Sélection de solutions de stockage d'énergie
À l'heure actuelle, les technologies de stockage d'énergie avec une maturité technologique élevée et une large application sont le stockage pompé et le stockage électrochimique d'énergie. Le stockage d'énergie électrochimique utilise principalement la technologie des batteries au lithium. Considérant des facteurs tels que la rentabilité, la sécurité, la durée de vie et la maturité de l'industrie, les batteries de phosphate de fer au lithium sont actuellement les batteries les plus appropriées pour le stockage d'énergie. La régulation de fréquence assistée par le stockage d'énergie thermique a des exigences élevées pour les performances des batteries de stockage d'énergie, y compris les caractéristiques de taux élevé, les caractéristiques d'escalade élevées, la capacité de réponse rapide, le fort rapport d'efficacité énergétique, la sécurité à haute température et la longue durée de stockage d'énergie. Par conséquent, pour les projets de régulation combinée de la fréquence de stockage d'énergie de l'énergie thermique, il est recommandé d'utiliser des batteries de phosphate de fer au lithium. Du point de vue des scénarios d'application de stockage d'énergie côté utilisateur, il est également recommandé d'utiliser des batteries de phosphate de fer au lithium en fonction des exigences telles que le rasage de pointe, la réponse à la demande et la fiabilité de l'alimentation électrique.
Les incendies de batterie sont principalement causés par le runnal thermique de la batterie, ce qui est principalement dû aux courts-circuits internes. Les principales causes des courts-circuits internes comprennent la violence mécanique, la violence électrique et la violence thermique. La façon de faire face à la violence thermique est d'adopter une bonne conception de gestion thermique.
La technologie de refroidissement liquide utilise le transfert de chaleur à convection liquide pour éliminer la chaleur générée par la batterie et réduire sa température. Le risque de fuite de liquide dans le refroidissement du liquide peut être évité par conception structurelle. L'efficacité du refroidissement du liquide est plus élevée que celle du refroidissement de l'air, et le contrôle de la différence de température du refroidissement du liquide est meilleur que celui du refroidissement par l'air. La température du fluide et la commande d'écoulement du refroidissement du liquide sont plus simples que celles du refroidissement par l'air, et la durée de vie de la batterie à l'aide de refroidissement du liquide est plus longue. Compte tenu du coût global, les systèmes de refroidissement liquide ont plus d'avantages que les systèmes de refroidissement par air. Dans le même temps, les problèmes de sécurité dans les centrales de stockage d'énergie sont proéminents et les systèmes de stockage d'énergie de refroidissement liquide sont progressivement promus et appliqués.
Système de stockage d'énergie de batterie au lithium refroidi au liquide
Le système de stockage d'énergie de batterie au lithium se compose d'un compartiment de batterie et d'un compartiment électrique. Le compartiment de la batterie est composé de grappes de batteries, de systèmes de refroidissement liquide, de systèmes de protection contre les incendies, d'armoires de combinaison, de boîtes de distribution, etc. Le compartiment électrique est composé d'onduleurs (PC), de transformateurs, d'armoires de commande, d'unités principales du cycle, de réseaux AC, de la condition de l'air, etc. Cette étude fournit une description détaillée du design et du développement du compartiment de la batterie, tandis que la description de la comporte électrique est omise. L'ensemble du processus de conception du système de stockage d'énergie de batterie au lithium comprend une batterie, un rack de batterie et un conteneur de batterie, comme le montre la figure.
Le système de stockage d'énergie utilise Eve Energy Square Aluminium Shell Shell Lithium Iron Phosphate LF280K cellules de batterie (3,2 V / 280 AH). La connexion parallèle de la série de la batterie est de 1p48, et chaque batterie a 48 cellules de batterie LF280K d'une capacité de 43,008 kW · h. Le système de batterie se compose de 8 grappes de batterie connectées en parallèle, chaque cluster composé de 8 paquets de batteries connectés en série. Le système de stockage d'énergie a une capacité de 2,75 MW · H et une tension nominale de 1228,8 V. Le compartiment de batterie du système de stockage d'énergie est un récipient standard de 20 pieds de haut (6,058 mx 2,438 MX 2,896 m) avec des fonctions telles que l'étanchéité, l'isolation, la prévention de la corrosion, la prévention du feu, le blocage du sable, la résistance aux chocs et la protection des UV. Son niveau de protection est IP54. Afin d'empêcher la surcharge et la surdiscusance des batteries, d'atteindre la gestion des batteries de charge et de décharge et d'assurer un fonctionnement stable et fiable du système de batterie, le système doit être équipé d'un système de gestion de la batterie (BMS) et du matériel protecteur doit être équipé de relais, de disjoncteurs, de fusibles, etc.
Conception de gestion thermique du stockage d'énergie
Conception du système de gestion thermique
Le système de gestion de refroidissement et de chauffage des liquides se compose de plaques de refroidissement liquide, d'unités de refroidissement liquide, de pipelines de refroidissement liquide, de faisceaux de câblage haute et basse tension et de liquide de refroidissement. En ce qui concerne la question de la fuite de refroidissement du liquide, les mesures suivantes sont prises. Premièrement, le joint de refroidissement du liquide adopte un joint de bougie rapide du pipeline de refroidissement de la fuite de fuite de qualité de voiture, ce qui peut garantir que le risque de fuite de liquide est minimisé lors du fonctionnement du système de stockage d'énergie. Deuxièmement, un capteur de niveau liquide doit être installé dans le réservoir d'extension de l'unité de refroidissement liquide. S'il y a une fuite, l'unité de refroidissement liquide sonnera une alarme. Troisièmement, le niveau de protection de la conception de la batterie est IP67, garantissant qu'il n'y a aucun impact sur le système en cas de fuite. La plaque de refroidissement liquide de la batterie est faite de casting en alliage en aluminium et intégré aux fonctions de la base de la base et de la plaque de refroidissement liquide. La plaque de refroidissement liquide et la plaque de couvercle d'étanchéité sont reliées par soudage par source de friction; Dans le même temps, la plaque de refroidissement liquide subira également des tests d'air sur la légère pour garantir de bonnes performances d'étanchéité. La plaque de refroidissement liquide de la batterie adopte un canal d'écoulement "serpentin", et le liquide de refroidissement utilise 50% d'eau par masse et 50% d'éthylène glycol par masse. Le système de refroidissement liquide utilise une certaine stratégie de gestion thermique pour refroidir ou chauffer la batterie lorsque le liquide de refroidissement traverse la plaque de refroidissement liquide.
Les unités de refroidissement liquide ont des fonctions de refroidissement, de chauffage et de déshumidification, et la stratégie et le mode de travail du système de gestion thermique pour les unités de refroidissement liquide sont étroitement liés. Dans le texte, Tmax fait référence à la température la plus élevée de la batterie; TVAG fait référence à la température moyenne de la batterie; TMIN fait référence à la température la plus basse de la batterie.
Lorsque Tmax est supérieur ou égal à 28 degrés et TVAG supérieur ou égal à 25 degrés, l'unité de refroidissement liquide entre dans le mode de réfrigération, le compresseur est allumé et le réfrigérant à haute température et à haute pression est déchargé du compresseur et entre dans le condenseur pour la condensation. Après avoir libéré la chaleur et le refroidissement, il est étranglé et dépressurisé à travers la valve d'extension, puis entre dans l'évaporateur pour échanger de la chaleur avec le liquide de refroidissement. Le réfrigérant absorbe la chaleur et s'évapore dans l'évaporateur avant de retourner vers le port d'aspiration du compresseur, terminant un cycle de réfrigération. À l'heure actuelle, la pompe à eau dans la voie navigable est allumée, le radiateur PTC n'est pas allumé et le liquide de refroidissement est refroidi dans l'évaporateur de la plaque et entre dans la plaque de refroidissement liquide de la batterie pour refroidir la batterie et éliminer la chaleur, atteignant ainsi le but de refroidir la batterie. Lorsque Tmax inférieur ou égal à 25 degrés et TVAG inférieurs ou égaux à 22 degrés, arrêtez le mode de refroidissement.
Lorsque TMIN inférieur ou égal à 12 degrés et au TVAG inférieur ou égal à 15 degrés, l'unité de refroidissement liquide entre en mode chauffage, le compresseur est désactivé, la pompe à eau et le radiateur PTC sont activés et le liquide de refroidissement est chauffé par le chauffage PTC et pénètre dans la plaque de refroidissement de la batterie pour chauffer la batterie. Ce mode convient aux situations où la température de la batterie est trop faible et le chauffage est nécessaire. Arrêtez le mode chauffage lorsque TMIN est supérieur ou égal à 20 degrés et TVAG supérieur ou égal à 23 degrés.
Lorsque la température d'entrée est inférieure ou égale à 12 degrés, l'unité de refroidissement liquide entre en mode auto-circulation, le réchauffement du compresseur, du ventilateur, du PTC est désactivé et la pompe à eau est activée, permettant au liquide de refroidissement de circuler à plusieurs reprises dans la plaque de refroidissement de la batterie et l'unité, effectuant la chaleur dans la batterie. Lorsque l'humidité à l'intérieur du récipient est supérieure à la température du point de rosée à la température correspondante, l'unité de refroidissement liquide activera le mode de déshumidification.
Système de protection contre les incendies de stockage d'énergie
Le système de protection contre les incendies utilise chaque batterie comme unité de protection minimale et adopte une nouvelle solution de technologie d'extinction d'incendie d'agent d'extinction incendie atomisé à deux phases en gaz. Il utilise conjointement des détecteurs d'aspiration, des détecteurs de gaz combustibles et des détecteurs de température et de fumée pour surveiller et détecter de manière approfondie l'ensemble de la boîte de stockage d'énergie en temps réel. Parmi eux, le détecteur inspiratoire surveille et protège l'ensemble du boîtier de batterie en grappe en unités de grappes de batterie, le détecteur de gaz combustible surveille et protège les batteries, et le détecteur de température et de fumée surveille et protège le compartiment électrique.
Lorsqu'une batterie éprouve un incendie en fuite thermique, le détecteur détecte le feu et ouvre la vanne de commande de partition du cluster de batterie. Dans le même temps, les informations d'incendie sont transmises à l'hôte de suppression d'incendie via le bus CAN. L'alarme du son et de la lumière est activée, le système d'échappement est allumé et l'hôte de suppression commence à sortir. L'agent d'extinction d'incendie est transporté vers la buse à deux phases à gaz à travers le pipeline et la vanne de commande de partition. L'agent d'extinction d'incendie est atomisé à travers la buse, puis pulvérisé à l'intérieur de la batterie pour implémenter les fonctions de refroidissement et d'extinction du feu.
L'hôte de suppression d'incendie de stockage d'énergie utilise le perfluorohexane comme principal agent d'extinction d'incendie pour éteindre, supprimer et empêcher les premiers incendies dans l'armoire de stockage d'énergie. Une fois que l'incendie est trop grand, l'agent d'extinction d'incendie doit être pulvérisé pendant longtemps. Après que l'agent d'extinction d'incendie perfluorohexane intégré dans l'hôte soit utilisé, le système reconstituera automatiquement l'eau d'incendie d'incendie pour obtenir une pulvérisation continue à long terme, supprimer le règne de feu et refroidir la batterie.
Vérification des tests
Le système de stockage d'énergie de récipient refroidi par liquide subit un test de charge 0. 5C à une température ambiante de 25 degrés, et le BMS enregistre les changements de température de chaque batterie. À la fin de la charge, la température de surface des cellules de la batterie à l'intérieur de la batterie est inférieure à 35 degrés, avec une augmentation de température inférieure à 10 degrés. Tout au long de l'ensemble du processus de charge, la température la plus basse au point de surveillance est de 32,5 degrés, et la température la plus élevée est de 34,8 degrés, avec une différence de température inférieure à 2,3 degrés, comme le montre la figure 2. D'après les résultats expérimentaux de la figure 2, on peut le voir que la hausse de température des récipients refroidis liquides est beaucoup plus petite que la différence de température des conteneurs refroidis par air. Généralement, la différence de température des conteneurs refroidies par air atteint 5-8, qui peut favoriser la cohérence de la température de l'ensemble du système de stockage d'énergie et prolonger la durée de fonctionnement du système.
Conclusion
Le projet a conçu un système de stockage d'énergie à récipient refroidi par liquide de 20 pieds, y compris la conception théorique du système, la conception de la gestion thermique, la conception de la protection contre les incendies, etc.
L'utilisation de batteries refroidies en liquide dans de nouveaux véhicules énergétiques est très mature et le système de stockage d'énergie est stationnaire sans risque de fuite. Le système de conteneurs refroidi par liquide réduit la conception de conduits d'air internes, adopte un système de maintenance externe, élimine le besoin d'espace du couloir interne et adopte une grande conception de batteries pour maximiser la densité d'énergie. En termes de coût global, le système de stockage d'énergie à conteneurs refroidi par liquide présente plus d'avantages. La chose la plus importante pour le système de stockage d'énergie est d'assurer sa sécurité et la conception du système de protection contre les incendies est cruciale. Le système adopte une protection contre les incendies de niveau du pack et un schéma de suppression continu de la protection contre les incendies de perfluorohexane et d'eau pour assurer le fonctionnement sûr du système.