团队还设计了两组消防系统,一组由气体控制器、灭火介质等组成,通过管网将灭火介质放至异常的液冷区域;另一组由多合一的探测控制器和灭火装置组成,实时监测、保护电池储能系统的综合控制柜。两组消防系统在异常处置和保护预防方面相互协调、配合,实现消防系统运作的及时性、针对性、有效性。
二是高效解决电池系统一致性问题。随着循环次数和使用工况的变化,电池会出现不同程度的结构老化和性能衰减,导致电池容量减少以及单体运行温度不一致,电池单体间一致性差异变大。若电池长期运行温度不一致,则易导致电池模组、电池簇串并联失配,造成电池生命周期内利用率低、储能系统容量失配,从而出现“充不满、放不完”的充放电能力差现象。这样不仅缩短了电池寿命,也降低了储能系统运行的安全性和可靠性。浸没式液冷技术能均匀降低电池各部位的温度,控制电芯运行温差在2℃以内,保持了电池的一致性,提高电池可用容量和循环寿命。
三是大幅提升储能系统能量密度,降低投资成本。浸没式液冷技术降低了电池长期运行温度的差异性,提高了电池寿命期间的利用率,能够持续满足储能电站充放电能力要求。同时能量密度可提升20%,一个标准40英尺集装箱储能容量可达到0.745万千瓦时。
四是提高冷却效率,大幅降低能耗。
浸没式液冷储能系统采用了集中式冷却技术,与传统风冷或冷板式液冷方式相比较,可节能20%以上,降低了能量损耗。
浸没式液冷电池储能系统也首次规模化应用于梅州宝湖储能电站,电站规模为70兆瓦/140兆瓦时,自正式投入商运以来运作良好,浸没式液冷电池储能系统不同区域的电芯温差可以保持在1.4℃—1.8℃范围内,显著提升了电池储能系统电芯运行温度的一致性。
总而言之,全浸没式液冷电池储能系统彻底解决了电芯安全隐患,大幅提高了电池热管理系统的冷却效率,有效提高了电池运行温度的一致性。浸没式液冷储能技术还将在冷却效率、安全稳定运行方面做持续性的验证和研究,同时考虑进一步在其他领域推广应用,例如移动储能、梯次利用等。
汪志强
(作者系南方电网公司领军级技术专家、南网储能科技公司董事长)