최근 편집자는 많은 회사가 침지 액체 냉각 에너지 저장에 주목하고 계획하고 있다는 것을 알아챘습니다. 잠잠했던 기간 후, 침지 액체 냉각 기술이 다시 주목을 받고 다시 인기를 얻고 있는 것 같습니다. 많은 동료들도 이 개발에 주목하고 있다고 믿습니다.

1- 침지 액체 냉각 기술의 특징

에너지 저장 셀은 300+Ah로 이동하고 에너지 저장 시스템은 5MWh+로 이동하고 있습니다. 셀이 클수록 더 많은 열을 생성하고 열을 발산하기 어렵고 온도 일관성을 보장하기가 더 어렵습니다. 또한 에너지 저장 시스템은 많은 수의 스택 셀로 구성되어 있으며 작동 조건이 복잡하고 가변적이어서 열 생성과 온도 분포가 고르지 않을 가능성이 더 큽니다. 열 발산 및 온도 균일성 문제가 제대로 해결되지 않으면 배터리의 충전 및 방전 성능, 용량 및 수명이 저하되어 전체 시스템의 성능에 영향을 미칩니다. 또한 안전은 항상 리튬 배터리 에너지 저장에 걸려 있는 "다모클레스의 검"이었으며 안전을 개선하는 가장 일반적인 방법은 본질적 안전, 능동적 안전 및 수동적 안전의 세 가지 차원으로 이동하는 것입니다.

침지 액체 냉각은 배터리 셀을 절연성, 무독성, 방열 액체에 담그는 것입니다. 냉각수는 열 전도도와 비열 용량이 더 높습니다. 이 직접 접촉 방식은 매우 높은 열 전달 효율을 제공하는 동시에 더 나은 온도 균일성을 개선할 수 있습니다. 또한, 냉각수는 온도 제어 매체일 뿐만 아니라 에너지 저장 시스템의 소방 유체로도 사용할 수 있으며, 온도 제어와 방화를 결합할 수 있으며, 이는 침지 액체 냉각 기술의 중요한 특징이기도 합니다. 침지 액체 냉각은 의심할 여지 없이 더 높은 방열 성능과 더 강력한 안전성이 필요한 산업의 맥락에서 더 많은 이점을 가질 것입니다.

그림 1: 침지형 액체 냉각 에너지 저장 배터리 팩 상자

2- 침지형 액체 냉각 에너지 저장 시스템 솔루션

액체 냉각 기술의 한 분야인 침지 액체 냉각 기술은 에너지 저장 산업에서 처음 사용된 것은 아닙니다. 처음에는 고성능 컴퓨팅 분야에서 사용되다가 나중에 점차 데이터 센터, 인공지능, 암호화폐 등으로 확장되었습니다.

침지 액체 냉각 에너지 저장 시스템 설계의 원래 의도는 냉각 효율과 배터리 온도 차이 제어에서 기존의 공랭식과 간접 액체 냉각의 단점을 해결하는 것입니다. Southern Power Grid Meizhou Baohu 프로젝트의 공식 시운전은 최첨단 기술인 침지 액체 냉각이 새로운 에너지 저장 엔지니어링 분야에 성공적으로 적용되었음을 보여줍니다.

l 냉각방식 및 냉각수 순환방식

냉각 방법은 단상 및 상변화로 구분됩니다. 단상 침지 액체 냉각은 주로 미네랄 오일, 실리콘 오일, 천연 에스테르 등을 포함합니다. 다른 방식은 주로 하이드로플루오로에테르로 대표되는 2상 침지 액체 냉각을 사용하고 상변화 잠열을 사용하여 열을 발산하고 방열 효율을 개선합니다. 불완전한 통계에 따르면 "단상 침지 냉각" 방식은 현재 출시된 침지 액체 냉각 에너지 저장 시스템 중에서 가장 일반적입니다.

냉각수의 순환 모드의 차이에 따라 단상 침지 액체 냉각에는 자연 대류, 펌프 구동 및 침지 결합 냉각판 액체 냉각의 세 가지 기술 경로가 있습니다. 자연 대류는 가열 후 액체 부피 팽창 및 밀도 감소의 특성을 사용하여 뜨거운 냉각수의 부유 및 냉각 후 가라앉음을 달성하여 순환 열 발산을 완료합니다. 펌프 구동 시스템의 핵심은 액체 냉각 장치가 냉각수를 액체 냉각 파이프라인과 배터리 침지 상자 사이로 순환시켜 전체 순환 열 발산 프로세스를 완료한다는 것입니다. 침지 결합형 플레이트 액체 냉각 방식에서는 배터리가 유전체 유체에 잠겨 있고 유전체 유체와 접촉하는 냉각판을 사용하여 열을 제거하므로 유전체 유체를 냉각하기 위한 복잡한 보조 회로의 사용을 피할 수 있습니다.

l 제품 형태 및 통합 솔루션

침지 액체 냉각 에너지 저장 시스템의 통합 솔루션 반복은 전체에서 부분으로, 그리고 세부 사항으로 이어지는 프로세스입니다. 각 단계는 이전 단계를 기반으로 최적화되고 개선되어 더 높은 성능과 안전성을 달성합니다.

캐빈 레벨에서 팩 레벨까지 시스템 통합 기술은 장면 사용자 정의의 특성을 보여줍니다. 에너지 저장 시나리오의 다양화로 인해 에너지 저장 시스템에 대한 수요가 달라집니다. 단일 제품으로는 시장 수요를 충족할 수 없습니다. 모듈식 설계를 통해 에너지 저장 제품을 프로젝트의 규모와 전력 수요에 따라 최적화하고 확장할 수 있으므로 에너지 저장 솔루션을 다양한 애플리케이션 시나리오와 요구 사항에 따라 신속하게 조정하고 배포할 수 있습니다.

3-산업화 과정의 과제와 구현 시나리오

침지형 액체 냉각 에너지 저장 시스템은 상용화 과정에서 경제적 타당성, 기술적 복잡성, 시장 수용성, 산업 체인 성숙도 등 많은 과제에 직면합니다.

l 기술적 복잡성: 냉각판 액체 냉각 시스템과 비교해 침지 액체 냉각 시스템은 설계하고 구현하기가 더 복잡합니다.

l 산업 체인 성숙도: 침지 액체 냉각 기술의 산업 체인은 아직 완전히 성숙되지 않아 더 광범위한 분야에 적용하는 데 제한이 있습니다. 산업 체인의 성숙도는 기술의 홍보 및 상용화에 직접적인 영향을 미칩니다.

l 경제적 과제: 에너지 저장 산업은 아직 상업적 개발의 초기 단계에 있으며, 수익성이 부족하여 고비용 기술 경로가 시장에서 선호되기 어렵습니다. 많은 회사가 일시적 주문을 위해 낮은 가격으로 경쟁하여 침지 액체 냉각의 침투가 제한됩니다.

현재 에너지 저장 산업의 주요 시장은 여전히 공랭과 콜드 플레이트 액체 냉각이 주도하고 있으며, 침지 액체 냉각은 아직 시장에서 완전히 수용되지 않았습니다. 침지 액체 냉각 기술의 시장 침투 및 수용은 높지 않지만 다음과 같은 일부 특수 시나리오에서는 상당한 잠재력을 보여주지 않을 수 있습니다.

l 유해 화학 물질 산업: 유해 화학 물질 회사는 에너지 저장 장비에 대해 매우 엄격한 안전 관리를 실시합니다. 그들이 생산하고 저장하는 대부분의 화학 물질은 가연성, 폭발성, 독성 또는 부식성이 높기 때문입니다. 사고가 발생하면 회사 자체에 심각한 손실을 초래할 뿐만 아니라 환경 오염과 주변 지역 사회에 피해를 입힐 수도 있습니다.

l 기지국 및 데이터 센터: 기지국 및 데이터 센터는 열 폭주에 대한 허용 범위가 낮습니다. 데이터 센터 에너지 저장 시스템은 안정적인 성능을 가진 배터리를 가져야 하며 시스템 안전을 보장하기 위해 열 폭주에 취약하지 않아야 합니다. 전력 품질에 대한 요구 사항이 높고 에너지 저장 시스템은 빠른 대응 능력을 가져야 합니다. 그리드 고장이나 정전과 같은 비상 상황이 발생하면 에너지 저장 시스템은 전력의 연속성과 안정성을 보장하기 위해 방전 모드로 직접 전환할 수 있어야 합니다.

l 고속 충전소: 고속 충전 및 방전 시 배터리는 짧은 시간 내에 많은 양의 열을 발생시켜 배터리 온도가 너무 높고 고르지 않아 배터리 성능, 수명 및 안전에 위협이 됩니다. 즉, 고속 충전 및 방전 시나리오에서 배터리 열 관리가 특히 중요해집니다.

당사는 열설계와 경량화에 관한 기술과 정보를 정기적으로 업데이트하여 참고할 수 있도록 공유해 드리겠습니다.Walmate에 관심을 가져주셔서 대단히 감사합니다.