Разработка любого продукта не может отклоняться от конечной цели – достижения более высоких показателей затрат. В этом процессе, хотя и может наблюдаться противоположная тенденция высоких цен и большого опыта, вызванного технологическими прорывами, конечная тенденция по-прежнему заключается в достижении высоких затрат за счет популяризации новых технологий.
Итак, куда же движется технологическое развитие продуктов хранения энергии?
Системы хранения энергии в основном состоят из четырех основных компонентов: аккумуляторов, систем управления батареями, систем терморегулирования и систем безопасности. Далее давайте обсудим эти четыре основных компонента:
1. Аккумулятор
Ранее в разделах «Продукты для хранения энергии следующего поколения» и «Спор о пяти маршрутах спецификации аккумуляторов для хранения энергии» обсуждалось, что мощность как аккумуляторных батарей, так и системных продуктов становится все более популярной по мере будущего развития. направление. Однако размер аккумуляторных изделий в конечном итоге ограничен. После того, как емкость аккумулятора достигнет определенного уровня, все равно необходимо приложить усилия для обеспечения внутренней безопасности элементов и улучшения использования их производительности.
Более того, необходимо дифференцировать аккумуляторные продукты в соответствии со сценариями применения в различных областях и конкретных регионах, чтобы более полно удовлетворить потребности различных приложений.
2. Система управления батареями
В настоящее время система управления аккумулятором в основном занимается мониторингом напряжения аккумулятора, температуры, тока и т. д. В основном он отслеживает уже произошедшие данные и проводит защиту от отключения питания и другие операции от уже произошедших аномалий.
Что мы ожидаем от системы управления батареями:
a. Он может активно отслеживать состояние батареи и прогнозировать будущее состояние батареи на основе данных, которые были сгенерированы в прошлом.
b. Систему управления аккумулятором можно использовать для полного использования производительности аккумулятора на протяжении всего его жизненного цикла и независимой корректировки ненормальных состояний работоспособности аккумулятора.
3. Система терморегулирования.
Система управления температурой батареи эволюционировала от первоначального естественного охлаждения к принудительному воздушному охлаждению и к нынешней распространенной пластинчатой форме с жидкостным охлаждением. Однако все еще установлено, что он не может обеспечить удовлетворительную рабочую температуру для батарей. В основном это проявляется в высоких температурах аккумуляторов (около 37 градусов), больших перепадах температур между аккумуляторами (5 - 8 градусов) и больших температурных полях внутри ячеек аккумулятора (15 - 20 градусов).
Промышленность также активно изучает новые методы управления температурным режимом. В последнее время широко разрекламированный метод полностью погруженного жидкостного охлаждения, как показано на рисунке, заключается в помещении аккумуляторных элементов в резервуар жидкостного охлаждения, а затем впрыскивании охлаждающей жидкости в резервуар, чтобы полностью погрузить батареи, обеспечивая разнонаправленный и многоугольный контакт для нагрева. рассеивание.
Основные преимущества заключаются в следующем:
a. Охлаждающая жидкость напрямую контактирует с элементами аккумулятора, обладая более высокой эффективностью теплообмена по сравнению с пластинами жидкостного охлаждения непрямого охлаждения и способной быстро охлаждаться или нагреваться.
b. При полном погружении элементы батареи рассеивают тепло во всех направлениях, а температура в каждой точке внутри элементов батареи более равномерна (около 3 градусов) по сравнению с температурой пластинчатого типа с жидкостным охлаждением.
c. После того, как элементы батареи полностью погружены в воду, можно достичь высокой степени однородности температуры между батареями за счет контроля разницы температур между входом жидкости и выходом жидкости.
d. Когда элементы батареи полностью погружены в охлаждающую жидкость, пустые области между элементами батареи заполняются охлаждающей жидкостью и разделяются промежутками. В случае температурного выхода из-под контроля одного элемента батареи температура может быстро снизиться охлаждающей жидкостью, рассеянная температура изолируется охлаждающей жидкостью и не образует термодиффузию. Электролит, выбрасываемый из-за теплового выхода из-под контроля, также будет поглощаться и выбрасываться охлаждающей жидкостью, а высокотемпературный газ, выбрасываемый из элементов батареи, будет изолироваться охлаждающей жидкостью, тем самым повышая безопасность батареи.
Существует множество преимуществ жидкостного охлаждения погружного типа, но его развитие не является гладким:
a. Охлаждающая жидкость должна полностью погружать аккумуляторы, иметь хорошую текучесть и высокую безопасность, поэтому выбор охлаждающей жидкости затруднен.
b. В системе большое количество батарей, и спроектировать проточные каналы в случае полного погружения затруднительно. Часто могут появляться углы, что приводит к большим перепадам температур.
Недавно в результате исследования данных и сравнения различных методов охлаждения было обнаружено, что охлаждающие продукты полупроводникового типа можно прикреплять непосредственно к поверхности аккумуляторных элементов для использования. Однако из-за низкой мощности и неудобства крупномасштабного применения в настоящее время они в основном используются в осушителях небольшого размера, диспенсерах для воды и других продуктах.
Как упоминалось выше, что касается недавнего развития технологий управления температурным режимом, в долгосрочной перспективе интеллектуальное управление температурным режимом станет основным направлением управления температурным режимом аккумуляторов. Благодаря интеллектуальному управлению температурным режимом можно поддерживать оптимальную рабочую температуру аккумуляторов при минимальном потреблении энергии.
Интеллектуальное управление температурным режимом — это комплексный баланс, который учитывает внешние факторы окружающей среды, такие как температура, влажность, скорость ветра, освещенность, геотермальное тепло, а также внутренние компоненты, такие как батареи, электрические компоненты, кабели и управление температурным режимом. Он объединяет прогнозирование внешней среды, чтобы заранее предвидеть, потребуется ли нагрев или охлаждение, а также соответствующую мощность. Это гарантирует, что батареи системы имеют оптимальную температурную среду и колебания в относительно небольшом диапазоне.
4. Система безопасности
Система безопасности аккумулятора — это основная часть системы.
В настоящее время система противопожарной защиты с перфторгексаноном является основной в отрасли, а некоторые производители используют аэрозоли и т. д. Основное отличие заключается в агентах, что приводит к изменениям в системе противопожарной защиты, в то время как другие обнаружения и сигналы тревоги весьма схожи.
В настоящее время тип газа или газоподобные агенты противопожарной защиты, такие как перфторгексанон и аэрозоли, в основном зависят от концентрации агента для противопожарной защиты. Когда концентрация газа с течением времени снижается, аккумуляторная батарея все еще имеет риск повторного возгорания.
Поэтому в настоящее время некоторые предприятия по хранению энергии применяют противопожарную защиту с полным погружением в жидкость.
Основной принцип таков: при полном погружении аккумуляторных элементов в аккумуляторный блок с жидкой средой жидкая среда полностью окружает элементы, быстро снижая температуру, возникающую после отказа элемента, изолируя горючие газы с высокой температурой и высоким давлением, образующиеся после разрушение происходит через жидкую среду, и электролит, выброшенный после отказа элемента, может быть поглощен и унесен жидкой средой.
Однако в настоящее время секция обнаружения системы безопасности системы хранения энергии в отрасли независима от системы управления батареями. Как правило, универсальный датчик, измеряющий температуру, газ, летучие органические соединения и т. д., устанавливается в определенном положении аккумуляторного блока с крайне ограниченной точностью, не говоря уже о чувствительности.
Во всем процессе обеспечения безопасности батареи существует только различие между неисправностью и неисправностью, при этом полностью отсутствует стадия высокой температуры перед выходом батареи из строя.
Поэтому то, что следует сделать в первую очередь в настоящее время, и что делают многие предприятия, — это связать систему управления безопасностью с системой управления батареями. Ведь система управления аккумулятором отслеживает напряжение и температуру каждой ячейки в режиме реального времени.
5. Интеллектуальная интегрированная система.
В настоящее время в новой энергетической отрасли, особенно в области энергетики, интеллектуальное развитие быстро продвигается вперед. В этом документе утверждается, что разработка аккумуляторных систем должна также включать комплексный анализ систем управления батареями, систем терморегулирования и систем безопасности.
Система безопасности использует данные мониторинга системы управления батареями и объединяет их с интеллектуальными данными прогнозирования системы управления температурным режимом для выполнения раннего предупреждения, сигнализации и тушения пожара до того, как элементы батареи выйдут из строя, сводя к минимуму потери. Среди них, на этапе высокой температуры, прежде чем элементы батареи выйдут из строя, система безопасности может запустить мощное охлаждение системы терморегулирования, чтобы подавить реакцию отказа элементов батареи. Кроме того, благодаря мониторингу и сравнению больших данных можно заранее спрогнозировать время возникновения и тип неисправности батареи, а также как можно раньше применить соответствующие методы лечения.