En tant qu'équipement de base du système de stockage d'énergie, le convertisseur de stockage d'énergie est un outil important pour la conversion de puissance, la gestion de l'énergie, la garantie de la stabilité du réseau, l'amélioration de l'efficacité énergétique, etc. À mesure que l'unité de puissance du convertisseur de stockage d'énergie évolue vers une intégration élevée et une efficacité élevée, le développement de la fréquence et de la grande capacité impose des exigences de plus en plus élevées en matière de dissipation thermique.

1-Changements dans les besoins de refroidissement

l Adapté à la cabine CC plus grande, la capacité du convertisseur continue d'augmenter et la technologie de dissipation thermique efficace garantit la fiabilité de l'équipement.

À mesure que la capacité des cellules de stockage d'énergie devient de plus en plus grande, la capacité des systèmes de stockage d'énergie augmente également simultanément. Au début de 2023, la capacité standard d'une batterie monocellulaire de 20 pieds sur le marché n'était que de 3,35 MWh. Au cours du second semestre de l'année, de nombreuses entreprises de cellules de batterie ont lancé des produits de stockage d'énergie de 310+Ah, et la capacité de la batterie monocellulaire de 20 pieds a également été étendue à 5 MWh. Cependant, moins de six mois après la mise à jour du modèle 5 MWh, certains grands systèmes de stockage d'énergie ont lancé des systèmes de 6 MWh et 8 MWh. Selon l'expérience générale, le convertisseur de stockage d'énergie est configuré à 1,2 fois la capacité de charge. La capacité unitaire d'un système de stockage d'énergie de 5 MWh doit être supérieure à 2,5 MW. Une puissance élevée nécessite une technologie de refroidissement plus efficace pour assurer un fonctionnement stable de l'équipement sous des charges élevées et soutenues.

Évolution itérative du schéma de topologie d'intégration du système de stockage d'énergie

l L'application de la technologie haute tension CC nécessite que les appareils aient des niveaux de tension de tenue et une résistance d'isolation plus élevés, et la dissipation thermique des appareils d'alimentation est importante.

Afin de s'adapter au système de stockage d'énergie de grande capacité, la technologie haute tension CC est devenue une tendance technique. Grâce à l'augmentation du niveau de tension, des économies d'énergie, une efficacité et une amélioration des performances peuvent être réalisées. La mise à niveau de tension de 1 500 V est issue du photovoltaïque, et maintenant le photovoltaïque est impliqué dans le stockage d'énergie. Cependant, l'évolution haute tension des PCS de stockage d'énergie a encore un long chemin à parcourir, et certains fabricants ont commencé à l'optimiser et à la pousser jusqu'à 2 000 V. L'application de la technologie haute tension CC oblige les dispositifs électroniques de puissance des convertisseurs de stockage d'énergie à avoir des niveaux de tension de tenue plus élevés et une résistance d'isolation plus élevée pour s'adapter aux environnements de travail haute tension. Dans les environnements haute tension, la conception de la dissipation thermique des dispositifs d'alimentation devient plus importante. La température de jonction pn des dispositifs d'alimentation ne peut généralement pas dépasser 125 °C et la température de la coque du boîtier ne dépasse pas 85 °C.

l Les systèmes de stockage d'énergie en réseau nécessitent des algorithmes de contrôle complexes, des conceptions de circuits et des convertisseurs de stockage d'énergie à haute densité de puissance

Contrairement aux caractéristiques essentielles des sources de courant dans les systèmes de stockage d'énergie en réseau, les systèmes de stockage d'énergie en réseau sont essentiellement des sources de tension qui peuvent définir en interne des paramètres de tension pour produire une tension et une fréquence stables. Par conséquent, il est nécessaire que les convertisseurs en réseau simulent les caractéristiques des générateurs synchrones, en fournissant un support de tension et de fréquence pour améliorer la stabilité du système électrique. Cette stratégie de contrôle nécessite que les convertisseurs possèdent une densité de puissance plus élevée et des algorithmes de contrôle plus complexes, ainsi que des dispositifs de puissance plus performants et des conceptions de circuits plus complexes pour mettre en œuvre la stratégie de contrôle. Gérer efficacement la chaleur générée par une densité de puissance élevée et des stratégies de contrôle complexes, tout en réduisant la taille et le coût du système de refroidissement sans compromettre les performances, est devenu un nouveau défi dans la conception thermique.

2- Comparaison des solutions de refroidissement courantes

La solution de refroidissement pour les onduleurs de stockage d'énergie a connu une évolution itérative importante au cours des dernières années, principalement reflétée dans la transition de la technologie de refroidissement du refroidissement par air traditionnel vers la technologie de refroidissement liquide.

l Solution de refroidissement par air

Le refroidissement par air est la forme de contrôle de température utilisée au début des convertisseurs de stockage d'énergie. Il utilise l'air comme moyen et dissipe la chaleur par des ventilateurs et des radiateurs. La solution de refroidissement par air améliore l'efficacité de la dissipation thermique en réduisant continuellement la consommation d'énergie, en optimisant la structure et en améliorant les matériaux de dissipation thermique. Au niveau de puissance de 2,5 MW, le refroidissement par air peut toujours répondre aux exigences.

l Solution de refroidissement liquide

À mesure que la densité de puissance et la densité énergétique des systèmes de stockage d'énergie continuent d'augmenter, les PCS refroidis par liquide utilisent un liquide de refroidissement à conductivité thermique élevée comme fluide. Le liquide de refroidissement est entraîné par une pompe à eau pour circuler dans la plaque froide et n'est pas affecté par des facteurs tels que l'altitude et la pression atmosphérique. Le système de refroidissement par liquide a une efficacité de dissipation de chaleur plus efficace que le système de refroidissement par air. La solution de refroidissement par liquide a un degré de correspondance plus élevé et a commencé à être explorée et popularisée au cours des un ou deux derniers ans.

En plus de la solution de stockage d'énergie à refroidissement liquide complet, certains fabricants ont lancé des machines de refroidissement direct de stockage d'énergie, qui utilisent le refroidissement direct à changement de phase et aucune circulation d'eau. Les solutions de refroidissement direct font également leur entrée dans le domaine du stockage d'énergie.

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