Поскольку ячейки хранения энергии движутся к большой емкости, а системы хранения энергии движутся к эре 5 МВтч+, больший масштаб и более высокая плотность энергии стали тенденцией развития системной интеграции. Кроме того, сценарии применения становятся более сложными и разнообразными, что предъявляет более высокие требования к сроку службы, безопасности, стоимости и другим факторам систем хранения энергии. Все эти факторы способствуют непрерывной итеративной эволюции ключевых технологий компонентов хранения энергии, включая ячейки, PCS, BMS, EMS и т. д.
Инвертор для хранения энергии, являясь интерфейсом между системой хранения энергии на основе аккумуляторных батарей и электросетью, является основной частью системы хранения энергии, играя важную роль в повышении эффективности работы системы и обеспечении ее стабильности и надежности.
С быстрым ростом установленной мощности возобновляемой энергии в мире отрасль хранения энергии осваивает более широкое рыночное пространство. Однако серьезная «инволюция» преследует китайские компании по хранению энергии. Если они хотят прорваться, они могут полагаться только на основную конкурентоспособность, такую как технологические продукты. Среди них высокая безопасность, низкая стоимость и высокая эффективность — это пороги, которых нельзя избежать при обновлении технологии хранения энергии.
Среди разнообразных технических путей жидкостное охлаждение, которое применялось к аккумуляторам, является одним из представителей итерации технологии хранения энергии за последние два года. Согласно данным, применение жидкостного охлаждения в аккумуляторах для хранения энергии постепенно увеличивается, и уровень его проникновения на рынок составит около 25% в 2023 году, что значительно больше, чем 12% в 2021 году.
«Во всей системе хранения энергии стоимость батарей составляет около 50%, а PCS — около 15%. Технология батарей оказывает большое влияние на план итераций PCS». Производитель PCS заявил, что направления технического развития PCS и батарей в основном одинаковы, и то же самое относится к технологии жидкостного охлаждения.
Сообщается, что АСУ ТП с использованием жидкостного охлаждения может обеспечить более высокую плотность мощности, лучшие показатели производительности и лучшую экологическую адаптивность продукта.
По сравнению с традиционной системой PCS с воздушным охлаждением система PCS с жидкостным охлаждением имеет очевидные различия в охлаждающей среде, структуре системы, эффективности рассеивания тепла и других аспектах.
Воздушно-охлаждаемая PCS использует воздух в качестве охлаждающей среды. С помощью вентиляторов и другого оборудования воздух продувается через компоненты PCS для отвода тепла в воздуховод сборной кабины, а затем система кондиционирования воздуха в сборной кабине рассеивает тепло. Ее преимущество в том, что структура системы относительно проста, а первоначальная стоимость установки низкая, но с точки зрения эффективности рассеивания тепла воздушно-охлаждаемая PCS явно слаба.
«Выбор между жидкостным и воздушным охлаждением для систем хранения энергии PCS на самом деле является балансом между требованиями к мощности и рассеиванию тепла». Цзэн Чуньбао, вице-президент Kehua Digital Energy и генеральный директор технологического центра, однажды отметил, что при уровне мощности 2,5 МВт воздушное охлаждение фактически достигло своего предела рассеивания тепла.
С этой точки зрения, PCS с жидкостным охлаждением использует в качестве среды охлаждающую жидкость с высокой теплопроводностью. Антифриз приводится в действие водяным насосом для циркуляции в пластине жидкостного охлаждения, что позволяет ему контактировать с компонентами PCS более непосредственно, тем самым достигая более высокой эффективности рассеивания тепла.
В то же время, поскольку охлаждающая жидкость имеет более высокий коэффициент теплопередачи и удельную теплоемкость, а также не подвержена влиянию таких факторов, как высота над уровнем моря и давление воздуха, система жидкостного охлаждения имеет более высокую способность рассеивания тепла, чем система воздушного охлаждения, и больше подходит для крупномасштабных проектов по хранению энергии с высокой плотностью энергии.
С точки зрения стоимости, хотя начальная стоимость PCS с воздушным охлаждением ниже, ее эффективность рассеивания тепла ограничена. Для поддержания соответствующей температуры необходимо увеличить количество и мощность вентиляторов, но это увеличит потребление энергии и эксплуатационные расходы. Системы жидкостного охлаждения имеют более высокую эффективность рассеивания тепла и более низкое потребление энергии, что может снизить общие затраты на протяжении всего жизненного цикла.
Кроме того, с точки зрения плотности энергии, по сравнению с PCS с воздушным охлаждением, PCS с жидкостным охлаждением использует тепловую конвекцию для снижения температуры электрооборудования. Она имеет более сложную и компактную структуру, не требует развертывания каналов рассеивания тепла большой площади, занимает относительно небольшую площадь и может более эффективно использовать пространство, тем самым повышая плотность энергии и общую эффективность энергоаккумулирующих электростанций.
PCS с жидкостным охлаждением привлекает все больше внимания компаний. Согласно неполной статистике China Energy Storage Network, многие компании расширили свои продуктовые линейки в секторе PCS с жидкостным охлаждением, разрабатывают или уже выпустили соответствующие продукты и даже заявили, что достигли массового производства.
Для некоторых компаний, выпускающих продукцию PCS с жидкостным охлаждением, можно обнаружить, что в представлениях продукции разных производителей, разные спецификации и разные сценарии применения, в дополнение к таким привлекательным словам, как безопасность, стоимость, эффективность и срок службы, бесшумный режим, широкий температурный диапазон и экстремальные условия работы, также часто становились основными моментами продвижения продукции. С этой точки зрения, решение PCS с жидкостным охлаждением, обладающее многочисленными преимуществами, может получить больше пространства для разработки, поскольку частота вызовов систем хранения энергии в будущем увеличится.
Однако, как и почти все новые технологические направления на ранних стадиях своего развития, PCS с жидкостным охлаждением также получили различные отклики.
Некоторые компании также отмечают, что с точки зрения практического применения системы PCS с жидкостным охлаждением все еще находятся на стадии концепции, и лишь очень немногие продукты были фактически введены в эксплуатацию.
Го Сянцзи сказал более прямо, что хотя технология жидкостного охлаждения имеет превосходные характеристики рассеивания тепла, компрессор потребляет много электроэнергии, а охладитель сложен в обслуживании. Кроме того, потенциальная проблема утечки жидкостной системы охлаждения и плохая однородность температуры однофазного рассеивания тепла являются пугающими.
Если у систем ПСУ с жидкостным охлаждением пока еще мало опыта практического применения и требуется время для их оттачивания, то появление нового технологического пути станет еще большей проблемой для систем ПСУ с жидкостным охлаждением, которые находятся на ранних стадиях разработки.
Взгляд на целое с малой точки зрения. Поскольку индустрия хранения энергии продолжает оставаться горячей, итерации и инновации в области технологий будут продолжаться, а решения в области технологий рассеивания тепла, применяемые в PCS, могут продолжать обновляться. Кто победит в конечном итоге, все еще будет зависеть от рынка.
Что касается PCS с жидкостным охлаждением, которая проходит испытания, есть положительные мнения о том, что она весьма конкурентоспособна во многих сценариях с точки зрения комплексной стоимости всего жизненного цикла. Однако станет ли она одним из основных приложений, еще предстоит увидеть.