浸没式液冷储能是将电池组或储能模块完全浸没在具有高绝缘性和优异导热性能的冷却液中,通过直接接触实现高效热交换。在工作状态下,电池产生的热量会迅速传导至周围冷却液,冷却液通过自然对流或强制循环将热量带至热交换器,最终由外部冷却系统将热量排出。
浸没式液冷储能系统通常由以下5部分构成:
1.电池模块:通常采用锂离子电池,是储能系统的核心,负责电能的存储和释放。
2.特制冷却液:是实现高效散热和安全防护的关键,需要具有高绝缘性、优异导热性能、化学稳定性好等特点。
3.密封式电池舱:用于容纳电池模块和冷却液,要求具备良好的密封性,以防止冷却液泄漏。
4.液循环系统:包括泵、管道等组件,用于驱动冷却液循环,实现热量的传递和交换。
5.热交换器:将冷却液中的热量传递给外部冷却系统,完成散热过程。
浸没式液冷储能的冷却液分类包括单相浸没式液冷冷却液和两相浸没式液冷冷却液。其中:
1.单相浸没式液冷
冷却液种类:采用具有高沸点的冷却液,如碳氢化合物(包括矿物油、植物油等)、硅基油等。
工作原理:液体通过液 - 液热交换器传递热量,在吸收热量后仍能保持稳定的液态,可在现有泵、管道和散热设备中安全应用。
循环方式:可分为泵驱动和自然对流两种类型,以泵驱动为主。
2.两相浸没式液冷
冷却液种类:以氟化液为主。
工作原理:设备被完全浸没在装有低沸点冷却液的密闭罐体中,冷却液受热从液态变为气态,利用相变潜热进行散热,形成的蒸汽上升至罐体内的气相区,与冷却器接触后凝结成液体滴落回容器中,再次参与循环。
浸没式液冷储能的优势主要包括:
1.消防安全性高:在电池过充过放、短路等情况下均不发生热失控,某一电池出现问题,热量可以很快传递到周围液体中,对相邻电芯影响小,并且冷却液也有灭火作用,不会导致起火、热蔓延。
2.传热效率与性能提升:冷却液直接与电芯进行热量交换,大幅提升了传热效率以及运行温度一致性,使得不同区域之间的电池温差以及电芯自身的温差较小,提高电池可用容量和循环寿命,本质上降低了电池系统的使用成本。
3.提高体积能量密度:解决了在储能电站建设用地受限条件多的情况下的占地使用问题,可在有限场地空间内提升储能容量。
4.冷却效率高能耗低:采用集中式冷却技术,提高冷却效率,降低能耗