Επιλογή λύσεων αποθήκευσης ενέργειας
Επί του παρόντος, οι τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας με υψηλή τεχνολογική ωριμότητα και ευρεία εφαρμογή αντλούνται αποθήκευση και ηλεκτροχημική αποθήκευση ενέργειας. Η αποθήκευση ηλεκτροχημικής ενέργειας χρησιμοποιεί κυρίως τεχνολογία μπαταρίας λιθίου. Λαμβάνοντας υπόψη παράγοντες όπως η σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας, η ασφάλεια, η διάρκεια ζωής και η ωριμότητα της βιομηχανίας, οι μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου είναι σήμερα οι πιο κατάλληλες μπαταρίες για την αποθήκευση ενέργειας. Η ρύθμιση της θερμικής ενέργειας για την αποθήκευση ενέργειας έχει υψηλές απαιτήσεις για την απόδοση των μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας, συμπεριλαμβανομένων των χαρακτηριστικών υψηλού ποσοστού, των υψηλών χαρακτηριστικών αναρρίχησης, της ικανότητας γρήγορης απόκρισης, της ισχυρής αναλογίας ενεργειακής απόδοσης, της ασφάλειας υψηλής θερμοκρασίας και της μεγάλης διάρκειας της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας. Ως εκ τούτου, για τα έργα ρύθμισης της θερμικής ενέργειας για την αποθήκευση ενέργειας, συνιστάται να χρησιμοποιείτε μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου. Από την άποψη των σεναρίων εφαρμογών αποθήκευσης ενεργειακής αποθήκευσης από την πλευρά του χρήστη, συνιστάται επίσης να χρησιμοποιείτε μπαταρίες φωσφορικού σιδήρου λιθίου που βασίζονται σε απαιτήσεις όπως το ξυρίσματος αιχμής, η απόκριση της ζήτησης και η αξιοπιστία τροφοδοσίας.
Οι πυρκαγιές μπαταριών προκαλούνται κυρίως από τη θερμική διαφυγή της μπαταρίας, η οποία οφείλεται κυρίως σε εσωτερικά βραχυκυκλώματα. Οι κύριες αιτίες των εσωτερικών βραχυκυκλωμάτων περιλαμβάνουν μηχανική κατάχρηση, ηλεκτρική κακοποίηση και θερμική κακοποίηση. Ο τρόπος αντιμετώπισης της θερμικής κατάχρησης είναι η υιοθέτηση καλής σχεδίασης θερμικής διαχείρισης.
Η τεχνολογία υγρού ψύξης χρησιμοποιεί μεταφορά θερμότητας υγρού μεταφοράς για να αφαιρέσει τη θερμότητα που παράγεται από την μπαταρία και να μειώσει τη θερμοκρασία της. Ο κίνδυνος διαρροής υγρών σε υγρή ψύξη μπορεί να αποφευχθεί μέσω δομικού σχεδιασμού. Η αποτελεσματικότητα της ψύξης υγρού είναι υψηλότερη από αυτή της ψύξης αέρα και ο έλεγχος διαφοράς θερμοκρασίας της ψύξης υγρού είναι καλύτερος από εκείνον της ψύξης αέρα. Η θερμοκρασία υγρού και ο έλεγχος ροής της ψύξης υγρού είναι απλούστερο από αυτό της ψύξης αέρα και η διάρκεια ζωής της μπαταρίας χρησιμοποιώντας υγρή ψύξη είναι μεγαλύτερη. Λαμβάνοντας υπόψη το συνολικό κόστος, τα συστήματα ψύξης υγρών έχουν περισσότερα πλεονεκτήματα από τα συστήματα ψύξης αέρα. Ταυτόχρονα, τα ζητήματα ασφαλείας σε σταθμούς παραγωγής ενέργειας είναι εμφανή και τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας ψύξης σταδιακά προορίζονται και εφαρμόζονται σταδιακά.
Σύστημα αποθήκευσης ενέργειας από υγρό λιθίου λιθίου
Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας λιθίου αποτελείται από ένα χώρο μπαταρίας και ένα ηλεκτρικό διαμέρισμα. Ο διαμέρισμα της μπαταρίας αποτελείται από συστάδες μπαταριών, συστήματα υγρού ψύξης, συστήματα πυροπροστασίας, ντουλάπια συνδυασμού, κουτιά διανομής κλπ. Το ηλεκτρικό διαμέρισμα αποτελείται από μετατροπείς (PCS), μετασχηματιστές, παραλείποντας τα γραφεία ελέγχου, τις κυριότερες μονάδες δακτυλίων, τα γραφεία διανομής AC, τον κλιματισμό κλπ. Αυτή η μελέτη παρέχει λεπτομερή περιγραφή του σχεδιασμού και ανάπτυξης της μπαταρίας. Ολόκληρη η διαδικασία σχεδιασμού του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας λιθίου περιλαμβάνει πακέτο μπαταρίας, ράφι μπαταρίας και δοχείο μπαταρίας, όπως φαίνεται στο σχήμα.
Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας χρησιμοποιεί EVE Energy Square Aluminium Shell Lithium Eron Erous Φωσφορικό LF280K κύτταρα (3,2 V/280 AH). Η παράλληλη σύνδεση της σειράς του πακέτου μπαταρίας είναι 1p48s και κάθε μπαταρία διαθέτει 48 κύτταρα μπαταρίας LF280K με χωρητικότητα 43,008 kW · h. Το σύστημα μπαταρίας αποτελείται από 8 συστάδες μπαταριών που συνδέονται παράλληλα, με κάθε σύμπλεγμα να αποτελείται από 8 μπαταρίες που συνδέονται σε σειρά. Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας έχει χωρητικότητα 2,75 MW · H και ονομαστική τάση 1228,8 V. Ο χώρος μπαταρίας του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας είναι ένα τυπικό υψηλό δοχείο 20 ποδιών (6,058 mx 2,438 mx 2,896 m) με λειτουργίες όπως η στεγανοποίηση, η μόνωση, η πρόληψη της πυρκαγιάς, η πρόληψη της πυρκαγιάς, η μπλοκάρισμα της άμμου, η αντοχή σοκ και η προστασία του UV. Το επίπεδο προστασίας του είναι IP54. Προκειμένου να αποφευχθεί η υπερφόρτιση και η υπερβολική εκκίνηση των μπαταριών, η επίτευξη φόρτισης και εκφόρτισης των μπαταριών και η εξασφάλιση σταθερής και αξιόπιστης λειτουργίας του συστήματος μπαταριών, το σύστημα πρέπει να είναι εξοπλισμένο με σύστημα διαχείρισης μπαταριών (BMS) και το προστατευτικό υλικό πρέπει να είναι εξοπλισμένο με ρελέ, διακόπτες κυκλώματος, ασφάλειες κ.λπ.
Σχεδιασμός θερμικής διαχείρισης αποθήκευσης ενέργειας
Σχεδιασμός συστήματος θερμικής διαχείρισης
Το σύστημα διαχείρισης υγρών ψύξης και θέρμανσης αποτελείται από πλάκες ψύξης υγρών, μονάδες ψύξης υγρών, αγωγούς ψύξης υγρού, καλωδιώσεις υψηλής και χαμηλής τάσης και ψυκτικό. Όσον αφορά το ζήτημα της διαρροής υγρού ψύξης, λαμβάνονται τα ακόλουθα μέτρα. Πρώτον, η άρθρωση υγρού ψύξης υιοθετεί έναν αγωγό ψύξης διαρροής αυτοκινήτου, η οποία μπορεί να διασφαλίσει ότι ο κίνδυνος διαρροής υγρού ελαχιστοποιείται κατά τη λειτουργία του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας. Δεύτερον, πρέπει να εγκατασταθεί ένας αισθητήρας στάθμης υγρού στη δεξαμενή επέκτασης της μονάδας ψύξης υγρού. Εάν υπάρχει διαρροή, η μονάδα ψύξης υγρού θα ακούγεται συναγερμός. Τρίτον, το επίπεδο προστασίας του σχεδιασμού της μπαταρίας είναι IP67, εξασφαλίζοντας ότι δεν υπάρχει αντίκτυπο στο σύστημα σε περίπτωση διαρροής. Η πλάκα ψύξης υγρού της μπαταρίας είναι κατασκευασμένη από χύτευση από κράμα αλουμινίου και ενσωματωμένη στις λειτουργίες της πλάκας βάσης και υγρού ψύξης. Η πλάκα ψύξης υγρού και η πλάκα κάλυψης στεγανοποίησης συνδέονται με συγκόλληση με τριβή. Ταυτόχρονα, η πλάκα ψύξης υγρού θα υποβληθεί επίσης σε δοκιμές αεροστεγές για να εξασφαλίσει καλή απόδοση σφράγισης. Η πλάκα ψύξης υγρού πακέτου μπαταρίας υιοθετεί ένα κανάλι ροής "σερπεντίνης" και το ψυκτικό χρησιμοποιεί 50% νερό με μάζα και 50% αιθυλενογλυκόλη με μάζα. Το σύστημα ψύξης υγρού χρησιμοποιεί μια συγκεκριμένη στρατηγική θερμικής διαχείρισης για να ψύξει ή να θερμαίνει το πακέτο της μπαταρίας όταν το ψυκτικό ρέει μέσω της πλάκας ψύξης υγρού.
Οι μονάδες ψύξης υγρών διαθέτουν λειτουργίες ψύξης, θέρμανσης και αφθασκείας και η στρατηγική και ο τρόπος εργασίας του συστήματος θερμικής διαχείρισης για μονάδες ψύξης υγρών είναι στενά συνδεδεμένες. Στο κείμενο, το TMax αναφέρεται στην υψηλότερη θερμοκρασία της μπαταρίας. Το TVAG αναφέρεται στη μέση θερμοκρασία της μπαταρίας. Το TMIN αναφέρεται στη χαμηλότερη θερμοκρασία της μπαταρίας.
Όταν το TMax μεγαλύτερο ή ίσο με 28 βαθμούς και TVAG μεγαλύτερη ή ίση με 25 βαθμούς, η μονάδα ψύξης υγρού εισέρχεται στον τρόπο ψύξης, ο συμπιεστής είναι ενεργοποιημένος και ο ψυκτικός υψηλής θερμοκρασίας και το ψυκτικό υψηλής πίεσης απορρίπτονται από τον συμπιεστή και εισέρχεται στον συμπυκνωτή για συμπύκνωση. Μετά την απελευθέρωση της θερμότητας και της ψύξης, είναι στραγγαλισμένο και αποσυνδεδεμένο μέσω της βαλβίδας επέκτασης και στη συνέχεια εισέρχεται στον εξατμιστή για να ανταλλάξει θερμότητα με το ψυκτικό. Το ψυκτικό ψυκτικό απορροφά τη θερμότητα και εξατμίζεται στον εξατμιστή πριν ρέει πίσω στη θύρα αναρρόφησης του συμπιεστή, ολοκληρώνοντας έναν κύκλο ψύξης. Αυτή τη στιγμή, η αντλία νερού στην πλωτή οδό είναι ενεργοποιημένη, ο θερμαντήρας PTC δεν είναι ενεργοποιημένη και το ψυκτικό ψυκτικό ψύχεται στον εξατμιστή της πλάκας και εισέρχεται στην πλάκα ψύξης υγρού πακέτου μπαταρίας για να ψύξει την μπαταρία και να αφαιρέσει τη θερμότητα, επιτυγχάνοντας έτσι τον σκοπό της ψύξης της μπαταρίας. Όταν το TMax μικρότερο ή ίσο με 25 βαθμούς και TVAG μικρότερη ή ίση με 22 βαθμούς, σταματήστε τη λειτουργία ψύξης.
Όταν ο Tmin μικρότερος ή ίσος με 12 βαθμούς και το TVAG μικρότερο ή ίσο με 15 μοίρες, η μονάδα ψύξης υγρού εισέρχεται στη λειτουργία θέρμανσης, ο συμπιεστής είναι απενεργοποιημένος, η αντλία νερού και ο θερμαντήρας PTC είναι ενεργοποιημένοι και το ψυκτικό θερμαίνεται από τον θερμαντήρα PTC και εισέρχεται στην πλάκα ψύξης της μπαταρίας για να θερμαίνει την μπαταρία. Αυτή η λειτουργία είναι κατάλληλη για καταστάσεις όπου η θερμοκρασία της μπαταρίας είναι πολύ χαμηλή και απαιτείται θέρμανση. Σταματήστε τη λειτουργία θέρμανσης όταν το TMIN μεγαλύτερο ή ίσο με 20 βαθμούς και TVAG μεγαλύτερη ή ίση με 23 βαθμούς.
Όταν η θερμοκρασία εισόδου είναι μικρότερη ή ίση με 12 βαθμούς, η μονάδα ψύξης υγρού εισέρχεται στη λειτουργία αυτο -κυκλοφορίας, ο συμπιεστής, ο ανεμιστήρας, ο θερμαντήρας PTC είναι απενεργοποιημένοι και η αντλία νερού είναι ενεργοποιημένη, επιτρέποντας στο ψυκτικό να κυκλοφορήσει επανειλημμένα στην πλάκα ψύξης της μπαταρίας και στη μονάδα, πραγματοποιώντας τη θερμότητα στο πακέτο της μπαταρίας. Όταν η υγρασία μέσα στο δοχείο είναι υψηλότερη από τη θερμοκρασία του σημείου δροσιάς στη αντίστοιχη θερμοκρασία, η μονάδα ψύξης υγρού θα ενεργοποιήσει τη λειτουργία αφθαρής.
Σύστημα πυροπροστασίας αποθήκευσης ενέργειας
Το σύστημα πυροπροστασίας χρησιμοποιεί κάθε πακέτο μπαταρίας ως μονάδα ελάχιστης προστασίας και υιοθετεί μια νέα λύση τεχνολογίας πυροσβεστικής τεχνολογίας του αερίου-υγρού δύο φάσεων ψεκασμού πυροσβεστικού παράγοντα. Χρησιμοποιεί από κοινού ανιχνευτές αναρρόφησης, εύφλεκτους ανιχνευτές αερίου και ανιχνευτές θερμοκρασίας και καπνού για την παρακολούθηση και ανίχνευση ολόκληρου του πλαισίου αποθήκευσης ενέργειας σε πραγματικό χρόνο. Μεταξύ αυτών, ο εισπνευστικός ανιχνευτής παρακολουθεί και προστατεύει ολόκληρο το κιβώτιο μπαταρίας συστάδων σε μονάδες συστάδων μπαταριών, ο εύφλεκτος ανιχνευτής αερίου παρακολουθεί και προστατεύει τις μπαταρίες και ο ανιχνευτής θερμοκρασίας και καπνού παρακολουθεί και προστατεύει το ηλεκτρικό διαμέρισμα.
Όταν ένα πακέτο μπαταρίας βιώνει μια θερμική πυρκαγιά, ο ανιχνευτής ανιχνεύει τη φωτιά και ανοίγει τη βαλβίδα ελέγχου διαμερίσματος του συστάδων μπαταριών. Ταυτόχρονα, οι πληροφορίες πυρκαγιάς μεταδίδονται στον οικοδεσπότη καταστολής πυρκαγιάς μέσω του λεωφορείου CAN. Ο συναγερμός ήχου και φωτός είναι ενεργοποιημένος, το σύστημα εξάτμισης είναι ενεργοποιημένο και ο κεντρικός υπολογιστής καταστολής αρχίζει να εξάγει. Ο πυροσβεστικός παράγοντας μεταφέρεται στο ακροφύσιο δύο φάσεων αερίου-υγρού μέσω της βαλβίδας ελέγχου του αγωγού και του διαχωρισμού. Ο πυροσβεστικός παράγοντας ψεκάζεται μέσω του ακροφυσίου και στη συνέχεια ψεκάζεται στο εσωτερικό της μπαταρίας για να εφαρμόσει λειτουργίες ψύξης και πυρκαγιάς.
Ο οικοδεσπότης καταστολής πυρκαγιάς ενέργειας χρησιμοποιεί το υπερφθοροεξάνιο ως τον κύριο παράγοντα πυροσβεστικής για να σβήσει, να καταστείλει και να αποτρέπει την πρόωρη πυρκαγιά στο υπουργικό συμβούλιο αποθήκευσης ενέργειας. Μόλις η φωτιά είναι πολύ μεγάλη, ο πυροσβεστικός παράγοντας πρέπει να ψεκαστεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. Μετά την ενσωματωμένη πυροσβεστική υπερφθοροεξανή στον κεντρικό υπολογιστή, το σύστημα θα αναπληρώσει αυτόματα το νερό πυρκαγιάς για να επιτύχει μακροπρόθεσμο συνεχή ψεκασμό, καταστέλλει την βασιλεία της πυρκαγιάς και δροσίσει την μπαταρία.
Επαλήθευση δοκιμής
Το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας δοχείου υγρού δοχείου υποβάλλεται σε δοκιμή φόρτισης {0}}. Στο τέλος της φόρτισης, η θερμοκρασία επιφάνειας των κυττάρων της μπαταρίας μέσα στο πακέτο της μπαταρίας είναι μικρότερη από 35 μοίρες, με αύξηση της θερμοκρασίας μικρότερη από 10 μοίρες. Σε όλη τη διάρκεια της διαδικασίας φόρτισης, η χαμηλότερη θερμοκρασία στο σημείο παρακολούθησης είναι 32,5 βαθμούς και η υψηλότερη θερμοκρασία είναι 34,8 βαθμούς, με διαφορά θερμοκρασίας μικρότερο από 2,3 βαθμούς, όπως φαίνεται στο σχήμα 2 από τα πειραματικά αποτελέσματα στο Σχήμα 2, μπορεί να φανεί ότι η αύξηση της θερμοκρασίας των δοχείων ψύξης υγρού είναι πολύ μικρότερη από τη διαφορά θερμοκρασίας των αερόψυκτων δοχείων. Γενικά, η διαφορά θερμοκρασίας των δοχείων με ψύξη του αέρα φτάνει στο βαθμό 5-8, το οποίο μπορεί να προωθήσει αποτελεσματικά τη συνεκτικότητα θερμοκρασίας ολόκληρου του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας και να επεκτείνει τη λειτουργία λειτουργίας του συστήματος.
Σύναψη
Το έργο σχεδίασε ένα σύστημα αποθήκευσης ενεργειακών δοχείων με υγρό δοχείο 20 ποδιών, συμπεριλαμβανομένου του θεωρητικού σχεδιασμού του συστήματος, του σχεδιασμού θερμικής διαχείρισης, του σχεδιασμού πυροπροστασίας κλπ. Τέλος, η πειραματική επαλήθευση έδειξε ότι η συνάφεια θερμοκρασίας του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας ήταν καλή και η αύξηση της θερμοκρασίας ανταποκρίθηκε στις απαιτήσεις.
Η χρήση πακέτων μπαταριών υγρού ψύξης σε νέα ενεργειακά οχήματα είναι πολύ ώριμη και το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι ακίνητο χωρίς τον κίνδυνο διαρροής. Το σύστημα δοχείου ψύξης υγρού μειώνει το σχεδιασμό εσωτερικών αγωγών αέρα, υιοθετεί ένα εξωτερικό σύστημα συντήρησης, εξαλείφει την ανάγκη για εσωτερικό χώρο διαδρόμου και υιοθετεί ένα μεγάλο σχέδιο πακέτων μπαταριών για να μεγιστοποιήσει την ενεργειακή πυκνότητα. Από την άποψη του συνολικού κόστους, το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας με υγρό δοχείο έχει περισσότερα πλεονεκτήματα. Το πιο σημαντικό πράγμα για το σύστημα αποθήκευσης ενέργειας είναι να εξασφαλίσει την ασφάλειά του και ο σχεδιασμός του συστήματος πυροπροστασίας είναι ζωτικής σημασίας. Το σύστημα υιοθετεί την πυροπροστασία επιπέδου πακέτων και ένα σύστημα συνεχούς καταστολής του υπερφθοροεξανίου και της πυροπροστασίας του νερού για να εξασφαλίσει την ασφαλή λειτουργία του συστήματος.