Energian varastointiratkaisujen valinta
Tällä hetkellä energian varastointitekniikat, joilla on korkea teknologinen kypsyys ja laaja levitys, pumpataan varastointi- ja sähkökemiallisen energian varastoinnin. Sähkökemiallinen energian varastointi hyödyntää pääasiassa litium -akkutekniikkaa. Kun otetaan huomioon tekijät, kuten kustannustehokkuus, turvallisuus, käyttöikä ja teollisuuden kypsyys, litiumrautafosfaattiparistot ovat tällä hetkellä sopivimmat akut energian varastointiin. Lämpövoiman energian varastointituutteisella taajuuden säätelyllä on korkeat vaatimukset energian varastointiparistojen, mukaan lukien korkean nopeuden ominaisuudet, korkeat kiipeilyominaisuudet, nopea reaktiokyky, voimakas energiatehokkuussuhde, korkea lämpötilan turvallisuus ja energian varastointitekniikan pitkä käyttöikä. Siksi lämpöenergian varastoinnin yhdistettyjen taajuuden säätelyprojektien kannalta on suositeltavaa käyttää litiumrautafosfaatti -akkuja. Käyttäjäpuolen energian tallennussovellusskenaarioiden näkökulmasta on myös suositeltavaa käyttää litiumrautafosfaatti -akkuja vaatimusten perusteella, kuten huipun parranajo, kysyntävaste ja virtalähteen luotettavuus.
Akun tulipalot johtuvat pääasiassa akun lämmöstä, joka johtuu pääasiassa sisäisistä oikosulkuista. Sisäisten oikosulkujen tärkeimpiin syihin kuuluvat mekaaninen väärinkäyttö, sähkökäyttö ja lämmön väärinkäyttö. Tapa käsitellä lämpökäyttöä on hyväksyä hyvä lämmönhallinnan suunnittelu.
Nestemäinen jäähdytystekniikka käyttää nestemäistä konvektion lämmönsiirtoa akun tuottaman lämmön poistamiseksi ja lämpötilan alentamiseksi. Nestemäisen jäähdytyksen nestemäisten vuotojen riski voidaan välttää rakennesuunnittelun avulla. Nestemäisen jäähdytyksen tehokkuus on korkeampi kuin ilmajäähdytys, ja nestemäisen jäähdytyksen lämpötilaeron hallinta on parempi kuin ilmajäähdytys. Nesteen jäähdytyksen nesteen lämpötila ja virtausohjaus ovat yksinkertaisempia kuin ilmajäähdytys, ja akun käyttöikä nesteen jäähdytyksellä on pidempi. Nestemäisten jäähdytysjärjestelmien kokonaiskustannusten perusteella on enemmän etuja kuin ilmajäähdytysjärjestelmillä. Samanaikaisesti energian varastointivoimalaitosten turvallisuuskysymykset ovat näkyviä, ja nestemäisten jäähdytysenergian varastointijärjestelmiä edistetään vähitellen.
Nestemäinen litium -akun energian varastointijärjestelmä
Litium -akun energian varastointijärjestelmä koostuu akkutilasta ja sähköosasta. Paristolokero koostuu akkiklustereista, nestemäisistä jäähdytysjärjestelmistä, palosuojausjärjestelmistä, yhdistelmäkaapista, jakelulaatikoista jne. Sähkölokero koostuu inverttereistä (PC), muuntajista, ohjauskaapista, rengaspääyksiköistä, vaihtovirtakaapista, ilmastointilaitoksista jne. Tämä tutkimus antaa yksityiskohtaisen kuvauksen akkuosaston suunnittelusta ja kehityksestä, kun taas sähköisen osaston kuvaus on jätetty pois. Koko litium -akkuenergian säilytysjärjestelmän suunnitteluprosessi sisältää akkupakkauksen, akkutelineen ja akkuastian, kuten kuvassa on esitetty.
Energian varastointijärjestelmä käyttää EVE Energy Square -alumiinikuoren litiumrautafosfaattia LF280K -akkukennoja (3,2 V/280 AH). Akun rinnakkaisliitäntä on 1P48S, ja jokaisessa akkupaketissa on 48 LF280K -akkukennoja, joiden kapasiteetti on 43,008 kW · h. Akkujärjestelmä koostuu 8 akkuklusterista, jotka on kytketty rinnakkain, ja jokainen klusteri koostuu 8 sarjassa kytketystä akkupakkauksesta. Energian varastointijärjestelmän kapasiteetti on 2,75 MW · H ja nimellisjännite 1228,8 V. Energian varastointijärjestelmän akkuosasto on tavallinen 20 jalan korkea astia (6,058 MX 2,438 MX 2,896 m), kuten toiminnot, kuten vedenpitävä, eristys, korroosion ehkäisy, palontorjunta, hiekan estäminen, iskunkestävyys ja UV -suojaus. Sen suojaustaso on IP54. Paristojen ylikuormituksen ja ylikuormituksen estämiseksi, paristojen lataus- ja purkautumisen hallinnan saavuttamiseksi ja akkujärjestelmän vakaan ja luotettava käytön varmistaminen, järjestelmä on varustettava akunhallintajärjestelmällä (BMS), ja suojalaitteisto on varustettava releillä, katkaisijoilla, sulakkeilla jne.
Energian tallennuslämpöhallinnan suunnittelu
Lämpöhallintajärjestelmän suunnittelu
Nestemäinen jäähdytys- ja lämmityshallintajärjestelmä koostuu nestemäisistä jäähdytyslevyistä, nestemäisistä jäähdytysyksiköistä, nestejäähdytysputkista, korkean ja matalan jännitteen johtosarjoista ja jäähdytysnesteristä. Nestemäisen jäähdytysvuotojen suhteen toteutetaan seuraavat toimenpiteet. Ensinnäkin nestemäinen jäähdytysyhteys ottaa autoluokan vuotokestävän jäähdytysputken pikatulpan liitoksen, joka voi varmistaa, että nestemäisten vuotojen riski minimoidaan energian varastointijärjestelmän käytön aikana. Toiseksi nestemäinen anturi tulisi asentaa nestemäisen jäähdytysyksikön laajennussäiliöön. Jos vuotoja on, nestemäinen jäähdytysyksikkö kuulostaa hälytyksestä. Kolmanneksi, akkupakkauksen suunnittelutaso on IP67, varmistaen, että järjestelmään ei ole vaikutusta vuotojen tapauksessa. Akun nestemäinen jäähdytyslevy on valmistettu alumiiniseoksesta, ja se on integroitu pohjan ja nestemäisen jäähdytyslevyn toimintoihin. Nestemäinen jäähdytyslevy ja tiivisteen kannen levy on kytketty kitkahitsauksella; Samanaikaisesti nestemäinen jäähdytyslevy suoritetaan myös ilmatiivitysten testaus hyvän tiivistyksen suorituskyvyn varmistamiseksi. Akkupakkaus nestekautalevy ottaa "käärme" -virtauskanavan, ja jäähdytysneste käyttää massalla 50% vettä ja 50% etyleeniglykolia massalla. Nestemäinen jäähdytysjärjestelmä käyttää tiettyä lämmönhallintastrategiaa akun jäähdyttämiseen tai lämmittämiseen, kun jäähdytysneste virtaa nesteen jäähdytyslevyn läpi.
Nestejäähdytysyksiköissä on jäähdytys-, lämmitys- ja kuivaustoiminnot, ja nestemäisten jäähdytysyksiköiden lämmönhallintajärjestelmän strategia ja työtila liittyvät läheisesti toisiinsa. Tekstissä TMAX viittaa akun korkeimpaan lämpötilaan; TVAG viittaa akun keskilämpötilaan; TMIN viittaa akun pienimpaan lämpötilaan.
Kun TMAX, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 28 astetta ja TVAG, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 25 astetta, nestejäähdytysyksikkö tulee jäähdytystilaan, kompressori kytketään päälle ja korkean lämpötilan ja korkeapaineinen kylmäaine puretaan kompressorista ja saadaan lauhduttimen kondensaatioon. Lämmön ja jäähdytyksen vapauttamisen jälkeen se on kuristettu ja masentunut laajennusventtiilin läpi ja tulee sitten höyrystimeen vaihtaa lämpöä jäähdytysnesteen kanssa. Kylmäaine absorboi lämpöä ja haihtuu höyrystimessä ennen virtaamista takaisin kompressorin imuporttiin, täydentäen jäähdytysjaksoa. Tällä hetkellä vesiväylän vesipumppu on päällä, PTC -lämmitintä ei ole kytketty päälle ja jäähdytysneste jäähdytetään levyn höyrystimessä ja syötetään akun nesteen jäähdytyslevyn akun jäähdyttämiseksi ja lämmön poistamiseksi ja siten akun jäähdyttämisen tarkoitus. Kun TMAX vähemmän tai yhtä suuri kuin 25 astetta ja TVAg vähemmän tai yhtä suuri kuin 22 astetta, lopeta jäähdytystila.
Kun TMIN ALLA tai yhtä suuri kuin 12 astetta ja TVAg vähemmän tai yhtä suuri kuin 15 astetta, nestemäinen jäähdytysyksikkö siirtyy lämmitystilaan, kompressori sammutetaan, vesipumppu ja PTC -lämmitin kytketään päälle ja jäähdytysneste lämmitetään PTC -lämmitin ja syöttää akun jäähdytyslevyn akun lämmittämiseksi. Tämä tila sopii tilanteisiin, joissa akun lämpötila on liian alhainen ja lämmitys vaaditaan. Lopeta lämmitystila, kun TMIN on suurempi tai yhtä suuri kuin 20 astetta ja TVAG, joka on suurempi tai yhtä suuri kuin 23 astetta.
Kun sisääntulolämpötila on pienempi tai yhtä suuri kuin 12 astetta, nestemäinen jäähdytysyksikkö siirtyy omakiertotilaan, kompressori, tuuletin, PTC -lämmitin on sammutettu ja vesipumppu kytketään päälle, jolloin jäähdytysneste kiertää toistuvasti akun jäähdytyslevyssä ja yksikköä, ja se kulkee akkupakkauksen lämpöä. Kun kontin sisällä oleva kosteus on korkeampi kuin kastepisteen lämpötila vastaavassa lämpötilassa, nestejäähdytysyksikkö aktivoi kuivausmuodon.
Energian varastointipalonsuojausjärjestelmä
Palontorjuntajärjestelmä käyttää kutakin akkua minimisuojayksikkönä ja ottaa käyttöön uuden kaasu-neste-kaksivaiheisen atomized Fire: n sammutusteknologian ratkaisun. Se käyttää yhdessä imuilmaisimia, palavia kaasuilmaisimia sekä lämpötilan ja savunilmaisimia kattavasti koko energianvarastorasian seuraamiseksi ja havaitsemiseksi reaaliajassa. Heidän joukossaan inspiroiva ilmaisin tarkkailee ja suojaa koko klusterin akkulaatikkoa akkuklustereiden yksiköissä, palavat kaasunilmaisimen tarkkailijat ja suojaavat akkuja sekä lämpötila- ja savuilmaisimen tarkkailijoita ja suojaa sähköosaa.
Kun akku kokee lämmön karkaavan tulipalon, ilmaisin havaitsee tulipalon ja avaa akkuklusterin osioohjausventtiilin. Samanaikaisesti palotiedot siirretään palonsuppressio -isäntään tölkkibussin kautta. Ääni- ja kevythälytys kytketään päälle, pakojärjestelmä kytketään päälle ja tukahdutusisäntä alkaa tulostaa. Palon sammutusaine kuljetetaan kaasu-neste-kaksivaiheiseen suuttimeen putkilinjan ja osioiden ohjausventtiilin läpi. Tulipalon sammutusaine on suuttimen läpi ja ruiskutetaan sitten akun sisäpuolelle jäähdytyksen ja sammutustoimintojen toteuttamiseksi.
Energian varastointipalon tukahduttaminen isäntä käyttää perfluoroheksaania pääpalon sammutusaineena sammuttamaan, tukahduttamaan ja estämään varhaisia tulipaloja energian varastointikaapissa. Kun tulipalo on liian suuri, sammutusaine on suihkutettava pitkään. Kun isäntässä on käytetty sisäänrakennettua perfluoroheksaania sammutusainetta, järjestelmä täydentää palopostivettä automaattisesti pitkäaikaisen jatkuvan suihkuttamisen saavuttamiseksi, palon uudelleenjohdon ja akun jäähdyttämiseksi.
Testivahvistus
Nestemäisen jäähdytetyn säiliön energian varastointijärjestelmässä tehdään 0. 5C -lataustesti ympäristön lämpötilassa 25 astetta, ja BMS tallentaa kunkin akun lämpötilan muutokset. Latauksen lopussa akkupaketin sisällä olevien akkukennojen pintalämpötila on alle 35 astetta, lämpötilan nousu alle 10 astetta. Koko latausprosessin ajan alin lämpötila valvontapisteessä on 32,5 astetta ja suurin lämpötila on 34,8 astetta, lämpötilaero on alle 2,3 astetta, kuten kuvassa 2 esitetään. Kuvassa 2 olevista kokeellisista tuloksista voidaan nähdä, että nestemäisten jäähdytettyjen säiliöiden lämpötilan nousu on paljon pienempi kuin ilmajäähdyttimien lämpötilaerot. Yleensä ilmajäähdyttimien lämpötilaero saavuttaa 5-8 asteen, joka voi tehokkaasti edistää koko energian varastointijärjestelmän lämpötilan konsistenssia ja pidentää järjestelmän käyttöikää.
Johtopäätös
Projekti suunnitteli 20 jalan nestemäisen jäähdytetyn säiliön energian varastointijärjestelmän, mukaan lukien järjestelmän teoreettinen suunnittelu, lämmönhallinnan suunnittelu, palontorjuntasuunnitelma jne. Lopuksi kokeellinen todentaminen osoitti, että energian varastointijärjestelmän lämpötilan konsistenssi oli hyvä ja lämpötilan nousu täytti vaatimukset.
Nestemäisten jäähdytettyjen akkujen käyttö uusissa energiaajoneuvoissa on erittäin kypsä, ja energian varastointijärjestelmä on paikallaan ilman vuotoriskiä. Nestemäinen jäähdytetty astiajärjestelmä vähentää sisäisten ilmakanavien suunnittelua, hyväksyy ulkoisen huoltojärjestelmän, eliminoi sisäisen käytävän tarpeen ja ottaa käyttöön suuren akkupakkauksen suunnittelun energian tiheyden maksimoimiseksi. Kokonaiskustannusten suhteen nestemäisessä jäähdytetyllä säiliön energian varastointijärjestelmällä on enemmän etuja. Energian varastointijärjestelmän tärkein asia on varmistaa sen turvallisuus, ja palontorjuntajärjestelmän suunnittelu on ratkaisevan tärkeää. Järjestelmä hyväksyy pakkauksen tason palonsuojauksen ja jatkuvan perfluoroheksaanin ja veden palonsuojauksen tukahduttamisjärjestelmän järjestelmän turvallisen käytön varmistamiseksi.