В сценариях хранения энергии высокой плотности эффективность рассеивания тепла в литиевых батареях, установленных на стойке, непосредственно определяет их безопасность и продолжительность жизни. Когда плотность мощности одного шкафа прыгает с 5 кВт до 20 кВт, традиционное пассивное рассеяние тепла больше не является устойчивым. Промышленность модернизирует технологию жидкого охлаждения, интеллектуальные алгоритмы контроля температуры и конструкцию теплового моделирования для создания системы «Ориентированной на профилактику точного управления» системой рассеивания тепла, так что аккумулятор может поддерживать идеальный рабочий диапазон 25-35 градусов на протяжении всего жизненного цикла, обеспечивая стабильную энергетическую поддержку для ключевых сценариев, таких как центры обработки данных и базовые станции связи.
1 Технология жидкого охлаждения: эффективность скачка от холодной пластины на погружение
Жидкое охлаждение холодной пластины в настоящее время является основным раствором, а его ядро находится в «Точном контакте» с источником тепла. Внутри стойки из 19 дюймов медные микроканальные холодные пластины плотно прикреплены к боковой стороне батареи, диаметром канала всего 3 мм. Охлаждающая жидкость (50% воды +50% этиленгликоля) несет тепло при скорости потока 0,8 л/мин. Определенная марка монтированной литийной батареи в 20 кВт принимает эту конструкцию, причем термическое сопротивление уменьшено до 0,1 градуса /Вт, что на 60% ниже, чем традиционные системы с воздушным охлаждением. Разница температуры батареи контролируется в пределах ± 3 градуса во время полной работы нагрузки. Чтобы избежать риска утечки жидкости, холодная пластина и модуль герметизированы теплопроводящим гелем, уровень защиты достигает IP65, и утечки не обнаруживается после 1000 часов вибрационного испытания.
Погружение в жидкое охлаждение является конечным раствором для мощных сценариев. Поместите модуль батареи полностью в непроводящую фторированную жидкость, которая поглощает тепло и охлаждает его через внешний теплообменник. Эффективность теплопередачи вдвое больше, чем у холодной пластины. В шкафу для хранения энергии в 40 кВт определенного суперкомпьютерного центра температура кипения фториновой жидкости достигает 60 градусов, что может отнять некоторую тепло в результате естественного испарения. С помощью системы циркуляции насоса потребление энергии (PUE) шкафа (PUE) уменьшается до 1,05, что на 30% более энергоэффективно, чем у холодной пластины. Сложность этой технологии заключается в запечатанном дизайне. Шкаф принимает оболочку из нержавеющей стали, сварную лазером, и тест на давление показывает, что он может выдерживать внутреннее давление 0,5 МПа, гарантируя, что жидкость не протекает.
2 Интеллектуальный алгоритм контроля температуры: техника температурного баланса с прогнозирующей регуляцией
Система прогнозирующей температуры на основе искусственного интеллекта смещает рассеивание тепла от «пассивного ответа» к «активной профилактике». Система устанавливает модель прогнозирования теплового поведения, анализируя более 100 параметров, таких как зарядка аккумулятора и скорость разгрузки, температура окружающей среды и исторические тепловые сбежавшие данные, и регулирует мощность рассеивания тепла за 15 минут. Фактическое измерение определенной базовой станции связи показывает, что этот алгоритм может снизить неэффективное потребление энергии системы охлаждения на 40%. Когда предсказывается предстоящий пик зарядки, температура охлаждающей жидкости снижается на 2 градуса, чтобы избежать внезапного повышения температуры батареи.
Технология динамического распределения трафика реализует принцип «отправки тепла, где бы она ни находилась». Каждая ветвь системы жидкого охлаждения оснащена электрическим регулирующим клапаном, который автоматически регулирует скорость потока на основе температуры в реальном времени (точность ± 0,5 градуса) каждого модуля. Когда разница температур превышает 3 градуса, коррекция отклонения инициируется. В кластере для хранения энергии в центре обработки данных эта динамическая регулировка снижает разницу температур между самыми горячими и холодными точками с 8 градусов до 2 градусов и продлевает срок службы батареи на 15%.
3 Термическое моделирование и структурная оптимизация: снижение давления рассеяния тепла из источника
На этапе проектирования технология теплового моделирования стала мощным инструментом для «виртуальной пробной версии и ошибок». Используя программное обеспечение CFD (вычислительная динамика жидкости) для моделирования распределения поля температуры при различных схемах ячеек и структурах воздушных воздуховодов, можно заранее обнаружить слепые пятна. Когда определенный производитель разрабатывал модуль батареи 3U, было обнаружено, что с моделированием было обнаружено, что традиционное «жесткое расположение» приведет к повышению температуры на 5 градусов в центральной части. Следовательно, он был скорректирован к «шахмальному расположению» и добавленным каналам потока для контроля внутренней разницы температур модуля в пределах 4 градусов, что устраняет необходимость дополнительных компонентов рассеяния тепла.
Инновация структурных материалов также способствует рассеянию тепла. Рамка стойки изготовлена из алюминиевого сплава 6061 с теплопроводностью 160 Вт/(м · K), что в четыре раза больше, чем у обычной стали. Он может быстро перенести тепло, генерируемое модулем в оболочку шкафа; Оболочка модуля аккумулятора изготовлена из термически проводящего пластика (с добавленным графеном), который не только обеспечивает изоляцию, но и ускоряет теплозное рассеяние, что приводит к увеличению эффективности рассеяния тепловой диссипации на 50% по сравнению с традиционным пластиком ABS. Определенный модуль 2U использует эту комбинацию материала, чтобы снизить температуру на 3 градуса в тех же условиях эксплуатации, без необходимости дополнительной площади рассеяния тепла.
Революция на тепло рассеянную революцию литиевых аккумуляторов, по сути, является сотрудничеством «Аппаратной инновации+программного интеллекта». Когда система охлаждения может быть столь же точной и эффективной, как и механизм регуляции температуры тела, плотность энергии и безопасность литиевых батарей больше не будут противоречием, что не только очищает технические барьеры для хранения энергии высокой плотности, но также позволяет стойку, установленные в энергетическом интернете.