儲(chǔ)能柜
關(guān)注創(chuàng)建者：turner555 創(chuàng)建時(shí)間：2023-02-07
儲(chǔ)能柜的實(shí)例教程
該儲(chǔ)能柜應(yīng)用在安徽蕪湖，所處地為北緯31°，設(shè)備前門朝南，時(shí)間設(shè)置為7月下旬中午1點(diǎn)，太陽輻射強(qiáng)度為904W/㎡，圖2中箭頭為太陽輻照角度。環(huán)境溫度設(shè)為40℃，空調(diào)停止制冷溫度設(shè)置為25℃，制冷量為1.5kW。儲(chǔ)能柜內(nèi)發(fā)熱元器件建模后，參照表1進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
電池艙中，電池為外購產(chǎn)品，無法建立其詳細(xì)的電芯模型，只可通過Cuboid簡(jiǎn)化建模，并根據(jù)表2對(duì)電池模組進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。
根據(jù)以上邊界條件，利用Flotherm軟件對(duì)儲(chǔ)能柜進(jìn)行熱仿真分析，得到3種方案電池艙的內(nèi)部溫度云圖如圖3所示，3種方案中電池艙的平均溫度、平均溫升、最高溫度和最高溫升數(shù)據(jù)見表3。
由圖3和表3可見，方案一的最高溫升最大，方案二次之，方案三最低。對(duì)比3種方案，方案三最優(yōu)，其熱穩(wěn)定后電池艙內(nèi)最高溫度低于電池限功率運(yùn)行溫度45℃，且艙內(nèi)平均溫升為5.9℃，可保證鋰電池在一年中的大部分時(shí)間里運(yùn)行在最佳環(huán)境中，符合儲(chǔ)能柜邊界設(shè)計(jì)條件。
2 優(yōu)化方案熱測(cè)試
采用K型熱電偶、數(shù)據(jù)記錄儀在模擬建設(shè)地最高溫度為40℃的高溫箱中進(jìn)行方案三的熱測(cè)試。柜內(nèi)電池艙共布置8個(gè)測(cè)試點(diǎn)，其位置為:靠近空調(diào)的電池側(cè)布置4排共4個(gè)測(cè)試點(diǎn)，遠(yuǎn)離空調(diào)的電池側(cè)布置4排共4個(gè)測(cè)試點(diǎn)，并在柜外布置環(huán)境測(cè)試點(diǎn)1個(gè)。
展開 <p>基于1P16S Pack，構(gòu)建100kW 215kWh風(fēng)冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用Icepak進(jìn)行熱仿真，tzr格式，下載后可直接運(yùn)行出結(jié)果，購買后可技術(shù)交流。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202407/attachment/6a733b7cf84641ca886bba1271544a09.png" style="text-align: center">
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展開 <div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment/37776b6d3392498c8207fb411b26d920.png" style="text-align: center"><img src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/37776b6d3392498c8207fb411b26d920.png"></figure></div><p><span style="color: rgb(25, 27, 31); background-color: rgb(255, 255, 255);">基于1P48S Pack，構(gòu)建100kW 215kWh液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用Icepak進(jìn)行熱仿真，tzr格式，下載后可直接運(yùn)行出結(jié)果，購買后可技術(shù)交流。</span></p>
展開 備注：從圖片的設(shè)計(jì)來看，這些儲(chǔ)能柜進(jìn)水以后可能出現(xiàn)系統(tǒng)性的絕緣失效，局部存在環(huán)流之后引發(fā)爆炸
圖3 32131電芯
對(duì)比來看，磷酸鐵鋰在儲(chǔ)能站方面的事故其實(shí)要少不少。對(duì)于新電池來說，不同廠家的產(chǎn)品安全性可能相似，但是電池企業(yè)對(duì)于磷酸鐵鋰的維護(hù)能力在大巴里面是分化的，否則也不會(huì)出現(xiàn)在大巴里面一邊倒的占有率差異。
小結(jié)：此次事故是誰都不愿意看到的事情，之前電動(dòng)汽車的起火事故沒有引發(fā)人員傷亡真的是一件很幸運(yùn)的事情。儲(chǔ)能電站由于和居住區(qū)比較近，對(duì)于消防人員的潛在傷害比較大，2019年美國APS公司在亞利桑那州皮奧里亞部署的電池儲(chǔ)能電站發(fā)生火災(zāi)，四名消防員受傷。隨著儲(chǔ)能、船舶、重工和電動(dòng)自行車大量采用鋰電池，減少潛在的事故需要很多的努力。
展開 近年來，在“雙碳”背景下，我國新能源汽車及儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)均呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢(shì)。從全球來看，到2025年，預(yù)計(jì)動(dòng)力電池出貨量將正式邁入“TWh”時(shí)代，儲(chǔ)能電池出貨量將達(dá)到460GWh。清潔能源的蓬勃發(fā)展，將帶動(dòng)鋰電池需求的持續(xù)增長。電池使用安全的監(jiān)控也刻不容緩。
一、儲(chǔ)能系統(tǒng)組成示意圖：
系統(tǒng)構(gòu)成包括：電芯單元—電池模組—電池簇/電池機(jī)柜—集裝箱
柜式鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也被稱為鋰電池儲(chǔ)能柜，通常以磷酸鐵鋰電池為能量載體，電量大于6200Wh，通過PCS（儲(chǔ)能變流器）進(jìn)行充放電，僅作為外部儲(chǔ)電和供電使用。常規(guī)產(chǎn)品外觀為箱型柜體，箱體外殼采用堅(jiān)固的金屬材料，體積一般超過3m3、重量超過400kg。箱內(nèi)主要由多個(gè)鋰電池組/模組、1個(gè)主控箱和1個(gè)溫控系統(tǒng)，1個(gè)消防系統(tǒng)組成。
二、新能源汽車介紹
所謂新能源汽車，是相對(duì)于傳統(tǒng)以化石燃料為動(dòng)力的汽車而言，是采用非常規(guī)的車用燃料作為動(dòng)力來源的汽車，目前主要以鋰離子電池和氫燃料電池為主，其中鋰離子電池的占比更大。
不過由于鋰離子天然的特性，使得鋰電池在某些情況下會(huì)出現(xiàn)熱失控，氫燃料電池也會(huì)出現(xiàn)氫氣泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。所以這類新能源汽車確實(shí)會(huì)存在一定的安全隱患。及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，并通過預(yù)警系統(tǒng)提醒駕駛員，則顯得尤為關(guān)鍵。
三、電池安全問題
無論是儲(chǔ)能系統(tǒng)和新能源汽車，電池使用安全的問題越來越引起大家的重視。
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儲(chǔ)能柜的最新內(nèi)容
一旦風(fēng)機(jī)失效，可燃?xì)怏w在密閉儲(chǔ)能柜內(nèi)快速積聚，濃度可在短時(shí)間內(nèi)逼近甚至達(dá)到爆炸下限（LEL）。此時(shí)若出現(xiàn)點(diǎn)火源，過壓爆炸將造成毀滅性后果。
美標(biāo)NFPA 855（2026版）對(duì)氣體探測(cè)要求
美標(biāo)NFPA 855（2026版）對(duì)氣體探測(cè)與通風(fēng)聯(lián)動(dòng)提出了明確要求：氣體探測(cè)系統(tǒng)應(yīng)在可燃?xì)怏w濃度不超過爆炸下限（LFL）的10%時(shí)，啟動(dòng)可燃?xì)怏w濃度降低系統(tǒng)（CCR）。
<div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment/37776b6d3392498c8207fb411b26d920.png" style="text-align: center"><img src="https
<p>基于1P16S Pack，構(gòu)建100kW 215kWh風(fēng)冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，采用Icepak進(jìn)行熱仿真，tzr格式，下載后可直接運(yùn)行出結(jié)果，購買后可技術(shù)交流。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202407/attachment
的新能源汽車零部件，電池包，車身結(jié)構(gòu)的靜強(qiáng)度，振動(dòng)，疲勞，沖擊的有限元仿真與模擬，以及結(jié)構(gòu)優(yōu)化;abaqus，marc，deform二次開發(fā)，編程與調(diào)試；
技術(shù)鄰名稱：唐生取經(jīng)
技術(shù)鄰主頁：https://www.yqgqt.org.cn/z/634451
擅長方向：從事CAE/CFD仿真分析多年，精通工程機(jī)械、新能源電機(jī)、變速器、電池包、儲(chǔ)能柜等仿真與優(yōu)化工作
3 結(jié)束語
盡管該儲(chǔ)能柜電池艙散熱系統(tǒng)優(yōu)化方案二和方案三中最高點(diǎn)的溫差只有1.8℃，滿足儲(chǔ)能柜電池限功率的熱設(shè)計(jì)要求，但方案三在散熱系統(tǒng)中增加風(fēng)扇后，可使電池長期工作在長壽命溫度區(qū)間內(nèi)，有益于電池的長期應(yīng)用與存儲(chǔ)，延長儲(chǔ)能柜的使用壽命，提升產(chǎn)品的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
一、儲(chǔ)能系統(tǒng)組成示意圖：
系統(tǒng)構(gòu)成包括：電芯單元—電池模組—電池簇/電池機(jī)柜—集裝箱
柜式鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)也被稱為鋰電池儲(chǔ)能柜，通常以磷酸鐵鋰電池為能量載體，電量大于6200Wh，通過PCS（儲(chǔ)能變流器）進(jìn)行充放電，僅作為外部儲(chǔ)電和供電使用。常規(guī)產(chǎn)品外觀為箱型柜體，箱體外殼采用堅(jiān)固的金屬材料，體積一般超過3m3、重量超過400kg。
2.3.2 勵(lì)磁涌流
變壓器勵(lì)磁涌流過大導(dǎo)致上級(jí)跳閘是儲(chǔ)能系統(tǒng)配電柜常見的故障。變壓器在空載時(shí)投入或斷電后電壓恢復(fù)時(shí)，會(huì)在變壓器電壓突變的一側(cè)產(chǎn)生數(shù)值很大的沖擊電流，這就是勵(lì)磁涌流。其有如下特點(diǎn)：①最大幅值可以達(dá)到變壓器額定電流的 6 ～ 15 倍，可以和短路電流相比；②勵(lì)磁涌流程尖頂波，含有大量的非周期分量、高次諧波。
元件接地：
（1）中間繼電器、出口繼電器（35千伏變電站10千伏開關(guān)柜儲(chǔ)能回路中間繼電器損壞引起正接地）的絕緣降低；
（2）保護(hù)裝置內(nèi)部元件燒損引起控制電源或裝置電源接地引起的接地故障。
元件接地：
（1）中間繼電器、出口繼電器（35千伏變電站10千伏開關(guān)柜儲(chǔ)能回路中間繼電器損壞引起正接地）的絕緣降低；
（2）保護(hù)裝置內(nèi)部元件燒損引起控制電源或裝置電源接地引起的接地故障。
備注：從圖片的設(shè)計(jì)來看，這些儲(chǔ)能柜進(jìn)水以后可能出現(xiàn)系統(tǒng)性的絕緣失效，局部存在環(huán)流之后引發(fā)爆炸
圖3 32131電芯
對(duì)比來看，磷酸鐵鋰在儲(chǔ)能站方面的事故其實(shí)要少不少。對(duì)于新電池來說，不同廠家的產(chǎn)品安全性可能相似，但是電池企業(yè)對(duì)于磷酸鐵鋰的維護(hù)能力在大巴里面是分化的，否則也不會(huì)出現(xiàn)在大巴里面一邊倒的占有率差異。
