Introduction du régulateur de température dans le stockage de l'énergie

Sous l'effet de facteurs tels que la popularisation de la production d'énergie renouvelable, la réduction du coût des batteries et la réduction des émissions de carbone, la capacité installée de stockage de l'énergie devrait continuer à augmenter à l'avenir, et la proportion de nouveaux systèmes de stockage de l'énergie (stockage de l'énergie électrochimique, etc.) augmentera également progressivement.

Pourquoi les systèmes de stockage d'énergie ont-ils besoin d'un régulateur de température ?

Cela est dû à la croissance explosive du marché du stockage de l'énergie. Le régulateur de température est une mesure clé pour prévenir la diminution de la capacité, la réduction de la durée de vie et l'emballement thermique du système de stockage d'énergie.

Les exigences de base du régulateur de température : le régulateur de température contrôle la température de surface et l'humidité de la batterie individuelle + évite les points chauds locaux dans le système de batterie.

La température a un impact important sur les performances des batteries au lithium dans les systèmes de stockage électrochimique, telles que la capacité, la puissance et la sécurité. Par conséquent, dans les applications pratiques, une système de gestion thermique de piles est nécessaire.

Comparé au système de batterie de puissance, le système de stockage rassemble plus de batteries, et la capacité et la puissance de la batterie sont également plus importantes : Un grand nombre de batteries sont étroitement disposées dans un espace, et les conditions de fonctionnement sont complexes et changeantes, tantôt à taux élevé, tantôt à taux faible, ce qui est susceptible de causer des problèmes tels qu'une production de chaleur inégale, une distribution de température inégale, et une grande différence de température entre les batteries.

Ces problèmes peuvent entraîner une baisse des performances de charge et de décharge, de la capacité et de la durée de vie de certaines batteries, affectant ainsi les performances de l'ensemble du système. Dans les cas les plus graves, un emballement thermique peut se produire, entraînant des accidents de sécurité. Les effets de la température sur les performances des systèmes de piles au lithium sont les suivants :

Capacité d'évanouissement :
La perte de batteries lithium-ion actives à des températures élevées entraîne une diminution de la capacité des batteries lithium-fer-phosphate, ce qui fait que la capacité de fonctionnement réelle du système de stockage par batterie diminue rapidement.

Emballement thermique :
Au cours du processus de charge et de décharge de la batterie, une partie de l'énergie chimique (décharge) ou de l'énergie électrique (charge) est convertie en énergie thermique. Si l'énergie thermique ne peut pas être dissipée à temps et s'accumule à l'intérieur de la batterie pour atteindre une température élevée, elle peut provoquer un court-circuit entre les électrodes positives et négatives, entraînant des problèmes de sécurité tels que la combustion et l'explosion ; dans le système de stockage, l'emballement thermique d'une batterie peut provoquer un effet en chaîne et un accident majeur.

Caractéristiques à basse température :
Les propriétés de transport de l'électrolyte, le taux de diffusion du lithium et le taux de transfert de charge à l'interface entre l'électrode et l'électrolyte diminuent tous de manière significative à basse température, ce qui entraîne une baisse de la capacité de la batterie au lithium.

Par conséquent, le cyclage des piles au lithium à basse température peut entraîner la précipitation et l'accumulation de lithium dans l'électrode négative, ainsi que la formation de dendrites de lithium, ce qui peut entraîner une perte de capacité irréversible, réduire la capacité et la sécurité thermique de la pile, ou perforer la membrane et provoquer un court-circuit.

Ceci est dû à la croissance explosive du marché du stockage de l'énergie. En plus de stipuler que pile ternaire au lithium ne doit pas être utilisé dans les grands systèmes de stockage d'énergie, le régulateur de température est une mesure essentielle pour éviter la diminution de la capacité, la réduction de la durée de vie et l'emballement thermique du système de stockage.

Le système de stockage comporte un grand nombre de batteries, une capacité et une puissance importantes, et nécessite une gestion thermique efficace des batteries.

Dans le cas contraire, cela peut entraîner une baisse des performances de charge et de décharge, de la capacité et de la durée de vie de la batterie, voire un emballement thermique, ce qui peut entraîner des accidents de sécurité.

En outre, compte tenu de la tendance générale des systèmes de stockage d'énergie de grande capacité du côté de la production d'électricité et des taux élevés des batteries des systèmes de stockage pour la régulation des pics et de la fréquence, l'importance du régulateur de température va continuer à augmenter.

Exigences relatives au régulateur de température dans les systèmes de stockage d'énergie

Contrôle de la température de surface et de l'humidité de la batterie unique : maintien de la température et de l'humidité de travail optimales,
1) Température +15°C-+35°C ;
2) L'humidité relative est comprise entre 5%-95% et il n'y a pas de condensation ;

Évitez les points chauds locaux dans le système de batterie : La différence de température entre les cellules ne dépasse pas 5°C afin d'éviter les points chauds locaux. Avec la tendance des systèmes de stockage de grande capacité et des taux de batterie élevés, le contrôleur de température devient de plus en plus important.

Classé par fonction, le stockage d'énergie électrochimique peut être divisé en deux types : le stockage d'énergie basé sur l'énergie (entrée/sortie d'énergie élevée) et le stockage d'énergie basé sur la puissance (entrée/sortie instantanée d'énergie élevée). Compte tenu de la tendance générale à l'augmentation de la capacité et du taux de charge des batteries, l'importance du régulateur de température continuera de croître à l'avenir.

Stockage de l'énergie :

Il doit répondre à la demande de décharge pendant une longue période et convient au stockage de l'énergie du côté de la production d'énergie nouvelle, à l'arbitrage entre les périodes de pointe et la vallée du côté de l'utilisateur, etc. La tendance future est à l'augmentation de la capacité des projets.

En ce qui concerne l'avenir, sous la tendance générale d'un taux de croissance élevé de la capacité installée + expansion de l'allocation et du ratio de stockage des projets de production d'énergie nouvelle tels que l'éolien et le solaire, les projets de stockage d'énergie du côté de la production d'énergie devraient accélérer l'augmentation du volume, et la capacité du projet va également s'étendre.

Par conséquent, pour les projets de stockage d'énergie, l'augmentation de la capacité du système de batteries entraînera une augmentation de la production de chaleur du projet, et la demande et l'importance du régulateur de température augmenteront en conséquence.

Stockage de l'énergie :

Elle doit répondre à des exigences de décharge de grande puissance et convient aux scénarios de régulation des pics et de la fréquence du côté du réseau. La tendance future est à l'augmentation du taux de batteries.

Des scénarios tels que la régulation conjointe de la fréquence des centrales thermiques et les services auxiliaires de stockage et de régulation de la fréquence du côté du réseau exigent que les batteries répondent à des exigences de charge et de décharge à haut débit, qu'elles soient capables de réguler la puissance à la minute, à la seconde, voire à la milliseconde, et qu'elles réagissent rapidement aux variations de la charge.

À l'avenir, l'augmentation de la capacité installée des projets de production d'électricité à partir de nouvelles énergies va accroître la demande de régulation des pics et de la fréquence du côté du réseau.

Le taux élevé de la batterie fait que la densité de puissance du système de stockage d'énergie continue d'augmenter, de sorte que la production de chaleur continue d'augmenter, et que la demande et l'importance du contrôleur de température augmentent également.

Technologie de régulation de la température des batteries de stockage d'énergie au lithium de grande capacité

À l'heure actuelle, les technologies de régulation de la température pouvant être utilisées dans les systèmes de stockage des batteries lithium-ion de grande capacité comprennent principalement le refroidissement par air et le refroidissement par liquide.

Les technologies de refroidissement de l'air et de refroidissement des liquides ont été appliquées à grande échelle, et les technologies en cours de développement comprennent le refroidissement par caloducs et le refroidissement par changement de phase.

Technologie de contrôle de la température de refroidissement de l'air :

Échange de chaleur avec l'air comme fluide. Le refroidissement par air a une structure simple, un faible coût et une maintenance facile. Comparé au refroidissement par liquide et au refroidissement par matériau à changement de phase, le refroidissement par air présente une meilleure stabilité.

Toutefois, la faible conductivité thermique de l'air limite les performances de refroidissement du système de refroidissement par air, de sorte que la vitesse de refroidissement du système de refroidissement par air est lente et que l'effet de dissipation de la chaleur est médiocre.

Bien que le refroidissement par air pulsé puisse améliorer le mouvement de l'air et l'efficacité de la dissipation de la chaleur, l'utilisation de ventilateurs ou de pompes à air pour forcer la convection entraînera une perte d'énergie du système.

Le refroidissement par liquide est doté d'une technologie de contrôle de la température :

Échange de chaleur avec un liquide comme fluide. Le fluide de refroidissement est un liquide. Par rapport à l'air, le liquide présente les avantages d'une plus grande capacité thermique spécifique, d'un transfert de température rapide et d'une grande capacité d'absorption de la chaleur.

La chaleur évacuée par le même volume de liquide est nettement supérieure à celle du refroidissement par air, et l'efficacité de la conduction thermique est également nettement supérieure à celle du refroidissement par air ; la technologie du refroidissement par liquide présente donc des avantages évidents.

Pour des informations sectorielles pertinentes, veuillez vous référer à stockage de l'énergie entreprises de refroidissement par liquide.

Analyse concurrentielle de l'industrie des régulateurs de température pour le stockage de l'énergie

Concurrence sectorielle

Avec les avantages de l'homologie technique et de la réduction des coûts de commutation, les entreprises de contrôle de la température ont successivement déployé des pistes de stockage d'énergie.

Le régulateur de température du stockage d'énergie et les centres de données, les équipements de réfrigération industrielle présentent certaines similitudes en ce qui concerne la conception du système, les méthodes de dissipation de la chaleur, les exigences en matière de régulateur de température, etc.

L'expérience et la technologie des entreprises de subdivision de la technologie des régulateurs de température peuvent être transposées dans les scénarios de stockage d'énergie et devenir des acteurs importants.

Concurrence potentielle

Pour les entreprises générales de climatisation civile, il n'est pas facile d'entrer dans le domaine des régulateurs de température au-delà des frontières, et il existe certaines barrières techniques dans l'industrie.

Le régulateur de température requiert une technologie et une fiabilité opérationnelle plus élevées que dans le domaine de la réfrigération civile.

Pour les climatiseurs civils ordinaires, les climatiseurs utilisés dans le système de refroidissement de l'air doivent être améliorés en conséquence en termes de circulation de l'air, d'efficacité de la dissipation de la chaleur, de stabilité, de durée de vie et de fiabilité.

Clients en aval

Des scénarios diversifiés pour répondre aux besoins de personnalisation des produits de régulation de la température.

Il existe différents scénarios d'application en aval du stockage de l'énergie, et les exigences en matière de produits de régulation de la température sont différentes, et il existe de fortes différences entre les modèles et les besoins des clients.

En raison du degré élevé de personnalisation, une expérience suffisante des projets et une accumulation de clients sont nécessaires pour constituer un avantage.

Fournisseurs en amont

Il existe de nombreux types de matières premières et de nombreux matériaux personnalisés. Les coûts des entreprises de thermorégulation comprennent principalement le groupe des équipements de réfrigération, le groupe des composants électroniques, le câble en cuivre-aluminium et d'autres groupes de matériaux de base.

En raison des différents scénarios d'application et des clients en aval, il existe certaines différences dans la proportion globale. En moyenne, les matières premières normalisées achetées représentent environ 60%, et les matériaux personnalisés 40%.

Alternatives

Grâce à de meilleures propriétés de dissipation de la chaleur et à l'uniformité de la température, les produits de stockage d'énergie utilisant la technologie de refroidissement par liquide remplaceront progressivement le refroidissement par air.