中國儲能網(wǎng)訊:第十二屆中國國際儲能大會演講速記如下:
張永利:大家好!我叫張永利,來自山東朗進(jìn)科技股份有限公司,我今天給大家?guī)淼难葜v題目是關(guān)于儲能系統(tǒng)溫控?zé)峁芾淼乃伎?。剛才大家聽了好幾個演講,都是關(guān)于電池的,我今天講的這個可能是給大家稍微換一下口味,主要是關(guān)于儲能溫控?zé)峁芾怼?
我的思考主要有三點,這三點是基于現(xiàn)在儲能整個市場的現(xiàn)狀:
思考1:誤區(qū)-儲能溫控很簡單,不是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。剛才大家都在講電池,或者說這個行業(yè)里面,除了電芯,還有BMS,或者說還有PCS,可能是講得最多的,儲能溫控其實關(guān)注得不是很多,所以說這是我的思考1,大家可能認(rèn)為溫控很簡單,它不是儲能里面的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
思考2:沒有關(guān)注到儲能全生命周期成本,因為現(xiàn)在儲能整個行業(yè)政策,或者是市場的現(xiàn)象就是成本要求得比較苛刻,所以大家老是在一味壓縮成本,對儲能的全生命周期成本,我覺得是沒有關(guān)注得足夠多。
思考3:沒有認(rèn)識到儲能溫控是一套系統(tǒng),不是一個單純的設(shè)備。
下面我基于我的這三點思考,來給大家做一個分享。
一、儲能行業(yè)
首先儲能這個行業(yè)我想不用多講,現(xiàn)在大家都比較清楚,3060、碳達(dá)峰、碳中和,對于儲能其實是提出了很高的要求,當(dāng)然也是一個很好的機(jī)遇。儲能利用抽水蓄能、電化學(xué)儲能、飛輪儲能都有應(yīng)用,我其中重點是想講電化學(xué)儲能,它有靈活性、密度高等特點,是目前大家比較認(rèn)可的儲能方式。
在電化學(xué)儲能里面,安全是至關(guān)重要的,另外一點是壽命。在安全和壽命方面,和電芯的發(fā)熱是密切相關(guān)的。首先從安全和壽命來說,大家最注重的是BMS,通過BMS如何管控電芯的發(fā)熱、壽命和安全。其次比較關(guān)注的是消防系統(tǒng),如何利用消防系統(tǒng)預(yù)防或者是通過后期的控制,來提升整個儲能的安全性,這也是現(xiàn)在比較關(guān)注的。最后才關(guān)注到溫控?zé)峁芾硪约捌渌到y(tǒng),我覺得現(xiàn)在行業(yè)里面是這樣的順序。
從溫控?zé)峁芾碚麄€現(xiàn)狀來看,我們總結(jié)了這么幾點:
第一,熱管理因為是一整套系統(tǒng),而我們覺得其中相對來講比較欠缺的,是在系統(tǒng)層面上的,工程師經(jīng)驗欠缺。所以最后容易導(dǎo)致選型配置不合理,成本高,效果也不是很好的問題。
第二,電芯準(zhǔn)確的熱物性評估不夠,尤其是到了集成商的時候,電芯的廠家是比較專業(yè)的,但是整個儲能行業(yè)環(huán)節(jié)非常多,到了最終集成的時候,熱物性評估不夠,最終的結(jié)果也會導(dǎo)致全生命周期內(nèi)電池的壽命、末期的溫控系統(tǒng)不滿足要求。
第三,就是冷卻的方式,到底是采取哪種冷卻方式,怎么去評估,包括整個系統(tǒng)里面的流場等等,也不是評估得很到位,最終選取的不是很合適。
第四,應(yīng)用場景的評價及全生命周期運(yùn)維,包括海拔、聯(lián)動控制因素等等。
二、朗進(jìn)思考
基于以上這些,我們提出了我們作為一個溫控廠家的一些思考。
首先肯定是儲能價值的最大化,我覺得不管是對于咱們在座的還是對于終端客戶來說,追求的肯定是儲能價值的最大化。這里面我們認(rèn)為有幾個指標(biāo):安全、可靠、節(jié)能、智能,最終能夠都體現(xiàn)到全生命周期成本(LCC)上。
1、安全。
安全肯定是重在預(yù)防,預(yù)防又是通過幾個方面來體現(xiàn)的:一是BMS,這也是目前大家關(guān)注得非常多、研究得非常多的;二是溫控?zé)峁芾?,因為溫控?zé)峁芾淼淖饔?,電芯的發(fā)熱是要靠溫控?zé)峁芾戆阉鼛ё撸總€電芯的熱量都能被帶走,BMS控制才可以得心應(yīng)手。如果我們發(fā)的熱帶不走,那可能BMS控制起來就會大打折扣;三是消防預(yù)警,消防預(yù)警作為輔助,我們現(xiàn)在是盡可能地把預(yù)警提前,越往前對整個安全控制越有利。當(dāng)萬一出現(xiàn)安全隱患的時候,消防可以及時把它控制住。
當(dāng)然,我今天主要是分享溫控。而溫控,我們認(rèn)為有四點是非常關(guān)鍵的:一是冷量,冷量是安全的源頭,必須要設(shè)計出足夠的而且是合理的冷量,來供整個儲能系統(tǒng)的發(fā)熱,能把熱量全部都帶走,從熱的角度來說要處在非常安全的可控范圍之內(nèi);二是流量均勻性,從每個電柜到每個電箱一直到每個電芯,要有合理均勻的流量;三是冷量的利用率,從每個電柜、每個電箱到每個電芯中間各個環(huán)節(jié)的阻力如何去評估,如何能把它做到通過阻力的計算來合理地把冷量整個都利用起來;四是冷量的精準(zhǔn)性,不同的負(fù)荷,不同熱量,要匹配最適合的冷量。這些是我們從溫控?zé)峁芾砥ヅ浼?xì)節(jié)上認(rèn)為比較關(guān)鍵的四點。
下面是關(guān)于冷量的均勻性,均勻性到底如何去保證,首先肯定是要有氣流仿真組織,我們在設(shè)計的前期,要通過合理的仿真來確保整個后期實物和前期設(shè)計是符合的。另外就是要保證仿真的偏差要小,這樣才可以保證整個環(huán)節(jié)里面時間縮短,同時可以對設(shè)計、研發(fā)費(fèi)用起到節(jié)約和控制作用。
剛才是講的氣流,這里主要是講電池?zé)峁芾?,從電池本身的仿真,電池的發(fā)熱,以及電箱里面每個電芯的發(fā)熱情況,包括電柜里面發(fā)熱的情況,這樣從仿真的角度來保證每個電芯之間的溫差要做到最小。
一套理想的溫控系統(tǒng),要有各個環(huán)節(jié)的配合,橫縱向的管理。因為現(xiàn)在的電化學(xué)儲能,整個集成以后是比較復(fù)雜的,整個從冷量的源頭開始一直到風(fēng)道,分道也包括橫的風(fēng)道和豎的風(fēng)道,沿線非常長,阻力各個環(huán)節(jié)都不一樣,加起來也是非常大的。到底如何從源頭把電芯需要的冷量送到它相應(yīng)的位置,這中間是一整套系統(tǒng)的匹配設(shè)計,也都需要對安全性進(jìn)行把控。
2、可靠。
產(chǎn)品如何做到可靠,首先是要評估產(chǎn)品的RAMS,可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性,這是我們做產(chǎn)品肯定要從這幾個指標(biāo)方面去評估,做到產(chǎn)品可靠。其次是設(shè)計,從設(shè)計計算到仿真,然后我們要評估產(chǎn)品的MTBF,到底是10萬小時還是8萬小時,必須要有詳細(xì)的計算。還有可靠度,可靠度現(xiàn)在也是非常好的一個指標(biāo),尤其在軍工上,對產(chǎn)品的可靠度是99%還是98%,也要有詳細(xì)的計算,而且是要有一個具體的值,通過這個值就能知道這個產(chǎn)品到底是一種什么樣的指標(biāo)。第三是體系上,體系上9000/14000,大家都比較熟悉,還有從國軍標(biāo)的角度,或者是TS22163,高鐵的角度,或者是IATF16949汽車,這些特殊領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的體系方面的認(rèn)證,還是做得非常全面和到位的。
3、節(jié)能。
現(xiàn)在整個行業(yè)越來越關(guān)注節(jié)能,前幾年的時候,大家只是說對成本關(guān)注得比較多,其實節(jié)能,隨著整個儲能投放市場越來越大,(剛才有嘉賓講到)可能由GW到TW,這么大的市場保有量,它的用電就顯得非常突出。
而整套儲能的系統(tǒng)效率有兩個,一個是設(shè)備轉(zhuǎn)換效率指標(biāo),還有一個是系統(tǒng)自用電,整個儲能系統(tǒng)的自用電里面,空調(diào)是最大的用電設(shè)備,其他的像消防用電可能都比較小。下面我舉了一個例子給大家計算,可能有更直觀的印象。
以一個5MWh儲能箱為例,要被100kW制冷量空調(diào),能效比2.5計算,用電功率是40kW,按照每天8h,全年300天計算,全年總用電量達(dá)到了96000kWh的用電量。
如果我們采用變頻空調(diào),現(xiàn)在行業(yè)里面可能有不同的空調(diào),變頻空調(diào)相對來說比較節(jié)電,按照結(jié)電20%計算,一年可以省38.4萬度電,如果把電費(fèi)算出來,按每度電0.7元計算,就能節(jié)省26.88萬元。如果再把它轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)煤,就是122噸,再把它轉(zhuǎn)換成減排二氧化碳,就是328噸。
這個數(shù)據(jù)我們只是按照一個100MWh的項目計算,現(xiàn)在我們的儲能項目,基本上每個項目都是大幾十兆瓦,百M(fèi)Wh以上,我們這么多的儲能項目,在節(jié)能減排這塊我覺得也是非??捎^的。
4、智能。
智能這一塊我只是簡單列了一下,一個是空調(diào)要智能運(yùn)維,二是和消防包括BMS等等來實現(xiàn)聯(lián)動,這樣可以充分利用整個智能化的程度。
5、全生命周期成本(LCC)。
全生命周期成本依托于前面的四個,我們的設(shè)備購置成本小于20%,整個全生命周期里面運(yùn)營成本大于80%,這還是一個比較保守的數(shù)字。所以說運(yùn)營成本里面,就是可靠、節(jié)能、安全這些來最終決定的。
三、解決方案
上面大概講了一下關(guān)于儲能方面的思考和一些具體的想法,下面是我們朗進(jìn)科技針對整個儲能溫控的解決方案。這個解決方案,我們主要是提供全鏈條的解決方案,不僅是提供一個設(shè)備,從最開始和客戶一起去設(shè)計策劃,包括空調(diào)的選型,包括中間的風(fēng)場,系統(tǒng)仿真,電池仿真,一直到最后產(chǎn)品投放市場以后智能運(yùn)維的管理,是全鏈條的。
這是我們提供的解決方案,從集裝箱、電力預(yù)制艙、室外柜等等,產(chǎn)品從0.6kW到40kW全系列。
這是外掛空調(diào)方案,主要是風(fēng)冷的,從0.6kW到25kW,主要是掛在集裝箱的側(cè)壁上。這是內(nèi)置式的空調(diào)方案,從12.5kW到25kW。這是頂置式的空調(diào)方案,現(xiàn)在也越來越多一些,冷量從5-35kW,放在集裝箱頂部以后可以省出內(nèi)部空間來,這里面可能有的客戶會質(zhì)疑放在頂部以后漏水怎么辦,頂置式空調(diào)的安裝、防水在行業(yè)里面非常成熟,有一套成熟的解決方案,沒有任何問題。
這是液冷場景解決方案,我們現(xiàn)在提供從電化學(xué)儲能、飛輪儲能以及數(shù)據(jù)中心、汽車換電站,以及新能源交通的動力電池,提供全系列的解決方案。冷量從30kW到40kW。
再有就是朗進(jìn)科技的核心技術(shù),我們朗進(jìn)科技做溫控已經(jīng)做了20多年,目前我們的領(lǐng)域做得非常多,除了現(xiàn)在的儲能,包括軌道交通領(lǐng)域、新能源交通領(lǐng)域,還有數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域等等。首先是變頻,我們朗進(jìn)的溫控全部是變頻產(chǎn)品,因為我們的變頻技術(shù)是自研的,已經(jīng)有將近30年的經(jīng)驗。另外一個是空調(diào)整個的控制系統(tǒng),也是技術(shù)非常成熟的,還有電磁兼容技術(shù),包括智能預(yù)測控制技術(shù),還有適量變頻驅(qū)動技術(shù),包括熱泵制熱技術(shù),這是我們目前在溫控領(lǐng)域的核心技術(shù)。
重點講一下溫度控制算法,一個是溫度控制得精不精準(zhǔn),另外一個是節(jié)能,也是通過這個來控制。傳統(tǒng)的控制方法是PID,我們現(xiàn)在的控制方法是MPC的,就是提前預(yù)測。
另外還有智能運(yùn)維系統(tǒng),主要是圍繞著咱們產(chǎn)品投放市場以后產(chǎn)品的健康狀態(tài)到底怎么樣,是不是有故障,或者是沒有故障,但是處在亞健康狀態(tài),我們有這么一套完整的運(yùn)維系統(tǒng),這樣可以節(jié)省整個后期的運(yùn)維費(fèi)用。
朗進(jìn)數(shù)字能源是我們朗進(jìn)科技股份上市公司下面的一家子公司,聚焦數(shù)據(jù)中心能源、通信能源、電力及儲能能源及智能戶外一體化機(jī)柜(智能端點)等領(lǐng)域,針對各行業(yè)用戶的特殊應(yīng)用場景,提供整體解決方案,實現(xiàn)安全、高效、節(jié)能、智能運(yùn)維等需求。
產(chǎn)品涉及得比較多,這是我們產(chǎn)品涉及到的各個領(lǐng)域。
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