鋰電池儲能系統(tǒng)
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-04
鋰電池儲能系統(tǒng)的視頻教程
Starccm儲能風(fēng)冷/液冷系統(tǒng)熱管理設(shè)計策略與仿真-十二大專題電池儲能熱管理設(shè)計仿真入門進階45講
課程介紹： 電池熱管理的基本知識:包括鋰電池的工作原理，溫度對電池影響，電池發(fā)熱量獲取方式，傳熱的基本方式，為什么需要電池熱管理，熱管理具體開發(fā)什么內(nèi)容等？ 儲能液冷和風(fēng)冷熱管理設(shè)計方法；熱管理零部件選項設(shè)計依據(jù)于實際項目。 電池包幾何前處理（針對不同的仿真工況，不同冷卻方式電池包的簡化的基本方法和原則，實列演示電池包箱體、液冷系統(tǒng)、風(fēng)冷系統(tǒng)、模組等件的簡化過程。
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鋰電池儲能系統(tǒng)的實例教程
隨著新能源技術(shù)的突飛猛進，儲能消防鋰電池在眾多領(lǐng)域中大放異彩。然而，鋰電池的獨特性質(zhì)卻為其發(fā)展帶來了一個難題：鋰電池熱失控問題。為了確保鋰電池的安全使用，熱失控檢測預(yù)警裝置的研發(fā)和應(yīng)用已刻不容緩。
在全球范圍內(nèi)，電池儲能已成為發(fā)展新能源的不可或缺的技術(shù)支柱。為了滿足調(diào)峰調(diào)頻和新能源消納等需求，電力儲能項目裝機規(guī)模龐大，而其中90%以上都選擇了鋰電池儲能系統(tǒng)。據(jù)某新能源財經(jīng)預(yù)測，到2030年，國內(nèi)外儲能市場將增長至358GWh，年均增長率將超過37%。然而，如何應(yīng)對頻繁發(fā)生的消防火災(zāi)事故，已成為保障行業(yè)健康發(fā)展的重中之重。
這就像是一場無形的挑戰(zhàn)，懸在儲能鋰電池行業(yè)的頭頂。而熱失控檢測預(yù)警裝置，就像是守護者，默默地守護著安全。它不僅僅是技術(shù)問題，更是對人類生命財產(chǎn)的守護。在新能源的浪潮中，我們不能忽視任何一環(huán)，因為每一個細節(jié)都關(guān)乎著全人類共同的未來。
電化學(xué)儲能艙消防技術(shù)方案是防范電化學(xué)儲能艙火災(zāi)的關(guān)鍵，主要涵蓋電池熱失控探測和火災(zāi)滅火（抑制）兩大方面。此方案的核心在于構(gòu)建一套完備的熱失控探測報警系統(tǒng)，以確保在火災(zāi)初起時即能迅速響應(yīng)，從而有效遏制火災(zāi)的蔓延。
每個儲能艙都被視為一個獨立的防護單元，為其配置了一套區(qū)域熱失控探測報警系統(tǒng)。這套系統(tǒng)具備超前的預(yù)警能力，能夠在電池模塊熱失控初期即探測到相關(guān)信號。這種早期預(yù)警機制大大增加了應(yīng)對火災(zāi)的寶貴時間，使滅火工作能夠提前展開，從而將火災(zāi)遏制在萌芽狀態(tài)。
熱失控探測報警系統(tǒng)的構(gòu)成如下：
儲能電站火災(zāi)報警控制裝置（火災(zāi)報警控制器）：是電化學(xué)儲能艙滅火系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理中心和通信中心，具有探測器信號處理、控制滅火裝置啟動、聯(lián)動報警、BMS 聯(lián)動通信等功能。 安裝位置：在儲能艙內(nèi)部墻上合適位置壁掛安裝。
展開 圖3 混合儲能系統(tǒng)控制流程
在圖3中，
為鋰電池儲能或飛輪儲能系統(tǒng)的容量；
為鋰電池儲能或飛輪儲能系統(tǒng)的效率；
為儲能系統(tǒng)單次參與一次調(diào)頻的持續(xù)時間；SOC為鋰電池儲能或飛輪儲能系統(tǒng)的荷電率；SOC_min和SOC_max分別為儲能系統(tǒng)SOC允許的上、下限值。
2 考慮電池循環(huán)壽命約束的風(fēng)電場混合儲能配置模型
2.1 混合儲能系統(tǒng)等效循環(huán)壽命模型
在混合儲能系統(tǒng)中，飛輪儲能可完成十萬次以上的循環(huán)使用而鋰電池的等效充放電次數(shù)為4000～6000次。混合儲能系統(tǒng)的壽命主要取決于鋰電池儲能系統(tǒng)。針對鋰電池儲能系統(tǒng)等效壽命的計算，本工作采用雨流計數(shù)法分析鋰電池的SOC變化曲線，在此基礎(chǔ)上統(tǒng)計出鋰電池的放電深度(DOD)及其對應(yīng)的充放電循環(huán)次數(shù)，然后從電池放電深度與循環(huán)壽命的對應(yīng)關(guān)系中推算電池的等效循環(huán)壽命。在得出每次的實際DOD后，基于式(6)，可計算出每次充放電時的電池循環(huán)壽命
[12]。
展開 什么是集裝箱儲能系統(tǒng)？
采集儲能集裝箱內(nèi)的儲能PCS逆變器、電池組BMS信息、配電柜信息、空調(diào)門禁等輔助監(jiān)控信息；集中數(shù)據(jù)進行界面展示。采集儲能集裝箱相關(guān)的源、荷電力信息（風(fēng)、光、電網(wǎng)為源；用電側(cè)為負荷）。執(zhí)行電網(wǎng)及云服務(wù)器調(diào)節(jié)命令。優(yōu)化箱內(nèi)儲能的充放行為、延長電池使用壽命。根據(jù)儲能箱不通應(yīng)用場景，可選擇用戶側(cè)及發(fā)電側(cè)的儲能策略。隨著模塊化概念的提出和推進，集裝箱作為一種良好的載體，具有高可靠性、高便捷性、低功耗和監(jiān)控完善的特點，因此成為模塊化建筑中重要的部件，各類集裝箱式儲能、集裝箱式數(shù)據(jù)中心、集裝箱式發(fā)電機組等等新型建筑物應(yīng)運而生，地推動了模塊化建筑的發(fā)展。
集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)的工作環(huán)境相對密閉，散熱條件有限，鋰離子電池在充放電過程容易造成熱量的積聚，特別是在極端工況條件下(如過充、短路、過溫等)，熱量的積累易導(dǎo)致電池溫度的急劇升高并發(fā)生熱失控，從而引發(fā)鋰離子電池起火事故。近年來，國內(nèi)外鋰離子電池儲能電站火災(zāi)事件時有發(fā)生。
目前，鋰離子電池火災(zāi)特性及消防滅火介質(zhì)研究方面，僅針對單個電池或電池模塊進行試驗研究。但集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)通常由大量電池模塊串并聯(lián)而成，集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)的火災(zāi)燃燒特性、火災(zāi)蔓延發(fā)展情況及火災(zāi)燃燒規(guī)律更為復(fù)雜，不同于單個電池或電池模塊。針對單個電池或電池模塊的起火分析結(jié)果并不完全適用于集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)。為了提高集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)的整體安全性，避免儲能電站火災(zāi)連鎖事故的發(fā)生，有必要開展集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)特性試驗研究，弄清集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)的火災(zāi)特性，同時，為了開發(fā)適用于集裝箱式鋰離子電池儲能系統(tǒng)火災(zāi)的滅火介質(zhì)，有必要開發(fā)一種試驗裝置，以便于研究一種滅火介質(zhì)或多種滅火介質(zhì)耦合的滅火效果。
展開 在德國北萊茵-威斯特伐利亞的Herdecke，RWE將由奧迪電動汽車用過的鋰離子電池組成的儲能系統(tǒng)投入運營。這項儲存技術(shù)將利用其中的60個電池系統(tǒng)，為RWE抽水蓄能發(fā)電廠（位于Hengsteysee水庫）提供約4.5 MWh的臨時存儲電能。
（圖片來源：ngtnews）
RWE Generation公司首席執(zhí)行官Roger Miesen表示：“對于能源轉(zhuǎn)型來說，強大的電池系統(tǒng)具有重要意義。為了抵消可再生能源短期波動，并保持電網(wǎng)穩(wěn)定，需要采取靈活的存儲技術(shù)解決方案，其中電池是一種理想選擇。RWE正在與奧迪合作，在Herdecke測試如何利用廢棄的電動汽車高壓電池，將這些電池連接在一起，形成固定的存儲系統(tǒng)。深入利用這種‘二次電池’，是替代工廠新電池的一種可持續(xù)性方法。從這個項目中獲得的經(jīng)驗，有助于確定相關(guān)應(yīng)用，充分實現(xiàn)此類電池系統(tǒng)的成本效益。”
為該項目提供的廢電池來自奧迪e-tron開發(fā)車輛。這些電池在車內(nèi)的首次生命結(jié)束時，仍擁有80%以上的剩余容量。因此，“二次生命電池”非常適合用于固定儲電系統(tǒng)。由于使用方式不同，這些電池可能還有1-10年的剩余使用壽命，而且比新電池的成本要低得多。
展開 2024年4月27日，德國尼爾莫爾商業(yè)區(qū)的一起鋰電池儲能集裝箱火災(zāi)事件引起了全球關(guān)注。這起事故不僅導(dǎo)致兩名消防員在救援過程中受傷，更暴露了儲能系統(tǒng)在安全領(lǐng)域亟待解決的重要問題。
根據(jù)德國消防隊的出警記錄，火災(zāi)發(fā)生在晚上9點前不久。消防人員抵達現(xiàn)場時，雖然只觀察到輕微的煙霧，但打開儲能集裝箱的瞬間卻發(fā)生了帶有火焰閃光的爆炸。這一突發(fā)狀況不僅給現(xiàn)場消防員帶來了嚴(yán)重的威脅，也使得火災(zāi)控制變得更加復(fù)雜和困難。為防止火勢進一步蔓延到其他集裝箱，消防隊員緊急使用起重機將起火的集裝箱移至空地進行滅火。
此次火災(zāi)事件迅速得到了周邊多個城市消防隊及警察的支援，經(jīng)過大約10小時的緊張撲救，火勢最終得到了控制。然而，火災(zāi)造成的濃煙使得附近的31號高速公路在夜間至凌晨時段被迫關(guān)閉，周邊居民也被要求關(guān)閉門窗以確保安全。德國警方估計，此次火災(zāi)造成的經(jīng)濟損失約為50萬歐元，但更為嚴(yán)重的是，起火原因至今尚未明確，這無疑給儲能系統(tǒng)的安全性再次敲響了警鐘。
據(jù)悉，涉事儲能集裝箱來自德國電池儲能系統(tǒng)制造商INTILION公司，其產(chǎn)品以高品質(zhì)鋰離子電池為基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外特殊應(yīng)用。然而，即便采用了磷酸鐵鋰電池等被認為相對安全的電池技術(shù)，此次火災(zāi)事件仍然暴露出儲能系統(tǒng)在安全管理和風(fēng)險控制方面存在的巨大挑戰(zhàn)。
鋰離子電池以其高能量密度和優(yōu)異的循環(huán)壽命在儲能領(lǐng)域占據(jù)重要地位，但與此同時，其安全風(fēng)險也不容忽視。電池內(nèi)部的物理和化學(xué)反應(yīng)可能導(dǎo)致熱量和氣體的過度產(chǎn)生，一旦超出穩(wěn)定溫度區(qū)域，就可能引發(fā)熱失控現(xiàn)象，進而導(dǎo)致火災(zāi)或爆炸。
在儲能系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用的背景下，如何有效預(yù)防和控制鋰離子電池的熱失控和火災(zāi)風(fēng)險成為了一個亟待解決的問題。
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*精彩直播預(yù)告
鋰電池作為主要動力電源之一已被廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，因其高能量的特點，預(yù)防電池?zé)崾Э剡M行電池?zé)峁芾砜刂埔恢笔潜黄髽I(yè)重點關(guān)注的問題。為了保證鋰電池的最佳性能、安全性和使用壽命，鋰電池必須在特定的溫度范圍內(nèi)工作，而如何有效的預(yù)防鋰電池?zé)崾Э剡M行熱管理是企業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。海克斯康工業(yè)軟件旗下的Cradle CFD軟件可以為電池?zé)崾Э睾蜔峁芾硖峁┤陆鉀Q方案
Part2
任職能力要求 ––【新能源汽車電池?zé)峁芾砉こ處煛?一般來說，電池?zé)峁芾砉こ處煹膷徫宦氊?zé)主要包括：
負責(zé)鋰電池儲能系統(tǒng)熱管理方案設(shè)計.水冷機組等開發(fā)，與結(jié)構(gòu)設(shè)計工程師緊密合作完成結(jié)構(gòu)設(shè)計；
負責(zé)鋰電池儲能系統(tǒng)熱流體建模仿真，并通過數(shù)據(jù)分析對結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化；
負責(zé)熱管理試驗驗證方案的制定及實施，以及結(jié)果分析，并根據(jù)試驗數(shù)據(jù)對設(shè)計進行改善和對模型進行修正；
負責(zé)熱管理控制策略的制定
2024年4月27日，德國尼爾莫爾商業(yè)區(qū)的一起鋰電池儲能集裝箱火災(zāi)事件引起了全球關(guān)注。這起事故不僅導(dǎo)致兩名消防員在救援過程中受傷，更暴露了儲能系統(tǒng)在安全領(lǐng)域亟待解決的重要問題。
根據(jù)德國消防隊的出警記錄，火災(zāi)發(fā)生在晚上9點前不久。消防人員抵達現(xiàn)場時，雖然只觀察到輕微的煙霧，但打開儲能集裝箱的瞬間卻發(fā)生了帶有火焰閃光的爆炸。這一突發(fā)狀況不僅給現(xiàn)場消防員帶來了嚴(yán)重的威脅，也使得火災(zāi)控制變得更加復(fù)雜和困難
為了滿足調(diào)峰調(diào)頻和新能源消納等需求，電力儲能項目裝機規(guī)模龐大，而其中90%以上都選擇了鋰電池儲能系統(tǒng)。據(jù)某新能源財經(jīng)預(yù)測，到2030年，國內(nèi)外儲能市場將增長至358GWh，年均增長率將超過37%。然而，如何應(yīng)對頻繁發(fā)生的消防火災(zāi)事故，已成為保障行業(yè)健康發(fā)展的重中之重。
這就像是一場無形的挑戰(zhàn)，懸在儲能鋰電池行業(yè)的頭頂。而熱失控檢測預(yù)警裝置，就像是守護者，默默地守護著安全。
[4] 陳旭海，羅景生，陳永福，等.基于Ansys的磷酸鐵鋰儲能電池系統(tǒng)熱分析及優(yōu)化[J].電器與能效管理技術(shù)，2020,(10):41-46.
當(dāng)下，儲能項目更多地向大規(guī)模、高能量密度的趨勢發(fā)展，這對鋰電池儲能系統(tǒng)的壽命、安全提出更高的要求。因此，
具備更強散熱能力的液冷系統(tǒng)成為主流。
? 從性能上看，相較于風(fēng)冷系統(tǒng)，
液冷系統(tǒng)功耗可降低超過30%、系統(tǒng)壽命提升13%，能夠 有效控制電池?zé)崾Э仫L(fēng)險。
? 從成本上看，早期液冷系統(tǒng)初裝成本高于風(fēng)冷系統(tǒng)，但目前液冷儲能系統(tǒng)中標(biāo)價已出現(xiàn)低于風(fēng)冷的情況。
來源 | 電源技術(shù)
作者 | 楊朝蓬，張寧，段志宇
單位 | 中國電子科技集團公司第十八研究所
摘要：鋰離子電池作為電動汽車動力電池首選，維持其工作在最佳溫度范圍需要應(yīng)用散熱系統(tǒng)。針對常用的風(fēng)冷散熱系統(tǒng)，闡述了不同類型的特點，綜述了國內(nèi)外在電池內(nèi)部流道、進出風(fēng)口結(jié)構(gòu)、冷卻空氣流體參數(shù)等方面開展的仿真與實驗研究，以及采用優(yōu)化算法和優(yōu)化策略，改善電池內(nèi)部溫度和溫差的優(yōu)化設(shè)計研究
在光伏固定支架節(jié)點分析中的應(yīng)用
樊華龍 | 通威太陽能有限公司產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)理
演講主題：組件與柔性光伏支架的風(fēng)致共振分析
劉皓 | 中國電力科學(xué)研究院有限公司儲能與電工新技術(shù)研究所專家
演講主題：仿真技術(shù)在鋰離子電池儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用
通威太陽能有限公司產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)理
15:40-16:05
仿真技術(shù)在鋰離子電池儲能系統(tǒng)中的應(yīng)用
來源 |
Applied Thermal Engineering
01
背景介紹
交通運輸業(yè)長期以來被視為全球溫室氣體排放的主要來源和可持續(xù)能源未來發(fā)展的障礙。電動汽車具有能源利用效率高、污染物排放少等優(yōu)點，是傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的有效替代品。鋰離子電池作為一種能量存儲單元，被廣泛用作電動汽車的動力源，以實現(xiàn)快速加速和長里程的目標(biāo)
