储能热管理基础知识分享

发布时间：2025-02-01 13:48

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储能热管理基础知识分享目录一、热管理综述内容1.热管理目的——WHY通过控制目标物热量的交换和温度分布，确保其在正常的温度范围内运行，从而提高设备的性能、可靠性和寿命。低温：电池内阻增加，电池性能下降，冷启动失败，冰晶刺破交换膜；高温：交换膜含水量下降，质子传导率下降，性能下降，甚至烧坏交换膜最合适温度范围：60~85℃低温：充电速度慢、放电效率低、内阻增加损耗大、过充或者过放损害寿命甚至安全问题；高温：危害基本同低温最合适温度范围：20~35℃低温：燃油经济性下降、排放增加；高温：零部件磨损（拉缸）、效率降低、增加排放等。最合适温度范围：80~100℃2.热管理服务场景——WHERE产生热量或者需要温度控制的场所，均需要热管理，我们选取几个典型场景一、热管理综述内容3.热管理手段——WHAT热辐射：电磁波热对流：流体运动热传导：分子振动和碰撞热管：内部工质一端蒸发吸热并移动至另一端，散热冷凝回流相变：通过工质状态的变化进行热量的吸收和释放风冷：被强制冷却的空气循环作用在目标物，热量通过冷媒循环带走自然散热：自然条件、环温空气作用在目标物，直接热交换液冷：被强制冷却的液体循环作用在目标物，热量通过冷媒循环带走直冷：冷媒直接循环，作用在目标物，搬运热量一、热管理综述内容4.影响热管理需求和产品设计的因素需要散热OR制冷，是因为目标物生热，这是主要的影响因素——发热量；需要外部介入，是因为存在发热量无法快速释放，造成目标物持续升温，这是最关键的——需求散热量；需要散出热量就要有温度梯度，这是又一关键因素——外部温度或温差。燃油发动机——行业内一般使用液气温差60℃进行散热系统的设计，100kW发动机需要通过冷却液散发34kW热量氢燃料电池——行业内一般使用液气温差40℃进行散热系统的设计，100kW发动机需要通过冷却液散发100kW热量,。注：燃料电池系统功率是发电量；一般效率为50%动力电池——自然散热：行业内一般使用液气温差25℃进行.；夏季或者高温区域，无法使用自然散热，目前一般使用的是强制液冷，原理同我们电池热管理系统一、热管理综述内容5.热管理手段对比相变热管自然散热风冷液冷直冷效果成本自然散热：受环境温度影响较大，部分情况使用受限；风冷：需要气流作用到目标物，IP等级很难做到较高水平；液冷：性能方面较优，因为零部件数量增加，成本相对较高，关注泄漏；直冷：已在使用，但直冷板均温性较难控制。二、储能热管理综述内容1.储能的作用与使用场景能量存储：能源生产过剩时存储能量，以便在需求高峰期释放；稳定电网：储能设备能够快速响应电力需求，有助于稳定电网电压和频率；可再生能源整合：储能设备与风光和水力发电结合，解决间歇性问题；改善能源使用成本：削峰填谷，储存需求低谷的电力在高峰期使用；汽车充电：提供快速便捷的充电服务。二、储能热管理综述内容2.分类家用储能（户储）：与太阳能板、风力发电机或电网相连，实现电力的储存和使用；小型户储系统（1~5kWh，单身公寓）、中型户储系统（5~10kWh）、大型户储系统（10~20kWh）；工商业储能：一般应用在工厂、办公大楼、商业中心等场所，容量范围主要集中在200~500kWh（电芯3.2V/280Ah→电池模组1P48S→系统8pcs）集装箱储能（大储）：一般布置在发电站或者工业园区等场地，容量范围主要集中在2~5MWh（电芯3.2V/280Ah→电池模组1P48S→电池簇8pcs→系统8）二、储能热管理综述内容3.对应储能热管理系统家用储能（户储）：因为容量相对较小，放电倍率在0.5C及之下，发热量基本在0.5kW~1.0kW，所以目前户储热管理系统基本采用的是自然散热（壳体散热/风扇扰流两种）；工商业储能：额定0.5C（Max1.0C）充放电倍率下，所需散热量为5kW~10kW，有风冷和液冷两种冷却方式，液冷因布置方式不同，分为卧式、侧置和壁挂三种，如右图集装箱储能（大储）：额定0.5C（Max1.0C）充放电倍率下，所需散热量为25kW~65kW，有风冷和液冷两种冷却方式，20尺集装箱，风冷容量在3.5MWh以下，冷却采用多个空调，液冷目前发布多数为5MWh，液冷的布置方式基本为落地式。二、储能热管理综述内容4.在研储能热管理系统储能热管理即为电池热管理的一种场景，理论上适用所有电池热管理的方法，除上述方法为，目前有一些在研的：直冷式：原理同前所述，在成本方面，动力电池热管理，基本采用一块冷板，冷却系统中水路系统占比较高，所以直冷有些成本优势，但是储能系统中，使用的冷板与电池模组数量对应，大储约400片，这样冷板的成本变化对整体影响则较为明显，相较于水冷并没有了成本的优势，存在的即为性能方面的优势（均温性问题解决前提下）；浸没式：也属

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