BESS Làm Mát Bằng Không Khí vs Làm Mát Bằng Chất Lỏng: Hiệu Suất, Bảo Trì và Giới Hạn Khí Hậu

Lựa Chọn Làm Mát Bắt Đầu Từ Dòng Nhiệt, Không Phải Kích Thước Tủ

Làm mát bằng không khí thường là lựa chọn đơn giản hơn cho các ứng dụng BESS C&I công suất trung bình, nơi mật độ nhiệt và điều kiện môi trường có thể quản lý. Làm mát bằng chất lỏng trở nên hấp dẫn hơn khi mật độ công suất, cường độ chu kỳ, yêu cầu đồng nhất nhiệt độ, hoặc tiếp xúc với thời tiết nóng tăng lên. Người mua nên so sánh sự phân bố nhiệt độ, công suất phụ trợ, giảm công suất, gánh nặng bảo trì và hiệu suất vòng đời - không nên giả định rằng làm mát bằng chất lỏng tự động “tốt hơn.”

Công việc quản lý nhiệt của pin NREL giải thích rõ ràng sự đánh đổi vật lý: làm mát bằng không khí mang lại sự đơn giản, ít thành phần và không có rủi ro rò rỉ chất làm mát, nhưng khả năng chứa nhiệt và khả năng truyền nhiệt thấp hơn của không khí khiến sự đồng nhất nhiệt độ khó khăn hơn so với làm mát bằng chất lỏng.

Đó là sự khác biệt kỹ thuật mà tôi sẽ bắt đầu với.

Theo Dõi Luồng Không Khí Qua Tủ

Trong một tủ làm mát bằng không khí, không khí làm mát không giữ ở cùng một nhiệt độ.

Nó vào, hấp thụ nhiệt từ các tế bào và mô-đun, và ra ngoài ấm hơn.

Nhà thiết kế nhiệt có thể cải thiện hình dạng ống dẫn, phân phối luồng không khí, điều khiển quạt và trao đổi nhiệt, nhưng vấn đề cơ bản vẫn còn: môi trường làm mát thay đổi nhiệt độ khi nó di chuyển qua pin.

Điều đó quan trọng vì các gói pin không chỉ thích mộtnhiệt độ trung bình, mà còn một sự khác biệt nhiệt độ nhỏ giữa các tế bào và mô-đun. NREL lưu ý rằng nhiệt độ gói không đồng đều có thể dẫn đến hành vi sạc/xả khác nhau và giảm hiệu suất gói.

Do đó, làm mát bằng không khí trở nên ngày càng thách thức khi tủ kết hợp:

mật độ công suất cao

chu kỳ thường xuyên

nhiệt độ môi trường cao

vàkhoảng cách tế bào chặt chẽ.

Nhưng nó có một lợi thế mạnh mẽ: sự đơn giản.

Ít bơm, ống, gioăng và mạch chất làm mát có nghĩa là ít thành phần hệ thống lỏng hơn để kiểm tra.

Làm Mát Bằng Chất Lỏng Thay Đổi Đường Dẫn Nhiệt

Các hệ thống làm mát bằng chất lỏng di chuyển nhiệt qua các tấm lạnh hoặc giao diện nhiệt lỏng khác thay vì phụ thuộc chủ yếu vào luồng không khí trong tủ xung quanh các mô-đun pin.

Điều này cung cấp khả năng truyền nhiệt lớn hơn nhiều và có thể tạo ra sự phân bố nhiệt độ chặt chẽ hơn.

Một ví dụ hiện tại của Dawnice là125 kW / 261.248 kWh Dòng HoneyHệ thống ESS Tất cả trong Một. Thông số kỹ thuật đã công bố sử dụng làm mát lỏng thông minh và cho biết sự khác biệt nhiệt độ pin là≤3°C, với tỷ lệ sạc/xả tối đa là 0.5C.

Đó là một thông số kỹ thuật hữu ích.

Nhưng không nên biến nó thành tuyên bố:

Làm mát bằng chất lỏng luôn mang lại thời gian sử dụng pin lâu hơn.

Sự đồng nhất nhiệt độ chỉ là một yếu tố ảnh hưởng đến sự suy giảm. Hóa học của tế bào, khoảng SoC, tỷ lệ C, lão hóa theo lịch, điều kiện môi trường và chiến lược kiểm soát cũng quan trọng.

Tuyên bố có thể bảo vệ hơn là:

sự đồng nhất nhiệt độ tốt hơn loại bỏ một nguồn quan trọng của sự lão hóa không đồng đều.

Hiệu Suất Phức Tạp Hơn Việc “Chất Lỏng Thắng”

Tôi sẽ cẩn thận với các tài liệu quảng cáo tuyên bố rằng một phương pháp làm mát tự động thêm vài điểm phần trăm vào hiệu suất vòng đi vòng lại của BESS.

Làm mát tiêu tốn năng lượng.

Hệ thống làm mát bằng không khí sử dụng quạt và, tùy thuộc vào kiến trúc, thiết bị điều hòa không khí.

Hệ thống làm mát bằng chất lỏng có thể sử dụng bơm, quạt, bộ trao đổi nhiệt và đôi khi là máy làm lạnh.

Người chiến thắng phụ thuộc vào điểm hoạt động.

Ở nhiệt độ môi trường nhẹ và công suất pin khiêm tốn, một hệ thống làm mát bằng không khí đơn giản có thể yêu cầu năng lượng làm mát tương đối ít.

Ở tải nhiệt cao, việc buộc nhiều không khí hơn qua một tủ dày có thể yêu cầu lưu lượng không khí đáng kể trong khi vẫn cho phép các gradient nhiệt độ lớn hơn. Làm mát bằng chất lỏng có thể trở nên hiệu quả hơn trong việc vận chuyển nhiệt ra khỏi các tế bào.

Đối với việc mua sắm, tôi sẽ yêu cầu:

hiệu suất vòng đi vòng lại của BESS

tiêu thụ phụ trợ

nhiệt độ môi trường thử nghiệm

công suất sạc/xả

và liệu năng lượng HVAC/làm mát có được bao gồm trong ranh giới hiệu suất đã công bố hay không.

Nếu không có ranh giới đó, việc so sánh90% so với 92%có thể là so sánh hai phép đo khác nhau.

Bảo Trì Là Nơi Làm Mát Bằng Không Khí Tìm Được Sự Báo Thù

Làm mát bằng chất lỏng giải quyết một vấn đề kỹ thuật bằng cách thêm một hệ thống khác.

Một BESS làm mát bằng không khí thường yêu cầu các đội bảo trì theo dõi:

bộ lọc

quạt

lối đi không khí

bộ trao đổi nhiệt

sự tích tụ bụi

hạn chế lưu lượng không khí

Một hệ thống làm mát bằng chất lỏng thêm một từ vựng khác:

chất lỏng làm mát

bơm

dòng chảy

áp suất

ống và kết nối

bề mặt lạnh

phát hiện rò rỉ

tình trạng chất lỏng làm mát

Điều đó không có nghĩa là làm mát bằng chất lỏng là không đáng tin cậy.

Nó có nghĩa là đội ngũ O&M có nhiều thành phần hệ thống nhiệt hơn để quản lý.

Sản phẩm hiện tại của Dawnice 261 kWh làm mát bằng chất lỏng phía DC, ví dụ, bao gồm mộtchức năng tự động tiếp chất lỏng làm mát, cho thấy các nhà sản xuất đang cố gắng giảm bớt gánh nặng bảo trì đó. Dawnice cũng công bố độ đồng nhất nhiệt độ ≤3°C cho nền tảng này.

So với đó, sản phẩm của DawniceBS09-225-Dlà một hệ thống 225.07 kWh phía DC sử dụng làm mát bằng không khí thông minh, với dải nhiệt độ hoạt động được công bố lên tới 55°C.

Sự tồn tại của cả hai kiến trúc trong cùng một gia đình sản phẩm thương mại là bằng chứng hữu ích tự nó.

Không có người chiến thắng phổ quát.

"Đánh Giá 45°C" Không Có Nghĩa Là "Không Giảm Công Suất Ở 45°C"

Đây là một thông số mà tôi sẽ thách thức trong một RFQ.

Giả sử một bảng dữ liệu tủ cho biết:

Nhiệt độ hoạt động: −30°C đến 55°C

Điều đó cho tôi biết nơi sản phẩm được phép hoạt động dưới các điều kiện đã chỉ định.

Nó không tự động cho tôi biết rằng ở 50°C, pin có thể liên tục cung cấp cùng một:

kW

dòng điện

năng lượng sử dụng

hoặckỳ vọng tuổi thọ chu kỳ

như nó làm ở 25°C.

Đối với một dự án ở khí hậu nóng, tôi sẽ yêu cầu đường cong giảm nhiệt và hỏi:

Tại môi trường thiết kế của chúng tôi, công suất sạc/xả liên tục nào còn lại?

Chúng ta nên mong đợi sự chênh lệch nhiệt độ tế bào là bao nhiêu?

Năng lượng phụ trợ mà hệ thống làm mát tiêu thụ là bao nhiêu?

Điều gì xảy ra sau khi một quạt hoặc bơm bị hỏng?

Những câu trả lời đó hữu ích hơn con số môi trường tối đa.

Tôi Sẽ Quyết Định Dựa Trên Chu Kỳ Nhiệm Vụ

Một so sánh giữa các nhà mua có thể khá ngắn gọn:

Lưu ý rằng tôi chưa vẽ một đường nói rằng:

"Trên 1 MWh, sử dụng làm mát bằng chất lỏng."

Năng lượng hệ thống một mình là một tiêu chí nhiệt kém.

Một BESS 2 MWh hoạt động nhẹ nhàng có thể gặp phải một vấn đề làm mát khác so với một tủ 265 kWh nhỏ gọn liên tục cung cấp công suất cao.

Đối với một dự án Ruibit/Dawnice, tôi sẽ đặthồ sơ nhiệt độ môi trường, tỷ lệ C dự kiến, mẫu chu kỳ hàng ngày, mật độ công suất tủ và khả năng bảo trìbên cạnh thông số sản phẩm trước khi chọn kiến trúc làm mát.

Câu hỏi tốt hơn không phải là:

Không khí hay chất lỏng?

Mà là:

BESS này phải loại bỏ bao nhiêu nhiệt, trong điều kiện môi trường nào, trong bao nhiêu giờ—và phải loại bỏ nó đồng đều như thế nào để đáp ứng yêu cầu về hiệu suất và tuổi thọ của dự án?

Câu hỏi thường gặp

1. Làm mát bằng chất lỏng luôn tốt hơn làm mát bằng không khí cho BESS thương mại phải không?

Không.Làm mát bằng không khí cung cấp kiến trúc và bảo trì đơn giản hơn, trong khi làm mát bằng chất lỏng cung cấp khả năng truyền nhiệt mạnh mẽ hơn và đồng nhất nhiệt độ chặt chẽ hơn. Lựa chọn tốt hơn phụ thuộc vào mật độ công suất, chu kỳ làm việc, khí hậu và yêu cầu bảo trì.

2. Khi nào người mua nên cân nhắc BESS làm mát bằng chất lỏng?

Làm mát bằng chất lỏng trở nên hấp dẫn hơn chocác hệ thống mật độ công suất cao, chu kỳ thường xuyên, lắp đặt nhỏ gọn và hoạt động trong khí hậu nóng khắc nghiệt, đặc biệt khi duy trì sự chênh lệch nhiệt độ giữa các tế bào là quan trọng.

3. Làm mát bằng chất lỏng có cải thiện hiệu suất BESS không?

Có thể, nhưng không tự động. Cả hai kiến trúc làm mát đều tiêu thụ năng lượng phụ trợ. Các nhà mua nên so sánhhiệu suất vòng tròn và tiêu thụ năng lượng phụ trợ làm mát dưới cùng một nhiệt độ môi trường và công suất sạc/xả.

4. Hệ thống làm mát BESS nào cần ít bảo trì hơn?

Làm mát bằng không khí thường đơn giản hơn, với bảo trì tập trung vàoquạt, bộ lọc, đường đi của không khí và bộ trao đổi nhiệt. Làm mát bằng chất lỏng thêm bơm, chất làm mát, tấm lạnh, kết nối, quản lý dòng chảy và phát hiện rò rỉ.

5. Người mua nên kiểm tra gì cho BESS lắp đặt ở khí hậu nóng?

Đừng chỉ dựa vào xếp hạng nhiệt độ hoạt động tối đa. Yêu cầuđường cong giảm nhiệt, công suất có sẵn ở nhiệt độ môi trường thiết kế, sự chênh lệch nhiệt độ pin dự kiến, tiêu thụ năng lượng phụ trợ làm mát và hành vi thất bại của hệ thống làm mát.