Valg af energilagringsløsninger
På nuværende tidspunkt pumpes energilagringsteknologier med høj teknologisk modenhed og bred anvendelse opbevaring og elektrokemisk energilagring. Elektrokemisk energilagring bruger hovedsageligt lithiumbatteriteknologi. I betragtning af faktorer som omkostningseffektivitet, sikkerhed, levetid og industriens modenhed er lithiumjernfosfatbatterier i øjeblikket de mest passende batterier til energilagring. Termisk magtenergilagringsassisteret frekvensregulering har høje krav til ydelse af energilagringsbatterier, herunder egenskaber med høj hastighed, høje klatrende egenskaber, hurtig responsevne, stærk energieffektivitetsforhold, høj temperatursikkerhed og lang levetid for energilagringsteknologi. Derfor anbefales det for termisk strømforsamlingsprojekter for termisk strømforvaltning af frekvensreguleringer at bruge lithiumjernfosfatbatterier. Set fra applikationsscenarier for brugersiden energi anbefales det også at bruge lithiumjernfosfatbatterier baseret på krav som spidsbarbering, efterspørgselsrespons og strømforsyningens pålidelighed.
Batteribrande er hovedsageligt forårsaget af termisk løb af batteriet, hvilket hovedsageligt skyldes interne kortslutninger. De vigtigste årsager til interne kortslutninger inkluderer mekanisk misbrug, elektrisk misbrug og termisk misbrug. Vejen til at håndtere termisk misbrug er at indføre et godt termisk styringsdesign.
Væskekøleteknologi bruger væskekonvektionsvarmeoverførsel til at fjerne varmen, der genereres af batteriet, og reducere dens temperatur. Risikoen for flydende lækage i væskekøling kan undgås gennem strukturelt design. Effektiviteten af væskekøling er højere end luftkøling, og temperaturforskellens kontrol af væskekøling er bedre end luftkøling. Væsketemperaturen og strømningskontrol af væskekøling er enklere end luftkøling, og batteriets levetid ved hjælp af væskekøling er længere. I betragtning af de samlede omkostninger har væskekølesystemer flere fordele end luftkølesystemer. På samme tid er sikkerhedsspørgsmål i energilagringskraftværker fremtrædende, og flydende kølingenergilagringssystemer fremmes gradvist og anvendes.
Liquid afkølet lithiumbatteri energilagringssystem
Lithium Battery Energy Storage System består af et batterirum og et elektrisk rum. Batterirummet er sammensat af batteriklynger, væskekølesystemer, brandbeskyttelsessystemer, kombineringsskabe, distributionsbokse osv. Det elektriske rum er sammensat af invertere (pc'er), transformatorer, kontrolskabe, ringhøstenheder, vekselstrømsfordelingsskabe, aircondition, osv. Denne undersøgelse giver en detaljeret beskrivelse af design og udvikling af batteri -rummet, mens AC -beskrivelsen af elektrisk rum er vedtaget. Hele designprocessen med lithiumbatteri -energilagringssystem inkluderer batteripakke, batteristativ og batteribeholder, som vist på figuren.
Energilagringssystemet bruger Eve Energy Square Aluminium Shell Lithium Iron Phosphate LF280K battericeller (3,2 V/280 AH). Serien Parallel tilslutning af batteripakken er 1P48S, og hver batteripakke har 48 LF280K battericeller med en kapacitet på 43,008 kW · h. Batterisystemet består af 8 batteriklynger, der er tilsluttet parallelt, med hver klynge bestående af 8 batteripakker, der er forbundet i serie. Energilagringssystemet har en kapacitet på 2,75 MW · H og en nominel spænding på 1228,8 V. Det energilagringssystembatteri er en standard 20 fod høj beholder (6,058 MX 2,438 MX 2,896 m) med funktioner såsom vandtætning, isolering, korrosionsforebyggelse, brandforebyggelse, sandblokering, stødbestandighed og UV -beskyttelse. Dens beskyttelsesniveau er IP54. For at forhindre overopladning og overdischarging af batterier, opnå ladning og udladningsstyring af batterier og sikre stabil og pålidelig betjening af batterisystemet, skal systemet være udstyret med et batteristyringssystem (BMS), og beskyttende hardware skal være udstyret med relays, afbrydere, sikringer osv.
Energilagring af termisk styringsdesign
Design af termisk styringssystem
Væskekølings- og opvarmningsstyringssystemet består af væskekølingsplader, væskekøleenheder, væskekølingsrørledninger, høje og lavspændingsledningsnettet og kølevæske. Med hensyn til spørgsmålet om lækage af væskekøling træffes følgende foranstaltninger. For det første vedtager Liquid Cooling Joint en lækage -bevis for bilkvalitetskøling af kølingsrørledningsrørledning, hvilket kan sikre, at risikoen for flydende lækage minimeres under driften af energilagringssystemet. For det andet skal der installeres en flydende niveau sensor i ekspansionstanken for den flydende køleenhed. Hvis der er nogen lækage, lyder den flydende køleenhed en alarm. For det tredje er beskyttelsesniveauet for batteripakkedesignet IP67, hvilket sikrer, at der ikke er nogen indflydelse på systemet i tilfælde af lækage. Den flydende afkølingsplade på batteripakken er lavet af aluminiumslegeringsstøbning og integreret med funktionerne på basen og væskekølepladen. Den væskekøleplade og forseglingsdækslet er forbundet ved friktionsstørre svejsning; På samme tid gennemgår den flydende køleplade også lufttæthedstest for at sikre god tætningsydelse. Batteripakken Liquid Cooling Plate vedtager en "serpentin" flowkanal, og kølevæsken bruger 50% vand efter masse og 50% ethylenglycol af masse. Det flydende kølesystem bruger en bestemt termisk styringsstrategi til at afkøle eller opvarme batteripakken, når kølevæsken strømmer gennem den væskeende kølingsplade.
Væskekøleenheder har afkøling, opvarmning og affugtningsfunktioner, og strategien og arbejdsmetoden for det termiske styringssystem for væskekøleenheder er tæt forbundet. I teksten henviser Tmax til batteriets højeste temperatur; TVAG henviser til batteriets gennemsnitstemperatur; Tmin henviser til batteriets laveste temperatur.
Når Tmax større end eller lig med 28 grader og TVAG større end eller lig med 25 grader, kommer væskekøleenheden ind i køletilstand, kompressoren tændes, og høje temperaturen og det højtryks kølemiddel udledes fra kompressoren og går ind i kondensatoren for kondens. Efter at have frigivet varme og afkøling er den kastet og depressuriseret gennem ekspansionsventilen og derefter ind i fordamperen for at udveksle varme med kølevæsken. Kølemediet absorberer varme og fordamper i fordamperen, før den strømmer tilbage til kompressorens sugeport, hvilket afslutter en køleskab. På dette tidspunkt er vandpumpen i vandvejen tændt, PTC -varmeapparatet er ikke tændt, og kølevæsken afkøles i pladefordamperen og kommer ind i batteripakken flydende kølingplade for at afkøle batteriet og fjerne varmen og derved opnå formålet med afkøling af batteriet. Når Tmax mindre end eller lig med 25 grader og TVAG mindre end eller lig med 22 grader, skal du stoppe køletilstand.
Når TMIN mindre end eller lig med 12 grader og TVAG mindre end eller lig med 15 grader, kommer den flydende køleenhed ind i opvarmningstilstand, kompressoren er slukket, vandpumpen og PTC -varmelegemet tændes, og kølevæske opvarmes af PTC -varmelegemet og kommer ind i batteriets afkølingsplade for at varme batteriet. Denne tilstand er velegnet til situationer, hvor batterietemperaturen er for lav, og opvarmning er påkrævet. Stop opvarmningstilstand, når TMIN større end eller lig med 20 grader og TVAG større end eller lig med 23 grader.
Når indløbstemperaturen er mindre end eller lig med 12 grader, går den væskekøleenhed i selvcirkulationstilstand, kompressoren, ventilatoren, PTC -varmeapparatet er slukket, og vandpumpen tændes, hvilket gør det muligt for kølemidlet at cirkulere gentagne gange i batteri -afkølingspladen og enheden, der udfører varmen i batteripakken. Når fugtigheden inde i beholderen er højere end dugpunktstemperaturen ved den tilsvarende temperatur, aktiverer væskekøleenheden affugtningstilstand.
Energilagringsbrandbeskyttelsessystem
Brandbeskyttelsessystemet bruger hver batteripakke som minimumsbeskyttelsesenhed og vedtager en ny brandslukningsteknologiløsning af gas-væske-to-fase atomiseret brandslukningsmiddel. Det bruger i fællesskab sugedetektorer, brændbare gasdetektorer og temperatur- og røgdetektorer til omfattende overvågning og detekterer hele energilagringsboksen i realtid. Blandt dem overvåger og beskytter de inspirerende detektor og beskytter hele klyngebatterikassen i enheder af batteriklynger, de brændbare gasdetektor overvåger og beskytter batterierne og temperatur- og røgdetektorskærme og beskytter det elektriske rum.
Når en batteripakke oplever en termisk løbsk ild, registrerer detektoren ilden og åbner partitionskontrolventilen for batteriklyngen. På samme tid overføres brandoplysningerne til brandundertrykkelsesværten gennem CAN -bussen. Lyden og lysalarmen er tændt, udstødningssystemet er tændt, og undertrykkelsesværten begynder at udsendes. Brandslukningsmidlet transporteres til den gas-væske-to-fasede dyse gennem rørledningen og opdelingen af kontrolventilen. Brandslukningsmidlet forstærkes gennem dysen og sprøjtes derefter ind i det indre af batteripakken for at implementere afkøling og brandslukningsfunktioner.
Energilagringsbrandundertrykkelse er vært for perfluorohexan som det vigtigste brandslukningsmiddel til at slukke, undertrykke og forhindre tidlige brande i energilagringsskabet. Når ilden er for stor, skal ildslukningsmidlet sprøjtes i lang tid. Efter at det indbyggede perfluorohexan-brandslukningsmiddel i værten er brugt op, vil systemet automatisk genopfylde ildbrune vandet for at opnå langvarig kontinuerlig sprøjtning, undertrykke brandregning og afkøle batteriet.
Testbekræftelse
Det væske afkølede containerenergilagringssystem gennemgår en 0. 5c opladningstest ved en omgivelsestemperatur på 25 grader, og BMS registrerer temperaturændringerne for hver batteripakke. Ved afslutningen af opladning er batteriets overfladetemperatur inde i batteripakken mindre end 35 grader med en temperaturstigning på mindre end 10 grader. Gennem hele opladningsprocessen er den laveste temperatur ved overvågningspunktet 32,5 grader, og den højeste temperatur er 34,8 grad, med en temperaturforskel på mindre end 2,3 grad, som vist i figur 2. Fra de eksperimentelle resultater i figur 2 kan det ses, at temperaturstigningen af væskekølede containere er meget mindre end temperaturforskellen i luftkølede containere. Generelt når temperaturforskellen i luftkølede containere 5-8 grad, hvilket effektivt kan fremme temperaturkonsistensen i hele energilagringssystemet og forlænge systemets driftsliv.
Konklusion
Projektet designet et 20 fods væske afkølet containerenergilagringssystem, inklusive systemteoretisk design, termisk styringsdesign, brandbeskyttelsesdesign osv. Endelig viste eksperimentel verifikation, at temperaturkonsistensen af energilagringssystemet var god, og temperaturstigningen opfyldte kravene.
Brug af væskekølet batteripakker i nye energikøretøjer er meget modent, og energilagringssystemet er stationært uden risiko for lækage. Det flydende afkølede containersystem reducerer designet af interne luftkanaler, vedtager et eksternt vedligeholdelsessystem, eliminerer behovet for internt korridorplads og vedtager et stort batteripakkedesign for at maksimere energitætheden. Med hensyn til samlede omkostninger har det væske afkølede containerenergilagringssystem flere fordele. Det vigtigste for energilagringssystemet er at sikre dets sikkerhed, og design af brandbeskyttelsessystemet er afgørende. Systemet vedtager brandbeskyttelse på pakkeniveau og et kontinuerligt undertrykkelsesskema af perfluorohexan og vandbrandbeskyttelse for at sikre, at systemets sikre drift.