การเลือกวิธีการระบายความร้อนเริ่มต้นจากการไหลของความร้อน ไม่ใช่ขนาดตู้
การระบายอากาศมักจะเป็นทางเลือกที่ง่ายกว่าสำหรับการใช้งาน C&I BESS ที่มีกำลังปานกลางซึ่งความหนาแน่นของความร้อนและสภาพแวดล้อมสามารถจัดการได้ การระบายของเหลวจะดึงดูดมากขึ้นเมื่อความหนาแน่นของพลังงาน, ความเข้มข้นในการหมุนเวียน, ข้อกำหนดความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ, หรือการสัมผัสกับอากาศร้อนเพิ่มขึ้น ผู้ซื้อควรเปรียบเทียบการกระจายอุณหภูมิ, พลังงานเสริม, การลดกำลัง, ภาระการบำรุงรักษา, และประสิทธิภาพในวงจรชีวิต—ไม่ควรสันนิษฐานว่าการระบายของเหลวจะ “ดีกว่า” โดยอัตโนมัติ.
งานการจัดการความร้อนของแบตเตอรี่ของ NREL อธิบายการแลกเปลี่ยนทางกายภาพอย่างชัดเจน: การระบายอากาศเสนอความเรียบง่าย, ส่วนประกอบที่น้อยลงและไม่มีความเสี่ยงในการรั่วไหลของน้ำหล่อเย็น แต่ความจุความร้อนที่ต่ำกว่าและความสามารถในการถ่ายเทความร้อนของอากาศทำให้ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิยากขึ้นกว่าการระบายของเหลว.
นั่นคือความแตกต่างทางวิศวกรรมที่ฉันจะเริ่มต้นด้วย.
ติดตามการไหลของอากาศผ่านตู้
ในตู้ที่ระบายอากาศ, อากาศที่ระบายความร้อนจะไม่คงอยู่ที่อุณหภูมิเดียวกัน.
มันเข้าไป, ดูดซับความร้อนจากเซลล์และโมดูล, และออกไปที่อุณหภูมิที่สูงขึ้น.
นักออกแบบความร้อนสามารถปรับปรุงรูปทรงของท่อ, การกระจายอากาศ, การควบคุมพัดลมและการแลกเปลี่ยนความร้อน, แต่ปัญหาพื้นฐานยังคงอยู่: สื่อที่ระบายความร้อนเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิเมื่อมันเดินทางผ่านแบตเตอรี่.
นั่นสำคัญเพราะแพ็คแบตเตอรี่ชอบไม่เพียงแค่อุณหภูมิเฉลี่ยที่ยอมรับได้, แต่ยังมีความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์และโมดูลที่น้อยลง NREL ระบุว่าความไม่สม่ำเสมอของอุณหภูมิแพ็คสามารถนำไปสู่พฤติกรรมการชาร์จ/ปล่อยที่แตกต่างกันและลดประสิทธิภาพของแพ็ค.
การระบายอากาศจึงกลายเป็นความท้าทายมากขึ้นเมื่อตู้นั้นรวม:
ความหนาแน่นของพลังงานสูง
การหมุนเวียนบ่อย
อุณหภูมิแวดล้อมสูง
และระยะห่างระหว่างเซลล์ที่แน่น.
แต่มีข้อได้เปรียบที่แข็งแกร่ง: ความเรียบง่าย.
ปั๊ม, ท่อ, ซีล และวงจรน้ำหล่อเย็นที่น้อยลงหมายถึงส่วนประกอบระบบของเหลวน้อยลงที่ต้องตรวจสอบ.
การระบายความร้อนด้วยของเหลวเปลี่ยนเส้นทางความร้อน
ระบบที่ระบายของเหลวจะเคลื่อนย้ายความร้อนผ่านแผ่นเย็นหรืออินเตอร์เฟซความร้อนของเหลวอื่น ๆ แทนที่จะพึ่งพาการไหลของอากาศในตู้รอบโมดูลแบตเตอรี่เป็นหลัก.
นี่ให้ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนที่มากขึ้นและสามารถผลิตการกระจายอุณหภูมิที่แน่นขึ้น.
ตัวอย่าง Dawnice ปัจจุบันคือ125 kW / 261.248 kWh Honey SeriesAll-in-One ESS. ข้อกำหนดที่เผยแพร่ใช้การระบายของเหลวที่ชาญฉลาดและระบุความแตกต่างของอุณหภูมิแบตเตอรี่ที่≤3°C, โดยมีอัตราการชาร์จ/ปล่อยสูงสุดที่ 0.5C.
นั่นคือข้อกำหนดที่มีประโยชน์.
แต่ไม่ควรถูกเปลี่ยนเป็นการอ้างสิทธิ์ว่า:
การระบายความร้อนด้วยของเหลวให้ระยะเวลาการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้นเสมอ.
ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิเป็นเพียงปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อการเสื่อมสภาพ เคมีของเซลล์, หน้าต่าง SoC, อัตรา C, การเสื่อมสภาพตามเวลา, สภาพแวดล้อมและกลยุทธ์การควบคุมก็มีความสำคัญเช่นกัน.
คำแถลงที่สามารถป้องกันได้มากกว่าคือ:
ความสม่ำเสมอทางความร้อนที่ดีกำจัดแหล่งที่สำคัญหนึ่งของการเสื่อมสภาพที่ไม่สม่ำเสมอ.
ประสิทธิภาพซับซ้อนกว่าที่ว่า “ของเหลวชนะ”
ฉันจะระมัดระวังกับโบรชัวร์ที่อ้างว่า วิธีการระบายความร้อนหนึ่งวิธีจะเพิ่มประสิทธิภาพการเดินทางของ BESS โดยอัตโนมัติหลายเปอร์เซ็นต์.
การระบายความร้อนใช้พลังงาน.
ระบบที่ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศใช้พัดลมและขึ้นอยู่กับสถาปัตยกรรม อุปกรณ์ปรับอากาศ.
ระบบของเหลวอาจใช้ปั๊ม, พัดลม, เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนและบางครั้งเครื่องทำความเย็น.
ผู้ชนะขึ้นอยู่กับจุดการทำงาน.
ในอุณหภูมิแวดล้อมที่อ่อนโยนและพลังงานแบตเตอรี่ที่พอเหมาะ ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศที่เรียบง่ายอาจต้องการพลังงานในการระบายความร้อนน้อย.
ในภาระความร้อนสูง การบังคับให้อากาศไหลผ่านตู้ที่หนาแน่นอาจต้องการการไหลของอากาศมากในขณะที่ยังอนุญาตให้มีความแตกต่างของอุณหภูมิที่ใหญ่ขึ้น การระบายความร้อนด้วยของเหลวอาจมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการขนส่งความร้อนออกจากเซลล์.
สำหรับการจัดซื้อ ฉันจะขอ:
ประสิทธิภาพการเดินทางของ BESS
การใช้พลังงานเสริม
อุณหภูมิแวดล้อมในการทดสอบ
พลังงานในการชาร์จ/ปล่อย
และว่าพลังงาน HVAC/การระบายความร้อนรวมอยู่ในขอบเขตประสิทธิภาพที่เผยแพร่หรือไม่.
หากไม่มีขอบเขตนั้น การเปรียบเทียบ90% กับ 92%อาจเป็นการเปรียบเทียบการวัดที่แตกต่างกันสองอย่าง.
การบำรุงรักษาคือที่ที่การระบายความร้อนด้วยอากาศแก้แค้น
การระบายความร้อนด้วยของเหลวแก้ปัญหาวิศวกรรมหนึ่งโดยการเพิ่มระบบอีกหนึ่งระบบ.
BESS ที่ใช้การระบายความร้อนด้วยอากาศมักจะขอให้ทีมบำรุงรักษาตรวจสอบ:
ตัวกรอง
พัดลม
ช่องทางอากาศ
เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
การสะสมของฝุ่น
การจำกัดการไหลของอากาศ
ระบบที่ใช้การระบายความร้อนด้วยของเหลวเพิ่มคำศัพท์อีกชุดหนึ่ง:
น้ำหล่อเย็น
ปั๊ม
การไหล
ความดัน
ท่อและการเชื่อมต่อ
แผ่นเย็น
การตรวจจับการรั่ว
สภาพน้ำหล่อเย็น
นั่นไม่ได้หมายความว่าการทำความเย็นด้วยของเหลวไม่น่าเชื่อถือ
มันหมายความว่าทีม O&M มีส่วนประกอบของระบบความร้อนมากขึ้นในการจัดการ
ผลิตภัณฑ์น้ำหล่อเย็น DC-side ขนาด 261 kWh ของ Dawnice ในปัจจุบัน ตัวอย่างเช่น รวมถึงฟังก์ชันเติมน้ำหล่อเย็นอัตโนมัติ, แสดงให้เห็นว่าผู้ผลิตพยายามลดภาระการบำรุงรักษานั้น Dawnice ยังเผยแพร่ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ ≤3°C สำหรับแพลตฟอร์มนี้
เมื่อเปรียบเทียบกับBS09-225-Dระบบ DC-side ขนาด 225.07 kWh ของ Dawnice ใช้การทำความเย็นด้วยอากาศอัจฉริยะ โดยมีช่วงอุณหภูมิในการทำงานที่เผยแพร่ถึง 55°C
การมีอยู่ของสถาปัตยกรรมทั้งสองในครอบครัวผลิตภัณฑ์เชิงพาณิชย์เดียวกันเป็นหลักฐานที่มีประโยชน์ในตัวมันเอง
ไม่มีผู้ชนะที่เป็นสากล
“Rated ที่ 45°C” ไม่ได้หมายความว่า “ไม่มีการลดประสิทธิภาพที่ 45°C”
นี่คือข้อกำหนดหนึ่งที่ฉันจะท้าทายในระหว่าง RFQ
สมมติว่าข้อมูลแผ่นข้อมูลตู้ระบุว่า:
อุณหภูมิในการทำงาน: −30°C ถึง 55°C
นั่นบอกฉันว่าผลิตภัณฑ์ได้รับอนุญาตให้ทำงานภายใต้เงื่อนไขที่ระบุ
มันไม่ได้บอกฉันโดยอัตโนมัติว่าที่ 50°C แบตเตอรี่สามารถส่งมอบได้อย่างต่อเนื่องเหมือนกัน:
kW
กระแส
พลังงานที่ใช้งานได้
หรือความคาดหวังในอายุการใช้งาน
เหมือนที่ทำได้ที่ 25°C
สำหรับโครงการในสภาพอากาศร้อน ฉันจึงขอให้มีการแสดงกราฟการลดประสิทธิภาพความร้อนและถามว่า:
ที่อุณหภูมิออกแบบของเรา พลังงานชาร์จ/ปล่อยที่ต่อเนื่องยังคงมีอยู่เท่าใด?
เราควรคาดหวังการกระจายอุณหภูมิของเซลล์เท่าไหร่?
พลังงานเสริมที่ใช้ในการทำความเย็นมีมากแค่ไหน?
จะเกิดอะไรขึ้นหลังจากที่พัดลมหรือปั๊มตัวใดตัวหนึ่งล้มเหลว?
คำตอบเหล่านั้นมีประโยชน์มากกว่าหมายเลขสภาพแวดล้อมสูงสุด.
ฉันจะตัดสินใจจากรอบการทำงาน
การเปรียบเทียบของผู้ซื้อสามารถสั้นมาก:
| สภาพโครงการ | ระบายความร้อนด้วยอากาศ | การระบายความร้อนด้วยของเหลว |
|---|---|---|
| ความหนาแน่นของพลังงานปานกลาง | ผู้สมัครที่แข็งแกร่ง | เป็นไปได้ |
| ความหนาแน่นของพลังงานสูง | ต้องการการตรวจสอบอย่างระมัดระวัง | ผู้สมัครที่แข็งแกร่ง |
| สภาพอากาศอบอุ่น | ทางออกที่ง่ายกว่าอาจดึงดูด | ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นอาจไม่คุ้มค่า |
| การทำงานที่ร้อน/ภาระสูง | การลดกำลังและความชันต้องการการตรวจสอบ | ข้อดีในการควบคุมความร้อน |
| ความเรียบง่ายในการบำรุงรักษา | ข้อดี | ส่วนประกอบมากขึ้น |
| ความสม่ำเสมอของอุณหภูมิ | ยากที่จะบรรลุ | ข้อดี |
| ความเสี่ยงการรั่วไหลของน้ำหล่อเย็น | ไม่มี | ต้องจัดการ |
| การติดตั้งที่กะทัดรัด | ข้อจำกัดการไหลของอากาศมากขึ้น | มักจะดึงดูด |
สังเกตว่าฉันไม่ได้วาดเส้นบอกว่า:
“มากกว่า 1 MWh ใช้การทำความเย็นด้วยของเหลว.”
พลังงานของระบบเพียงอย่างเดียวเป็นเกณฑ์ทางความร้อนที่ไม่ดี.
BESS ขนาด 2 MWh ที่ทำงานอย่างนุ่มนวลสามารถนำเสนอปัญหาการทำความเย็นที่แตกต่างจากตู้ขนาด 265 kWh ที่ส่งมอบพลังงานสูงซ้ำแล้วซ้ำเล่า.
สำหรับโครงการ Ruibit/Dawnice ฉันจึงจะใส่โปรไฟล์อุณหภูมิแวดล้อม, อัตรา C ที่คาดหวัง, รูปแบบการหมุนเวียนรายวัน, ความหนาแน่นของพลังงานในตู้และความสามารถในการบำรุงรักษาไว้ข้างๆ สเปคผลิตภัณฑ์ก่อนที่จะเลือกสถาปัตยกรรมการทำความเย็น.
คำถามที่ดีกว่าไม่ใช่:
อากาศหรือของเหลว?
มันคือ:
BESS นี้ต้องกำจัดความร้อนเท่าไหร่ ในสภาพแวดล้อมใด เป็นเวลานานเท่าไหร่—และต้องกำจัดอย่างสม่ำเสมอเพียงใดเพื่อให้ตรงตามข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของโครงการ?
คำถามที่พบบ่อย
1. การระบายความร้อนด้วยของเหลวดีกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศเสมอสำหรับ BESS เชิงพาณิชย์หรือไม่?
ไม่.การทำความเย็นด้วยอากาศมีสถาปัตยกรรมและการบำรุงรักษาที่ง่ายกว่า, ขณะที่การทำความเย็นด้วยของเหลวให้ความสามารถในการถ่ายเทความร้อนที่แข็งแกร่งกว่าและความสม่ำเสมอของอุณหภูมิที่แน่นหนากว่า. การเลือกที่ดีกว่าขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของพลังงาน, วงจรการทำงาน, สภาพอากาศ, และข้อกำหนดในการบำรุงรักษา.
2. เมื่อใดที่ผู้ซื้อควรพิจารณา BESS ที่ระบายความร้อนด้วยของเหลว?
การทำความเย็นด้วยของเหลวจะน่าสนใจมากขึ้นสำหรับระบบที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง, การหมุนเวียนบ่อย, การติดตั้งที่กะทัดรัด, และการทำงานในสภาพอากาศร้อนที่ต้องการ, โดยเฉพาะเมื่อการรักษาความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์ให้เล็กลงเป็นสิ่งสำคัญ.
3. การระบายความร้อนด้วยของเหลวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของ BESS หรือไม่?
อาจเป็นไปได้ แต่ไม่อัตโนมัติ. สถาปัตยกรรมการทำความเย็นทั้งสองใช้พลังงานเสริม. ผู้ซื้อควรเปรียบเทียบประสิทธิภาพการเดินทางกลับและการใช้พลังงานเสริมในการทำความเย็นภายใต้สภาพอุณหภูมิแวดล้อมเดียวกันและพลังงานการชาร์จ/การปล่อย.
4. ระบบระบายความร้อนของ BESS ใดที่ต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า?
การทำความเย็นด้วยอากาศโดยทั่วไปจะง่ายกว่า โดยการบำรุงรักษามุ่งเน้นไปที่พัดลม, ฟิลเตอร์, เส้นทางการไหลของอากาศ, และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน. การทำความเย็นด้วยของเหลวจะเพิ่มปั๊ม, สารหล่อเย็น, แผ่นเย็น, การเชื่อมต่อ, การจัดการการไหล, และการตรวจจับการรั่ว.
5. ผู้ซื้อควรตรวจสอบอะไรสำหรับ BESS ที่ติดตั้งในสภาพอากาศร้อน?
อย่าพึ่งพาเพียงแค่การจัดอันดับอุณหภูมิการทำงานสูงสุด. ขอให้มีกราฟการลดความร้อน, พลังงานที่มีอยู่ที่อุณหภูมิแวดล้อมในการออกแบบ, การกระจายอุณหภูมิของแบตเตอรี่ที่คาดหวัง, การใช้พลังงานเสริมในการทำความเย็น, และพฤติกรรมการล้มเหลวของระบบทำความเย็น.
