Избор на решения за съхранение на енергия
Понастоящем технологиите за съхранение на енергия с висока технологична зрялост и широко приложение се изпомпват за съхранение и електрохимична енергия. Електрохимичното съхранение на енергия използва главно технологията на литиевата батерия. Като се имат предвид фактори като ефективност на разходите, безопасност, живот на обслужването и зрялост на индустрията, литиево-железни фосфатни батерии в момента са най-подходящите батерии за съхранение на енергия. Регулирането на честотата на топлинната мощност за съхранение на енергия има високи изисквания за ефективността на батериите за съхранение на енергия, включително характеристики с висока скорост, високи характеристики на изкачване, способност за бърза реакция, силно съотношение на енергийната ефективност, безопасност с висока температура и дълъг живот на технологията за съхранение на енергия. Следователно, за проекти за регулиране на честотата на топлинната мощност, се препоръчва да се използват литиево -железни фосфатни батерии. От гледна точка на сценариите за приложение на потребителска страна за съхранение на енергия, също се препоръчва да се използват литиево -железни фосфатни батерии въз основа на изисквания като пиково бръснене, отговор на търсенето и надеждност на захранването.
Пожарите на батерията са причинени главно от термично бягство на батерията, което се дължи главно на вътрешни късо съединение. Основните причини за вътрешните късо съединение включват механична злоупотреба, електрическа злоупотреба и топлинна злоупотреба. Начинът за справяне с термичната злоупотреба е да се приеме добър дизайн на термично управление.
Технологичната технология за течно охлаждане използва топлопредаване на течност, за да премахне топлината, генерирана от батерията, и да намали температурата му. Рискът от изтичане на течност при течно охлаждане може да бъде избегнат чрез структурен дизайн. Ефективността на течното охлаждане е по -висока от тази на охлаждането на въздуха, а контролът на разликата в температурата на течното охлаждане е по -добър от този на въздушното охлаждане. Температурата на течността и контрола на потока на течното охлаждане е по -проста от тази на охлаждането на въздуха, а животът на батерията с течно охлаждане е по -дълъг. Имайки предвид общата цена, системите за течно охлаждане имат повече предимства от системите за охлаждане на въздуха. В същото време проблемите с безопасността в електроцентралите за съхранение на енергия са изтъкнати и системите за съхранение на енергия с течно охлаждане постепенно се насърчават и прилагат.
Течно охладена система за съхранение на енергия от литиева батерия
Системата за съхранение на енергия на литиевата батерия се състои от отделение за батерии и електрическо отделение. Отделението на батерията се състои от батерии, системи за течно охлаждане, системи за защита от пожар, комбинирани шкафове, разпределителни кутии и др. Електрическото отделение е съставено от инвертори (PC), трансформатори, контролни шкафове, основни единици на пръстена, шкафове за разпределение на променлив ток, климатизация и др. Това проучване предоставя подробно описание на проектирането и разработването на батерията. Целият процес на проектиране на литиева система за съхранение на енергия включва батерия, багажник на батерията и контейнер за батерията, както е показано на фигурата.
Системата за съхранение на енергия използва EVE Energy Square Aluminium Shell Lithium Iron Fosphate LF280K клетки на батерията (3.2 V/280 AH). Паралелната връзка на серията на батерията е 1p48s, а всеки батерия има 48 LF280K клетки на батерията с капацитет 43,008 kW · h. Системата на батерията се състои от 8 батерии, свързани паралелно, като всеки клъстер се състои от 8 батерии, свързани последователно. Системата за съхранение на енергия има капацитет 2,75 MW · h и номинално напрежение от 1228,8 V. отделението за батерия на системата за съхранение на енергия е стандартен контейнер с висок 20 фута (6.058 Mx 2.438 Mx 2.896 m) с функции като водоеми, изолация, предотвратяване на корозия, профилактика на огън, блокиране на пясък, устойчивост на шок и UV защита. Нивото на защитата му е IP54. За да се предотврати презареждане и свръхзареждаване на батерии, да се постигне управление на заряда и изпускане на батерии и да се осигури стабилна и надеждна работа на системата на батерията, системата трябва да бъде оборудвана със система за управление на батерията (BMS), а защитният хардуер трябва да бъде оборудван с релета, прекъсвачи, предпазители и т.н.
Дизайн на термично управление на енергията
Проектиране на система за термично управление
Системата за управление на течно охлаждане и отопление се състои от течни охлаждащи плочи, течни охлаждащи единици, тръбопроводи за течно охлаждане, високо и ниско напрежение за окабеляване и охлаждаща течност. По отношение на въпроса за изтичането на течно охлаждане се предприемат следните мерки. Първо, течната охлаждаща фуга възприема капацитета за изтичане на течове за изтичане на колата, която може да гарантира, че рискът от изтичане на течност е сведен до минимум по време на работата на системата за съхранение на енергия. Второ, в резервоара за разширяване на течността на течността трябва да се монтира сензор за течност на течността. Ако има някакво изтичане, течният охлаждащ блок ще звучи аларма. Трето, нивото на защита на дизайна на батерията е IP67, като се гарантира, че няма влияние върху системата в случай на изтичане. Течната охлаждаща плоча на батерията е изработена от алуминиева сплав и интегрирана с функциите на основата и течната охлаждаща плоча. Течната охлаждаща плоча и плочата за уплътняваща покривала са свързани чрез разбъркване на триене; В същото време течната охлаждаща плоча също ще претърпи тестове за херметичност, за да осигури добри показатели за уплътняване. Течната охлаждаща плоча на батерията приема канал на потока "серпентин", а охлаждащата течност използва 50% вода по маса и 50% етилен гликол по маса. Системата за течно охлаждане използва определена стратегия за термично управление, за да охлади или загрява батерията, когато охлаждащата течност тече през течната охлаждаща плоча.
Течните охлаждащи единици имат функции за охлаждане, отопление и обезводняване, а стратегията и режимът на работа на системата за термично управление на течните охлаждащи единици са тясно свързани. В текста TMAX се отнася до най -високата температура на батерията; TVAG се отнася до средната температура на батерията; Tmin се отнася до най -ниската температура на батерията.
Когато TMAX е по-голям или равен на 28 градуса и TVAG по-голям или равен на 25 градуса, течният охлаждащ блок влиза в режима на хладилник, компресорът се включва и високотемпературният и хладилният агент с високо налягане се изхвърля от компресора и влиза в кондензатора за кондензация. След освобождаване на топлина и охлаждане, тя се прехвърля и понижава през разширения клапан и след това влиза в изпарителя, за да обменя топлина с охлаждащата течност. Хладилният агент абсорбира топлината и се изпарява в изпарителя, преди да се върне обратно към изсмукателния порт на компресора, завършвайки цикъл на хладилник. По това време водната помпа във водния път се включва, нагревателят на PTC не се включва и охлаждащата течност се охлажда в изпарителя на плочата и влиза в течната охлаждаща плоча на батерията, за да се охлади батерията и да се отстрани котлона, като по този начин постига целта на охлаждането на батерията. Когато TMAX е по -малък или равен на 25 градуса и TVAG по -малко или равен на 22 градуса, спрете режима на охлаждане.
Когато Tmin е по -малък или равен на 12 градуса и TVAG по -малко или равен на 15 градуса, течният охлаждащ блок влиза в режим на отопление, компресорът се изключва, водната помпа и нагревателя на PTC се включват и охлаждащата течност се загрява от нагревателя на PTC и влиза в охлаждащата плоча за батерията, за да загрее батерията. Този режим е подходящ за ситуации, при които температурата на батерията е твърде ниска и се изисква отопление. Спрете режима на нагряване, когато Tmin е по -голям или равен на 20 градуса и TVAG по -голям или равен на 23 градуса.
Когато температурата на входа е по -малка или равна на 12 градуса, течният охлаждащ блок влиза в режим на самообращение, компресорът, вентилаторът, нагревателят на PTC се изключват и водната помпа се включва, което позволява на охлаждащата течност да циркулира многократно в охлаждащата плоча на батерията и устройството, като се извършва топлината в батерията. Когато влажността вътре в контейнера е по -висока от температурата на точката на оросяване при съответната температура, течният охлаждащ блок ще активира режима на обезводняване.
Система за защита на енергийното съхранение
Системата за противопожарна защита използва всеки батерия като единица за минимална защита и приема ново пожарогасително технологично решение на двуфазен атомизиран пожар в газ-течност. Той съвместно използва смукателни детектори, горими детектори за газ и детектори за температура и дим, за да наблюдава цялостно наблюдение и откриване на цялата кутия за съхранение на енергия в реално време. Сред тях инспираторният детектор следи и защитава цялата кутия на батерията на клъстера в единици батерии, горимият газов детектор следи и защитава батериите, а температурният и димният детектор наблюдава и защитава електрическото отделение.
Когато батерията изпита термичен пожар, детекторът открива огъня и отваря клапана за управление на преградата на клъстера на батерията. В същото време информацията за пожара се предава на гостоприемника на пожар през автобуса CAN. Алармата на звука и светлата аларма е включена, изпускателната система е включена и хостът на потискане започва да се извежда. Пожарогасеният агент се транспортира до двуфазната дюза на газопровода през тръбопровода и клапана за управление на преградата. Пожарогасеният агент се атомизира през дюзата и след това се напръсква във вътрешността на батерията, за да изпълни функциите за охлаждане и пожарогасинг.
Домакинът за потискане на пожар за съхранение на енергия използва Perfluorohexane като основен агент за погасяване на пожар за гасене, потискане и предотвратяване на ранни пожари в шкафа за съхранение на енергия. След като огънят е твърде голям, пожарогасителният агент трябва да бъде пръскан за дълго време. След като се използва вграденият Perfluorohexane пожарогасителен агент в гостоприемника, системата автоматично ще попълни пожарната хидрантна вода, за да постигне дългосрочно непрекъснато пръскане, да потисне пожарната дейност и да охлади батерията.
Проверка на теста
Системата за съхранение на енергия с течно охлаждане на контейнера претърпява 0. 5C тест за зареждане при температура на околната среда 25 градуса, а BMS записва температурните промени на всяка батерия. В края на зареждането повърхностната температура на клетките на батерията вътре в батерията е по -малка от 35 градуса, с температурно повишаване по -малко от 10 градуса. През целия процес на зареждане най-ниската температура в точка на наблюдение е 32,5 градуса, а най-високата температура е 34,8 градуса, с температурна разлика под 2,3 градуса, както е показано на фигура 2. От експерименталните резултати на фигура 2 се вижда, че повишаването на температурата на течните охладени контейнери е много по-малко от разликата в температурата на контейнерите с въздушно охлаждане. Като цяло температурната разлика в контейнерите с въздушно охлаждане достига 5-8 градус, което може ефективно да насърчи температурната консистенция на цялата система за съхранение на енергия и да разшири работния живот на системата.
Заключение
Проектът проектира 20 -футова система за съхранение на енергия с течно охлаждане на контейнера, включително теоретичен дизайн на системата, дизайн на термично управление, дизайн на пожарна защита и др. Накрая, експерименталната проверка показа, че температурната консистенция на системата за съхранение на енергия е добра и повишаването на температурата отговаря на изискванията.
Използването на течни охладени батерии в новите енергийни превозни средства е много зряло, а системата за съхранение на енергия е неподвижна без риск от изтичане. Системата за контейнери с течно охлаждане намалява дизайна на вътрешните въздушни канали, приема външна система за поддръжка, елиминира необходимостта от вътрешно пространство за коридор и приема голям дизайн на батерията, за да увеличи максимално енергийната плътност. По отношение на общите разходи системата за съхранение на енергия с течно охлаждане има повече предимства. Най -важното за системата за съхранение на енергия е да гарантира нейната безопасност, а проектирането на системата за противопожарна защита е от решаващо значение. Системата приема пожарна защита на нивото и непрекъснато потискане на перфлуорохексан и водна противопожарна защита, за да се осигури безопасната работа на системата.