Enerģijas uzkrāšanas risinājumu izvēle
Pašlaik enerģijas uzglabāšanas tehnoloģijas ar augstu tehnoloģisko briedumu un plašu pielietojumu ir sūknētas uzglabāšanas un elektroķīmiskās enerģijas uzglabāšana. Elektroķīmiskās enerģijas uzglabāšana galvenokārt izmanto litija akumulatoru tehnoloģiju. Ņemot vērā tādus faktorus kā rentabilitāte, drošība, kalpošanas laiks un rūpniecības briedums, litija dzelzs fosfāta baterijas pašlaik ir vispiemērotākās baterijas enerģijas uzkrāšanai. Termiskās enerģijas enerģijas uzglabāšanas frekvences regulēšanai ir augstas prasības enerģijas uzkrāšanas bateriju veikšanai, ieskaitot augstas pakāpes raksturlielumus, augstas kāpšanas īpašības, ātras reakcijas iespējas, spēcīgu energoefektivitātes koeficientu, augstas temperatūras drošību un ilgtermiņa enerģijas uzkrāšanas tehnoloģijas kalpošanas laiku. Tāpēc termiskās enerģijas enerģijas uzkrāšanai kombinēto frekvences regulēšanas projektos ieteicams izmantot litija dzelzs fosfāta baterijas. Raugoties no lietotāja sānu enerģijas uzglabāšanas lietojumprogrammu scenāriju viedokļa, ieteicams arī izmantot litija dzelzs fosfāta baterijas, pamatojoties uz tādām prasībām kā maksimālā skūšanās, pieprasījuma reakcija un barošanas avota uzticamība.
Akumulatora ugunsgrēkus galvenokārt izraisa akumulatora termiskais bēgums, kas galvenokārt ir saistīts ar iekšējo īso ķēžu dēļ. Galvenie iekšējo īssavienojumu cēloņi ir mehāniska ļaunprātīga izmantošana, elektriskā ļaunprātīga izmantošana un termiskā ļaunprātīga izmantošana. Veids, kā tikt galā ar termisko ļaunprātīgu izmantošanu, ir pieņemt labu termiskās pārvaldības dizainu.
Šķidruma dzesēšanas tehnoloģija izmanto šķidruma konvekcijas siltuma pārnesi, lai noņemtu akumulatora radīto siltumu un samazinātu tā temperatūru. Izmantojot konstrukcijas dizainu, var izvairīties no šķidruma noplūdes riska šķidruma dzesēšanā. Šķidruma dzesēšanas efektivitāte ir augstāka nekā gaisa dzesēšana, un šķidruma dzesēšanas temperatūras starpības kontrole ir labāka nekā gaisa dzesēšana. Šķidruma dzesēšanas šķidruma temperatūra un plūsmas kontrole ir vienkāršāka nekā gaisa dzesēšana, un akumulatora darbības laiks, izmantojot šķidruma dzesēšanu, ir ilgāks. Ņemot vērā kopējās izmaksas, šķidruma dzesēšanas sistēmām ir vairāk priekšrocību nekā gaisa dzesēšanas sistēmām. Tajā pašā laikā ir pamanāmas drošības problēmas enerģijas uzkrāšanas stacijās, un pakāpeniski tiek reklamētas un piemērotas šķidrās dzesēšanas enerģijas uzkrāšanas sistēmas.
Šķidruma atdzesēta litija akumulatora enerģijas uzkrāšanas sistēma
Litija akumulatora enerģijas uzkrāšanas sistēma sastāv no akumulatora nodalījuma un elektriskā nodalījuma. Akumulatora nodalījums sastāv no akumulatoru kopām, šķidruma dzesēšanas sistēmām, ugunsdrošības sistēmām, kombinācijas skapjiem, izplatīšanas kastēm utt. Elektrisko nodalījumu sastāv no invertoriem (personālajiem datoriem), transformatoriem, vadības skapjiem, gredzenu galvenajām vienībām, maiņstrāvas izplatīšanas skapjiem, gaisa kondicionēšanas veidošanu utt. Šis pētījums nodrošina detalizētu aprakstu un izstrādātu akumulatoru izstrādi. Visā litija akumulatora enerģijas uzglabāšanas sistēmas projektēšanas procesā ietilpst akumulatora komplekts, akumulatora plaukts un akumulatora konteiners, kā parādīts attēlā.
Enerģijas uzglabāšanas sistēma izmanto IVE enerģijas kvadrātveida alumīnija čaumalas litija dzelzs fosfāta LF280K akumulatora šūnas (3,2 V/280 AH). Sērijas paralēlais akumulatora savienojums ir 1p48S, un katram akumulatora komplektam ir 48 LF280K akumulatora šūnas ar ietilpību 43,008 kW · h. Akumulatora sistēma sastāv no 8 akumulatoru kopām, kas savienotas paralēli, un katrs klasteris sastāv no 8 akumulatoriem, kas savienoti virknē. Enerģijas uzglabāšanas sistēmas ietilpība ir 2,75 MW · H un nominālais spriegums 1228,8 V. Enerģijas uzglabāšanas sistēmas akumulatora nodalījums ir standarta 20 pēdu augsts konteiners (6,058 mx 2,438 mx 2,896 m) ar tādām funkcijām kā ūdensnecaurlaidība, izolācija, korozijas profilakse, ugunsgrēka profilakse, smilšu bloķēšana, trieciena izturība un UV aizsardzība. Tās aizsardzības līmenis ir IP54. Lai novērstu akumulatoru pārmērīgu uzlādi un pārslodzi, panāktu akumulatoru uzlādes un izlādes pārvaldību un nodrošinātu stabilu un uzticamu akumulatora sistēmas darbību, sistēmai jābūt aprīkotai ar akumulatora pārvaldības sistēmu (BMS), un aizsargājošai aparatūrai jābūt aprīkotai ar relejiem, ķēdes pārtraucējiem, drošinātājiem utt.
Enerģijas uzglabāšanas termiskās vadības dizains
Termiskās vadības sistēmas projektēšana
Šķidruma dzesēšanas un apkures vadības sistēma sastāv no šķidruma dzesēšanas plāksnēm, šķidruma dzesēšanas vienībām, šķidruma dzesēšanas cauruļvadiem, augsta un zema sprieguma vadu instalācijām un dzesēšanas šķidruma. Attiecībā uz šķidruma dzesēšanas noplūdes problēmu tiek veikti šādi pasākumi. Pirmkārt, šķidruma dzesēšanas locītavā tiek pieņemts automašīnas pakāpes noplūdes pierādījums dzesēšanas cauruļvada ātrās spraudņa savienojumam, kas var nodrošināt, ka enerģijas uzkrāšanas sistēmas darbības laikā tiek samazināts šķidruma noplūdes risks. Otrkārt, šķidruma līmeņa sensors jāuzstāda šķidruma dzesēšanas vienības izplešanās tvertnē. Ja ir kāda noplūde, šķidruma dzesēšanas vienība izklausīsies trauksme. Treškārt, akumulatora komplekta dizaina aizsardzības līmenis ir IP67, nodrošinot, ka noplūdes gadījumā sistēmai nav ietekmes. Akumulatora komplekta šķidruma dzesēšanas plāksne ir izgatavota no alumīnija sakausējuma die-liešanas un integrēta ar pamatnes un šķidruma dzesēšanas plāksnes funkcijām. Šķidruma dzesēšanas plāksne un blīvējošā pārseguma plāksne ir savienota ar berzes maisīšanas metināšanu; Tajā pašā laikā šķidruma dzesēšanas plāksnei tiks veikta arī hermētiskuma pārbaude, lai nodrošinātu labu blīvēšanas veiktspēju. Akumulatora akumulatora šķidruma dzesēšanas plāksne izmanto "serpentīna" plūsmas kanālu, un dzesēšanas šķidrums izmanto 50% ūdens ar masu un 50% etilēnglikolu pēc masas. Šķidruma dzesēšanas sistēma izmanto noteiktu termiskās pārvaldības stratēģiju, lai atdzesētu vai sildītu akumulatoru, kad dzesēšanas šķidrums plūst caur šķidruma dzesēšanas plāksni.
Šķidruma dzesēšanas vienībām ir dzesēšanas, sildīšanas un sausināšanas funkcijas, un šķidruma dzesēšanas vienību termiskās pārvaldības sistēmas stratēģija un darba režīms ir cieši saistīts. Tekstā Tmax attiecas uz akumulatora augstāko temperatūru; TVAG attiecas uz akumulatora vidējo temperatūru; Tmin attiecas uz akumulatora zemāko temperatūru.
Kad Tmax ir lielāks vai vienāds ar 28 grādiem un TVAG lielāks vai vienāds ar 25 grādiem, šķidruma dzesēšanas vienība nonāk saldēšanas režīmā, kompresors tiek ieslēgts, un augstas temperatūras un augsta spiediena dzesēšanas šķidrums tiek izvadīts no kompresora un nonāk kondensācijai kondensācijai kondensatoram. Pēc siltuma un atdzesēšanas atbrīvošanas tas tiek droseļvārsts un depresionēts caur izplešanās vārstu un pēc tam nonāk iztvaicētājā, lai apmainītos ar siltumu ar dzesēšanas šķidrumu. Dzesēšanas šķidrums absorbē siltumu un iztvaiko iztvaicētājā, pirms plūst atpakaļ uz kompresora sūkšanas portu, pabeidzot saldēšanas ciklu. Šajā laikā ūdensceļā tiek ieslēgts ūdens sūknis, PTC sildītājs netiek ieslēgts, un dzesēšanas šķidrumu atdzesē plāksnes iztvaicētājā un nonāk akumulatora akumulatora šķidruma dzesēšanas plāksnē, lai atdzesētu akumulatoru un noņemtu siltumu, tādējādi sasniedzot akumulatora atdzesēšanas mērķi. Kad Tmax ir mazāks vai vienāds ar 25 grādiem un TVAG mazāk vai vienāds ar 22 grādiem, pārtrauciet dzesēšanas režīmu.
Kad tmin ir mazāks vai vienāds ar 12 grādiem un TVAG mazāks vai vienāds ar 15 grādiem, šķidruma dzesēšanas vienība nonāk sildīšanas režīmā, kompresors tiek izslēgts, ūdens sūknis un PTC sildītājs tiek ieslēgts, un dzesēšanas šķidrumu silda PTC sildītājs un ievada akumulatora dzesēšanas plāksni, lai sildītu akumulatoru. Šis režīms ir piemērots situācijām, kad akumulatora temperatūra ir pārāk zema un nepieciešama apkure. Pārtrauciet sildīšanas režīmu, kad tmin ir lielāks vai vienāds ar 20 grādiem un TVAG lielāks vai vienāds ar 23 grādiem.
Kad ieplūdes temperatūra ir mazāka vai vienāda ar 12 grādiem, šķidruma dzesēšanas vienība nonāk pašapkalpošanās režīmā, tiek izslēgts kompresors, ventilators, PTC sildītājs, un ūdens sūknis tiek ieslēgts, ļaujot dzesēšanas šķidrumam atkārtoti cirkulēt akumulatora dzesēšanas plāksnē un ierīcē, veicot siltumu akumulatorā. Kad mitrums konteinera iekšpusē ir augstāks par rasas punkta temperatūru attiecīgajā temperatūrā, šķidruma dzesēšanas vienība aktivizēs dehumidifikācijas režīmu.
Enerģijas uzkrāšanas ugunsdrošības sistēma
Ugunsdrošības sistēma izmanto katru akumulatoru kā minimālo aizsardzības vienību un izmanto jaunu ugunsdzēsības tehnoloģiju, kas ir gāzes un šķidruma divfāžu atomizēta ugunsdzēšamā līdzekļa gāzes un šķidruma šķīduma šķīdums. Tas kopīgi izmanto sūkšanas detektorus, degošus gāzes detektorus, kā arī temperatūras un dūmu detektorus, lai visaptveroši uzraudzītu un noteiktu visu enerģijas uzkrāšanas kārbu reāllaikā. Starp tiem iedvesmas detektors uzrauga un aizsargā visu klasteru akumulatora kārbu akumulatoru kopu vienībās, degošā gāzes detektors uzrauga un aizsargā baterijas, kā arī temperatūras un dūmu detektors uzrauga un aizsargā elektrisko nodalījumu.
Kad akumulatora komplekts piedzīvo termisku bēguļojošu uguni, detektors nosaka uguni un atver akumulatora klastera nodalījuma vadības vārstu. Tajā pašā laikā informācija par ugunsgrēku tiek pārraidīta uz ugunsdzēsības saimnieku caur CAN autobusu. Skaņas un gaismas trauksmes signāls ir ieslēgts, izplūdes sistēma tiek ieslēgta, un slāpēšanas resursdators sāk izvadīt. Ugunsdzēsības aģents caur cauruļvada un nodalījuma vadības vārstu tiek transportēts uz gāzes-šķidruma divfāzu sprauslu. Ugunsdzēšanas līdzeklis tiek atomizēts caur sprauslu un pēc tam izsmidzināts akumulatora komplekta interjerā, lai ieviestu dzesēšanas un ugunsdzēšanas funkcijas.
Enerģijas uzglabāšanas ugunsdzēsības saimnieks izmanto perfluorheksānu kā galveno ugunsdzēsības līdzekli, lai nodzēstu, apspiestu un novērstu agrīnus ugunsgrēkus enerģijas uzglabāšanas skapī. Kad ugunsgrēks ir pārāk liels, ugunsdzēšamības aģents ir jāizsmidzina ilgu laiku. Pēc iebūvētā perfluorheksāna ugunsdzēšamā aģenta saimnieka lietošanas līdzekļu lietošanas sistēma automātiski papildinās ugunsdzēsības hidranta ūdeni, lai panāktu ilgtermiņa nepārtrauktu izsmidzināšanu, nomāc ugunsgrēka valdīšanu un atdzesētu akumulatoru.
Testa pārbaude
Šķidruma atdzesēta konteineru enerģijas uzglabāšanas sistēma tiek pakļauta 0. 5C uzlādes tests apkārtējā temperatūrā 25 grādos, un BMS reģistrē katra akumulatora komplekta temperatūras izmaiņas. Lādēšanas beigās akumulatora šūnu virsmas temperatūra akumulatora komplektā ir mazāka par 35 grādiem, un temperatūra ir mazāka par 10 grādiem. Visā lādēšanas procesā zemākā temperatūra uzraudzības punktā ir 32,5 grādi, un augstākā temperatūra ir 34,8 grādi, ar temperatūras starpību mazāka par 2,3 grādiem, kā parādīts 2. attēlā. No eksperimentālajiem rezultātiem 2. attēlā var redzēt, ka šķidruma atdzesētu konteineru temperatūras paaugstināšanās ir daudz mazāka nekā gaisa konteineru gaisa konteineru temperatūras atšķirība. Parasti ar gaisa dzesēto konteineru temperatūras starpību sasniedz 5-8 grādu, kas var efektīvi veicināt visas enerģijas uzkrāšanas sistēmas temperatūras konsistenci un pagarināt sistēmas darbības laiku.
Secinājums
Projekts projektēja 20 pēdu šķidruma atdzesētu konteineru enerģijas uzkrāšanas sistēmu, ieskaitot sistēmas teorētisko dizainu, termiskās pārvaldības dizainu, ugunsdrošības dizainu utt. Visbeidzot, eksperimentālā verifikācija parādīja, ka enerģijas uzkrāšanas sistēmas temperatūras konsistence bija laba un temperatūras paaugstināšanās atbilst prasībām.
Šķidruma atdzesētu akumulatoru izmantošana jaunos enerģijas transportlīdzekļos ir ļoti nobriedusi, un enerģijas uzkrāšanas sistēma ir nekustīga, bez noplūdes riska. Šķidruma atdzesēta konteineru sistēma samazina iekšējo gaisa vadu projektēšanu, pieņem ārēju apkopes sistēmu, novērš nepieciešamību pēc iekšējās koridora telpas un izmanto lielu akumulatora komplekta dizainu, lai palielinātu enerģijas blīvumu. Runājot par kopējām izmaksām, šķidruma atdzesētai konteineru enerģijas uzkrāšanas sistēmai ir vairāk priekšrocību. Vissvarīgākais enerģijas uzglabāšanas sistēmai ir nodrošināt tās drošību, un ugunsdrošības sistēmas projektēšana ir būtiska. Sistēma pieņem paketes līmeņa ugunsdrošību un nepārtrauktu perfluorheksāna un ūdens ugunsdrošības nomākšanas shēmu, lai nodrošinātu drošu sistēmas darbību.