中國儲能網(wǎng)訊：儲能為什么需要熱管理？
熱管理是保證儲能系統(tǒng)持續(xù)安全運行的關鍵。據(jù)相關機構不完全統(tǒng)計，2022年至今，全球就已經(jīng)發(fā)生了17起以上的儲能著火事故。鋰電池熱失控是引發(fā)儲能系統(tǒng)安全事故的主要原因之一。在鋰電池充放電的過程中，一部分化學能或電能轉化成熱能，如儲能系統(tǒng)散熱不佳，就可能致熱失控，造成電池短路、鼓包、出現(xiàn)明火，最終引發(fā)火災、爆炸等安全事故。
圖：鋰離子電池熱失控過程
儲能系統(tǒng)產(chǎn)熱大，散熱空間有限，自然通風下難以實現(xiàn)溫度控制，易損害電池的壽命和安全。與動力電池系統(tǒng)相比，儲能系統(tǒng)電池的功率更大，數(shù)量更多，產(chǎn)熱更多，而電芯緊密排列又導致散熱空間有限，熱量難以快速、均勻地散發(fā)，易引起電池組之間的熱量聚集、運行溫差過大等現(xiàn)象，最終損害電池的壽命和安全。
鋰電池產(chǎn)熱與放電倍率正相關，高倍率高容量下產(chǎn)熱顯著增加，熱管理系統(tǒng)的重要性不斷增強，對熱管理系統(tǒng)的設計要求也在不斷提高。
理想情況下的熱管理設計可以將儲能系統(tǒng)內(nèi)部的溫度控制在鋰電池運行的最佳溫度區(qū)間（20-30℃），并保證電池包、電池簇、電池艙內(nèi)部的溫度均一性，從而降低電池壽命衰減或熱失控的風險。
全新定義的電芯全立面散熱+自然風道均溫+同溫層設計
目前儲能系統(tǒng)的散熱方式主要分風冷和液冷。風冷和液冷是手段不是目的，確保電芯安全穩(wěn)定運行才是儲能溫控的關鍵。思源清能提出，一個符合安全設計的鋰電池儲能系統(tǒng)溫控應滿足如下三個標準：
1）電芯工作在20-30℃最優(yōu)溫度區(qū)間之內(nèi)。防止溫度過低的壽命衰減和溫度過高的不良副反應。
2）電芯本體溫差控制在5℃以內(nèi)。防止單個電芯的溫差過大引起的內(nèi)部化學反應不均衡。
3）同簇內(nèi)電芯的同一位置溫差控制在5℃以內(nèi)。盡量保障電芯間的一致性，防止個別電芯安全性的問題成為系統(tǒng)安全性短板。
思源清能新發(fā)布的esGrid場站級儲能系統(tǒng)提出了“電芯全立面散熱+自然風道均溫+同溫層設計”的創(chuàng)新設計理念。
打破電芯緊密排列成組的固有設計，在電芯間加入隔斷風道設計，既保證結構強度又能使電芯大立面受風，在氣流路徑上電芯的四個立面均能有效散熱，使得單個電芯本體溫差控制在5℃以內(nèi)，本體均溫性大大改善。全立面散熱可快速降低電池表面溫度，使電池長期運行殼溫不超過30℃。
通過PACK內(nèi)結構設計，利用雙列模組全立面散熱的空氣動力學原理設置了自然風道，雙向回風，取消了PACK風扇設計。此舉徹底解決了當前主流風冷方案中由于風扇“搶風”導致的PACK間風量不均問題，大大提升了PACK間的溫度均衡。同時，取消PACK風扇的設計，也大大減輕了全生命周期中維護的工作量和成本。
儲能系統(tǒng)運行中，由于冷熱空氣的比重不同，會導致電池艙在垂直方向上產(chǎn)生一定的溫度梯度。當前主流的電池簇縱向布置方式使得同一簇內(nèi)的PACK天然處在不同的溫度梯度上，影響了電池間溫度一致性。對此，思源清能創(chuàng)新提出“同溫層”設計理念，采用單簇單排橫向布置，保障一個簇位于同一溫度梯度上，進一步降低電池之間的溫差。
思源清能提出的“電芯全立面散熱+自然風道均溫+同溫層”創(chuàng)新設計有效提升了電芯本體、簇內(nèi)不同電芯間溫度均衡性，保障了電芯的最佳工作溫度，極大提升了電池的一致性。對儲能系統(tǒng)的安全、效率、壽命均帶來了較大的提升。
思源清能電氣電子有限公司是思源電氣旗下公司，專注于大功率電力電子技術在新型電力系統(tǒng)中的應用，公司不僅掌握多種柔性交流輸配電裝置的自主知識產(chǎn)權，而且能夠提供輸配電系統(tǒng)穩(wěn)定分析、不同時長全系列儲能的解決方案、電能質量問題治理的咨詢服務。
思源清能依托思源電氣30多年電力系統(tǒng)應用經(jīng)驗，具有專業(yè)全，積累深的優(yōu)勢，在儲能行業(yè)深挖系統(tǒng)集成、電力電子、高電壓、電化學、熱管理、電池管理、監(jiān)控保護、智能AI等技術，取得了多項在國內(nèi)外領先水平的核心技術，可為客戶提供安全可靠、全系列的儲能解決方案，適用于發(fā)電側、電網(wǎng)側、用戶側及微電網(wǎng)等應用場景。
