储能产品技术发展方向
任何产品的发展都脱离不了提高更高性价比这个最终目的,过程中虽然会有因为技术的突破带来高体验的高价格逆反,但最终的趋势还是随着新技术的普及实现高性价比。
那么,储能产品的技术发展向哪走呢?
储能系统主要由四大板块构成:电池、电池管理系统、热管理系统、安全系统。接下来咱们就以这四大板块进行论述:
1、电池
前面在《下一代储能产品》和《储能电池的五种规格路线之争》中均以论处,电力 储能电芯产品及系统产品带电量均在以“向大而行”作为未来的发展方向,然而电池产品的尺寸终究有限,电池容量达到一定程度后,还是要去发展电芯的本征安全以及提高电芯性能发挥
并且下沉到各细分领域、详实地区的应用场景对电池产品进行差异化,更充分的去满足差异性应用。
2、电池管理系统
当前电池管理系统主要从事电池电压、温度、电流等等等的监测工作,主要监控已经发生的数据,从已经发生的异常中进行断电保护等。
我们期望的电池管理系统是:
a、可以预见性的对电池状态 进行监控,通过过往已经产生的数据对未来电池状态进行预判
b、可以通过电池管理系统的作用在全生命周期内充分的发挥电池的性能,自主调节电池的性能异常状态
3、热管理系统
电池热管理系统从最初的自然冷却到强制风冷,到如今主流的液冷板形式,发现仍然无法为电池提供满意的工作温度环境,主要表现在电池温度高(37℃左右)、电池间温差大(5~8℃)、电池单体内部温场大(15~20℃)
行业也在积极探索新型的热管理方式,近来炒的火热的全浸没式液冷,如图,把电池单体放在液冷槽中,然后把冷却液注入液冷槽中完全浸没电池,实现多方位多角度接触散热
主要优点表现在:
a、冷却液直接接触电芯,相对间接式冷却的液冷板具有更高的热交换效率,能够快速降温或加热;
b、电芯在全浸没下会进行全方位散热,电芯内部各点位置的温度相对液冷板式更加均匀(3℃左右)
c、电芯全浸没后通过控制进液口和出液口温差,可实现电池间温度高度均一;
d、电芯全浸没在冷却液中,电芯间空白区充满冷却液,又有gap隔离,单电芯出现热失控的情况,温度可被冷却液快速带走,扩散出来的温度被冷却液隔离不会形成热扩散,热失控喷出的电解液也会被冷却液吸收排出,以及高温气体喷出电芯后被冷却液隔离,电池安全性提高。
浸没式液冷好处多多,然而发展却并不顺利:
a、冷却液对电池全浸没,且需要具有较好的运动性,和高安全性,因此冷却液不好选;
b、在系统中电池数量多,全浸没下流道不好设计,往往容易出现四角,造成温差大。
近来通过查资料,对比各种冷却方式,发现半导体形式冷却产品可直接贴在电芯表面使用,但由于功率较低以及不便大型化应用,当前主要用于小型除湿机、饮水机等产品
上述了,近期热管理技术发展,从长远来讲,智能化热管理才是电池热管理的最终方向,通过智能化热管理可最大程度的以最小能耗维持电池最佳工作温度环境。
智能化热管理是综合外部环境温度、湿度、风速、光照、地热等,以及内部电池、电气件、线缆、热管理等的综合均衡,集成对外部环境的预测提前预判需要加热还是制冷以及相对应的功率,满足系统电池具有较优的温度环境,且在一个较小的范围内波动。
4、安全系统
电池的安全系统是系统的底线
目前行业内主流采用全氟己酮消防系统,部分厂商采用气溶胶等,主要存在 药剂的不同从而改变消防主机,其他探测、报警等都大同小异。
目前全氟己酮、气溶胶等气体式或类气体式药剂消防主要依靠药剂浓度进行消防,当气体浓度随时间降低后,电池包仍有复燃风险。
因此当前有部分储能企业采用液体全浸没消防:
基本原理为:通过液体介质全浸没电池包内电芯,液体介质对电芯形成全包围状态,快速降低电芯失效后产生的温度,通过液体介质隔离失效后产生的可燃的高温高压气体,而且电芯失效后喷出的电解液可以被液体介质吸收带走。
然而,目前行业内储能系统的安全系统探测板块独立于电池管理系统,一般在电池包的某个位置设置一个集成温度、气体、VOC等的多合一探头,精准度极其有限,更别提灵敏度了
在整个保护电池安全的过程中只有失效和未失效的区分,完全错失电池失效前的高温阶段。
因此当前首先应该要做的,也是很多企业正在做的,就是把安全管理系统和电池管理系统进行联动,毕竟电池管理系统中实时监测每个电芯的电压、温度。
5、智能化整体系统
目前,新能源行业,尤其是在动力领域,智能化飞速发展,本文认为电池系统的发展也必然是电池管理系统、热管理系统、安全系统综合智能化。
安全系统采用电池管理系统的监测数据,并结合热管理系统的智能化预测数据在电芯失效前完成预警、报警、消防,将损失降到最低。其中,在电芯失效前期高温阶段,可通过安全系统启动热管理大功率降温,抑制电芯失效反应。还可以通过大数据监测对比,提前研判电池的异常出现时间与异常类型,及早对应处理办法。