Introducción del controlador de temperatura en el almacenamiento de energía

Impulsada por factores como la popularización de la generación de energía renovable, la reducción del coste de las baterías y la disminución de las emisiones de carbono, se espera que la capacidad instalada de almacenamiento de energía siga aumentando en el futuro, y que la proporción de nuevos almacenamientos de energía (almacenamiento electroquímico de energía, etc.) también aumente gradualmente.

¿Por qué los sistemas de almacenamiento de energía necesitan un controlador de temperatura?

Esto se debe al crecimiento explosivo del mercado de almacenamiento de energía. El controlador de temperatura es una medida clave para evitar el deterioro de la capacidad, el acortamiento de la vida útil y el desbordamiento térmico del sistema de almacenamiento de energía.

Requisitos básicos del controlador de temperatura: el controlador de temperatura controla la temperatura superficial y la humedad de la batería individual + evita puntos calientes locales en el sistema de baterías.

La temperatura tiene un gran impacto en el rendimiento de las baterías de litio en sistemas de almacenamiento electroquímico, como la capacidad, la potencia y la seguridad. Por lo tanto, en las aplicaciones prácticas, la sistema de gestión térmica de pilas.

Comparado con el sistema de baterías de potencia, el sistema de almacenamiento reúne más baterías, y la capacidad y potencia de las baterías también son mayores: Un gran número de baterías están estrechamente dispuestas en un espacio, y las condiciones de funcionamiento son complejas y cambiantes, a veces con una tasa alta, a veces con una tasa baja, lo que es fácil que cause problemas como la producción desigual de calor, la distribución desigual de la temperatura y una gran diferencia de temperatura entre las baterías.

Estos problemas pueden provocar una disminución del rendimiento de carga-descarga, la capacidad y la vida útil de algunas baterías, afectando así al rendimiento de todo el sistema. En casos graves, puede producirse un desbordamiento térmico que provoque accidentes de seguridad. Los efectos de la temperatura en el rendimiento de los sistemas de baterías de litio incluyen:

Capacidad desvanecida:
La pérdida de las baterías de iones de litio activas a altas temperaturas provoca el deterioro de la capacidad de las baterías de litio hierro fosfato, lo que hace que la capacidad operativa real del sistema de almacenamiento de baterías decaiga rápidamente.

Desbocamiento térmico:
Durante el proceso de carga y descarga de la batería, parte de la energía química (descarga) o eléctrica (carga) se convertirá en energía térmica, si la energía térmica no se puede disipar a tiempo y se acumula en el interior de la batería formando una temperatura elevada, puede provocar un cortocircuito de los electrodos positivo y negativo, causando problemas de seguridad como combustión y explosión, en el sistema de almacenamiento, un desbocamiento térmico de una batería puede causar un efecto en cadena y provocar un accidente grave.

Características de baja temperatura:
Las propiedades de transporte del electrolito, la velocidad de difusión del litio y la velocidad de transferencia de carga en la interfaz entre el electrodo y el electrolito disminuyen significativamente a bajas temperaturas, por lo que disminuye la capacidad de la batería de litio.

Por lo tanto, los ciclos de las baterías de litio a bajas temperaturas pueden provocar la precipitación y acumulación de litio en el electrodo negativo, y la formación de dendritas de litio, que pueden causar una pérdida irreversible de capacidad, reducir la capacidad y la seguridad térmica de la batería, o perforar el diafragma y provocar un cortocircuito.

Esto se debe al crecimiento explosivo del mercado de almacenamiento de energía. Además de estipular que batería ternaria de litio no se utilizarán en grandes sistemas de almacenamiento de energía, el controlador de temperatura es una medida clave para evitar el deterioro de la capacidad, el acortamiento de la vida útil y el desbordamiento térmico del sistema de almacenamiento.

El sistema de almacenamiento tiene un gran número de baterías, de gran capacidad y potencia, y requiere una gestión térmica eficaz de las baterías.

De lo contrario, puede producirse una disminución del rendimiento de carga y descarga, de la capacidad y de la vida útil de la batería, o incluso provocar un desbordamiento térmico, con los consiguientes accidentes de seguridad.

Además, bajo la tendencia general de los sistemas de almacenamiento de energía de gran capacidad en el lado de la generación de energía y las altas tasas de batería de los sistemas de almacenamiento para la regulación de picos y la regulación de frecuencia, la importancia del controlador de temperatura seguirá aumentando.

Requisitos del controlador de temperatura en los sistemas de almacenamiento de energía

Controle la temperatura y la humedad de la superficie de la batería individual: mantenga la mejor temperatura y humedad de trabajo,
1) Temperatura +15°C-+35°C;
2) La humedad relativa está entre 5%-95% y no hay condensación;

Evite puntos calientes locales en el sistema de baterías: La diferencia de temperatura entre celdas no supera los 5°C para evitar puntos calientes locales. Con la tendencia de los sistemas de almacenamiento de gran capacidad y las altas tasas de batería, el controlador de temperatura es cada vez más importante.

Clasificado por funciones, el almacenamiento electroquímico de energía puede dividirse en dos tipos: almacenamiento de energía basado en la energía (entrada/salida de alta energía) y almacenamiento de energía basado en la potencia (entrada/salida instantánea de alta potencia). A partir de la tendencia general de gran capacidad y alta tasa de batería, la importancia del controlador de temperatura seguirá aumentando en el futuro.

Almacenamiento de energía:

Necesita satisfacer la demanda de descarga durante mucho tiempo, y es adecuado para el almacenamiento de energía en el lado de la generación de nueva energía, el arbitraje pico-valle spread en el lado del usuario, etc. La tendencia futura es que la capacidad del proyecto siga ampliándose.

De cara al futuro, bajo la tendencia general de alta tasa de crecimiento de la capacidad instalada + expansión de la proporción de asignación y almacenamiento de proyectos de generación de nuevas energías, como la eólica y la solar, se espera que los proyectos de almacenamiento de energía en el lado de la generación de energía aceleren el aumento de volumen, y que la capacidad del proyecto también se expanda.

Por lo tanto, en los proyectos de almacenamiento de energía, el aumento de la capacidad del sistema de baterías incrementará la producción de calor del proyecto, y la demanda y la importancia del controlador de temperatura aumentarán en consecuencia.

Almacenamiento de energía:

Debe cumplir requisitos de descarga de alta potencia, y es adecuada para escenarios de regulación de picos y regulación de frecuencia en el lado de la red. La tendencia futura es aumentar la tasa de baterías.

Escenarios como la regulación conjunta de la frecuencia de las centrales térmicas y los servicios auxiliares de almacenamiento y regulación de la frecuencia en el lado de la red exigen que las baterías alcancen requisitos de carga y descarga de alta velocidad, cumplan capacidades de regulación de la potencia a nivel de minutos, segundos e incluso milisegundos, y respondan con rapidez a los cambios de carga.

De cara al futuro, el aumento de la capacidad instalada de proyectos de generación de nuevas energías incrementará la demanda de regulación de picos y de regulación de frecuencia en la red.

La alta tasa de la batería impulsa la densidad de potencia del sistema de almacenamiento de energía para seguir aumentando, por lo que la generación de calor seguirá aumentando, y la demanda y la importancia del controlador de temperatura también aumentará.

Tecnología de controlador de temperatura para almacenamiento de energía en baterías de litio de gran capacidad

En la actualidad, las tecnologías de controlador de temperatura que pueden utilizarse en los sistemas de almacenamiento de baterías de iones de litio de gran capacidad incluyen principalmente la refrigeración por aire y la refrigeración por líquido.

Se han aplicado a gran escala tecnologías de controlador de temperatura por refrigeración por aire y refrigeración líquida, y las tecnologías en desarrollo incluyen la refrigeración por tubos de calor y la refrigeración por cambio de fase.

Tecnología de controlador de temperatura de refrigeración por aire:

Intercambio de calor con aire como medio. La refrigeración por aire tiene una estructura sencilla, bajo coste y fácil mantenimiento. En comparación con la refrigeración por líquido y la refrigeración por material de cambio de fase, la refrigeración por aire tiene mayor estabilidad.

Sin embargo, la baja conductividad térmica del aire limita el rendimiento de refrigeración del sistema de refrigeración por aire, por lo que la velocidad de refrigeración del sistema de refrigeración por aire es lenta y el efecto de disipación del calor es deficiente.

Aunque la refrigeración por aire forzado puede aumentar el movimiento del flujo de aire y mejorar la eficacia de la disipación del calor, el uso de ventiladores o bombas de aire para forzar la convección provocará pérdidas de energía en el sistema.

La refrigeración líquida cuenta con tecnología de controlador de temperatura:

Intercambio de calor con líquido como medio. El refrigerante de la refrigeración líquida es líquido. En comparación con el aire, el líquido tiene las ventajas de una mayor capacidad calorífica específica, una rápida transferencia de temperatura y una gran absorción de calor.

El calor eliminado por el mismo volumen de líquido es significativamente mayor que el de la refrigeración por aire, y la eficiencia de la conducción del calor es también significativamente mayor que la de la refrigeración por aire, por lo que la tecnología de refrigeración por líquido tiene ventajas evidentes.

Para más información sobre el sector, consulte almacenamiento de energía empresas de refrigeración líquida.

Análisis de la competencia en el sector de los termorreguladores para almacenamiento de energía

Competencia en el sector

Con las ventajas de la homología técnica y los menores costes de conmutación, las empresas de controladores de temperatura han desplegado sucesivamente pistas de almacenamiento de energía.

El controlador de temperatura de almacenamiento de energía y los centros de datos, los equipos de refrigeración industrial tienen ciertas similitudes en el diseño del sistema, los métodos de disipación de calor, los requisitos del controlador de temperatura, etc.

La experiencia y la tecnología de las empresas de seguimiento de subdivisiones tecnológicas de controladores de temperatura pueden trasplantarse a los escenarios de almacenamiento de energía y convertirse en actores importantes.

Competencia potencial

Para las empresas civiles de aire acondicionado en general, no es fácil entrar en el campo de los controladores de temperatura transfronterizos, y existen ciertas barreras técnicas en el sector.

El controlador de temperatura requiere una tecnología y una fiabilidad de funcionamiento superiores a las del campo de la refrigeración civil.

En el caso de los acondicionadores de aire civiles ordinarios, es necesario mejorar los acondicionadores de aire utilizados en el sistema de refrigeración por aire en términos de circulación de aire, eficacia de disipación del calor, estabilidad, vida útil y fiabilidad.

Clientes intermedios

Escenarios diversificados para satisfacer las necesidades de personalización de los productos de controlador de temperatura.

Hay diferentes escenarios de aplicación aguas abajo del almacenamiento de energía, y los requisitos para los productos de controlador de temperatura son diferentes, y hay fuertes diferencias en los modelos y las necesidades de los clientes.

Debido al alto grado de personalización, se requiere suficiente experiencia en proyectos y acumulación de clientes para formar una ventaja.

Proveedores

Hay muchos tipos de materias primas, y hay muchos materiales personalizados. La parte de costes de las empresas de controladores de temperatura incluye principalmente el grupo de equipos de refrigeración, el grupo de componentes electrónicos, el cable de cobre-aluminio y otros grupos de materiales básicos.

Debido a los distintos escenarios de aplicación y clientes intermedios, existen ciertas diferencias en la proporción global. Por término medio, las materias primas estandarizadas compradas representan unas 60%, y los materiales personalizados, 40%.

Alternativas

Con mejores propiedades de disipación del calor y uniformidad de la temperatura, los productos de almacenamiento de energía que utilizan tecnología de refrigeración líquida irán sustituyendo gradualmente a la refrigeración por aire.