Ресурсный центр
Связи для долгосрочного развития
Рука об руку для общего роста

Исследование, применение и продуктовая итерация технологии иммерсионного жидкостного охлаждения в области хранения энергии
2025.01.15 tony.liu@walmate.com

Недавно редактор заметил, что многие компании обращают внимание и планируют хранение энергии с помощью иммерсионного жидкостного охлаждения. После периода молчания технология иммерсионного жидкостного охлаждения снова привлекла внимание и, похоже, снова становится популярной. Я считаю, что многие коллеги также обращают внимание на эту разработку.


1- Особенности технологии иммерсионного жидкостного охлаждения

Ячейки для хранения энергии движутся к 300+ Ач, а системы хранения энергии движутся к 5 МВтч+. Чем больше ячейка, тем больше тепла она генерирует, тем сложнее ее рассеивать и тем сложнее обеспечить постоянство температуры. Кроме того, система хранения энергии состоит из большого количества сложенных ячеек, а условия эксплуатации сложны и изменчивы, что с большей вероятностью приведет к неравномерному выделению тепла и неравномерному распределению температуры. Если проблемы рассеивания тепла и равномерности температуры не будут решены должным образом, производительность зарядки и разрядки аккумулятора, емкость и срок службы снизятся, что повлияет на производительность всей системы. Кроме того, безопасность всегда была «дамокловым мечом», висящим над литиевыми аккумуляторами для хранения энергии, и наиболее распространенным способом повышения безопасности является переход к трем измерениям: искробезопасности, активной безопасности и пассивной безопасности.

Охлаждение погружением в жидкость заключается в погружении аккумуляторного элемента в изолирующую, нетоксичную, рассеивающую тепло жидкость. Охлаждающая жидкость имеет более высокую теплопроводность и удельную теплоемкость. Этот метод прямого контакта может обеспечить чрезвычайно высокую эффективность теплопередачи, а также улучшить однородность температуры. Кроме того, помимо того, что она является средой для контроля температуры, охлаждающая жидкость может также использоваться в качестве противопожарной жидкости для систем хранения энергии, объединяя контроль температуры и противопожарную защиту, что также является важной особенностью технологии иммерсионного жидкостного охлаждения. Иммерсионное жидкостное охлаждение, несомненно, будет иметь больше преимуществ в контексте отрасли, которая требует более высокой производительности рассеивания тепла и более высокой безопасности.

图片76.jpg

Рисунок 1: Блок батарей накопителя энергии с погружным жидкостным охлаждением


2- Решение для системы хранения энергии с погружным жидкостным охлаждением

Как отрасль технологии жидкостного охлаждения, технология иммерсионного жидкостного охлаждения не является первой, которая была использована в отрасли хранения энергии. Первоначально она использовалась в области высокопроизводительных вычислений, а затем постепенно распространилась на центры обработки данных, искусственный интеллект, криптовалюту и т. д.

Первоначальная цель проектирования системы хранения энергии с иммерсионным жидкостным охлаждением — устранить недостатки традиционного воздушного охлаждения и косвенного жидкостного охлаждения в эффективности охлаждения и контроле разницы температур аккумулятора. Официальная сдача в эксплуатацию проекта Southern Power Grid Meizhou Baohu знаменует собой успешное применение иммерсионного жидкостного охлаждения, передовой технологии, в области новой техники хранения энергии.

Метод охлаждения и метод циркуляции охлаждающей жидкости

Методы охлаждения делятся на однофазные и фазовые. Используется однофазное иммерсионное жидкостное охлаждение, в основном включающее минеральное масло, силиконовое масло, натуральный эфир и т. д. Другие схемы используют двухфазное иммерсионное жидкостное охлаждение, в основном представленное гидрофторэфиром, и используют скрытую теплоту фазового перехода для рассеивания тепла и повышения эффективности рассеивания тепла. Согласно неполной статистике, схема «однофазного иммерсионного охлаждения» является наиболее распространенной среди выпускаемых в настоящее время систем хранения энергии иммерсионного жидкостного охлаждения.

В зависимости от разницы в режиме циркуляции охлаждающей жидкости существует три технических пути в однофазном иммерсионном жидкостном охлаждении: естественная конвекция, привод насоса и иммерсионное связанное холодное пластинчатое жидкостное охлаждение. Естественная конвекция использует характеристики расширения объема жидкости и снижения плотности после нагрева для достижения всплытия горячего хладагента и опускания после охлаждения, тем самым завершая циркуляционное рассеивание тепла; Суть системы привода насоса заключается в том, что блок жидкостного охлаждения заставляет охлаждающую жидкость циркулировать между трубопроводом жидкостного охлаждения и погружным коробом аккумуляторной батареи, завершая весь процесс циркуляции и рассеивания тепла; а в схеме жидкостного охлаждения с погружной пластиной аккумуляторная батарея погружается в диэлектрическую жидкость, а холодная пластина, контактирующая с диэлектрической жидкостью, используется для отвода тепла, что позволяет избежать использования сложных вторичных цепей для охлаждения диэлектрической жидкости.

Форма продукта и интеграционное решение

Итерация интеграционного решения системы хранения энергии с погружным жидкостным охлаждением — это процесс от целого к части, а затем к деталям. Каждый шаг оптимизируется и улучшается на основе предыдущего этапа для достижения более высокой производительности и безопасности.

От уровня кабины до уровня пакета технология системной интеграции представляет характеристики настройки сцены. Диверсификация сценариев хранения энергии делает спрос на системы хранения энергии различным. Один продукт не может удовлетворить спрос рынка. Модульная конструкция позволяет оптимизировать и расширять продукты хранения энергии в соответствии с масштабом и потребностью в мощности проекта, что позволяет быстро настраивать и развертывать решения по хранению энергии в соответствии с различными сценариями применения и потребностями.

图片77EN.png


3-Проблемы и сценарии реализации в процессе индустриализации

Системы хранения энергии с погружным жидкостным охлаждением сталкиваются со многими трудностями в процессе коммерциализации, включая экономическую осуществимость, техническую сложность, признание рынком и зрелость отраслевой цепочки.

Техническая сложность: По сравнению с системами жидкостного охлаждения на основе холодных пластин, системы жидкостного охлаждения на основе погружения сложнее в проектировании и реализации.

Зрелость отраслевой цепочки: отраслевая цепочка технологии иммерсионного жидкостного охлаждения еще не полностью зрелая, что ограничивает ее применение в более широком спектре областей. Зрелость отраслевой цепочки напрямую влияет на продвижение и коммерциализацию технологии.

Экономические проблемы: Индустрия хранения энергии все еще находится на ранних стадиях коммерческого развития, а отсутствие рентабельности затрудняет выбор рынком маршрутов с высокими затратами на технологии. Многие компании конкурируют с низкими ценами за временные заказы, что ограничивает проникновение иммерсионного жидкостного охлаждения.

В настоящее время на основном рынке индустрии хранения энергии по-прежнему доминируют воздушное охлаждение и жидкостное охлаждение с помощью холодных пластин, а иммерсионное жидкостное охлаждение еще не полностью принято рынком. Хотя проникновение на рынок и принятие технологии иммерсионного жидкостного охлаждения невелики, она может не показать значительного потенциала в некоторых особых сценариях, таких как:

Промышленность опасных химических веществ: компании, производящие опасные химические вещества, имеют чрезвычайно строгий контроль безопасности на оборудовании для хранения энергии, поскольку большинство химикатов, которые они производят и хранят, являются легковоспламеняющимися, взрывоопасными, токсичными или едкими. Если произойдет авария, она не только нанесет серьезный ущерб самой компании, но также может вызвать загрязнение окружающей среды и нанести вред окружающим сообществам.

Базовые станции и центры обработки данных: Базовые станции и центры обработки данных имеют низкую устойчивость к тепловому разгону. Системы хранения энергии в центрах обработки данных должны иметь батареи со стабильной производительностью и не склонны к тепловому разгону, чтобы гарантировать безопасность системы. Требования к качеству электроэнергии высоки, и система хранения энергии должна иметь возможность быстрого реагирования. В случае чрезвычайной ситуации, такой как сбой в работе сети или отключение электроэнергии, система хранения энергии должна иметь возможность напрямую переключиться в режим разряда, чтобы обеспечить непрерывность и стабильность питания.

Станция быстрой зарядки: При зарядке и разрядке на высоких скоростях аккумулятор вырабатывает большое количество тепла за короткий промежуток времени, что приводит к тому, что температура аккумулятора становится слишком высокой и неравномерной, что представляет угрозу для производительности, срока службы и безопасности аккумулятора. Это означает, что управление температурой аккумулятора становится особенно важным в сценариях зарядки и разрядки на высоких скоростях.

Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.