,才創造了更優的儲能系統。

    03、科華數能再出發

    隨著新能源的快速發展,科華數據股份有限公司于2021年將其光伏、儲能等新能源業務獨立并成立了“廈門科華數能科技有限公司”,形成了科華數據與科華數能的科華“雙子星”戰略。

    科華數能傳承了科華30余年立足于電力電子轉換核心技術的深厚沉淀,專注光伏、儲能、微網、風電、綜合能源服務等新能源業務,目前已在發電側、電網側、用電側以及微網儲能等領域進行了布局,擁有全系列、全場景儲能解決方案。

    談及科華數能的核心優勢,技術出身的曾春保感慨道:“領先的產品與技術是公司長期發展的核心競爭力”,始終堅持以技術創新為牽引,以技術創新為基因??迫A自主培養的技術人才中有4位享受國務院特殊津貼待遇,這就包括了科華董事長、總裁以及總工程師等核心管理層。所以科華數能自我定位為“高可靠光儲專家”,這也正是作為長期主義者的不懈追求。

    在儲能領域,科華數能打造了3000多個項目,全球儲能累計裝機規模超過2.6GW/3.8GWh。2021年公司儲能解決方案助力深圳南山電廠實現了“儲能黑啟動”、“儲能輔助調頻”及“源荷儲一體化”三位一體,是國內首例采用儲能系統實現9E級機組黑啟動的項目,填補了多項黑啟動領域應用的國內空白;助力阜新風儲項目順利通過并網驗收,該項目是國內首個實現“慣量支撐”+“一次調頻”的飛輪儲能應用;參與廣東陽西火電廠26MW/13MWh儲能調頻項目,在該項目中科華數能克服了高溫、高濕、高鹽霧等惡劣環境問題,實現順利并網及可靠運行……

    曾春保表示,從1988年科華成立到2010年上市,從世紀之初探索儲能微網應用到近年來得到行業的認同和贊許,科華數能在儲能領域的探索從未止步。堅定不移地跟蹤市場變化,始終不渝地布局研發力量和持之以恒地進行技術創新,不斷實現技術突破。正是憑借著領先的技術優勢和豐富的解決方案能力,科華數能為客戶解決了一個又一個難題。

    科華數能正青春,屬于新能源的時代也才剛剛開始??迫A數能S3液冷儲能系統的發布將成為科華數能發展的新腳注,隨著未來市場需求的不斷變化,科華數能將以卓越的創新能力,持續為全球雙碳目標貢獻力量。

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    關鍵字:液冷儲能系統

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