انتخاب راه حل های ذخیره انرژی
در حال حاضر ، فن آوری های ذخیره انرژی با بلوغ فن آوری بالا و کاربردهای گسترده ، ذخیره سازی پمپ شده و ذخیره انرژی الکتروشیمیایی هستند. ذخیره انرژی الکتروشیمیایی عمدتا از فناوری باتری لیتیوم استفاده می کند. با توجه به عواملی مانند مقرون به صرفه بودن ، ایمنی ، عمر خدمات و بلوغ صنعت ، باتری های فسفات لیتیوم در حال حاضر مناسب ترین باتری ها برای ذخیره انرژی هستند. تنظیم فرکانس منبع ذخیره انرژی حرارتی برای عملکرد باتری های ذخیره انرژی ، از جمله ویژگی های نرخ بالا ، ویژگی های بالا صعود ، توانایی پاسخ سریع ، نسبت بهره وری انرژی قوی ، ایمنی درجه حرارت بالا و طولانی مدت فناوری ذخیره انرژی ، نیازهای بالایی دارد. بنابراین ، برای پروژه های تنظیم فرکانس ذخیره انرژی انرژی حرارتی ، توصیه می شود از باتری های فسفات آهن لیتیوم استفاده کنید. از منظر سناریوهای برنامه ذخیره انرژی جانبی کاربر ، همچنین توصیه می شود از باتری های فسفات آهن لیتیوم بر اساس الزامات مانند اصلاح اوج ، پاسخ به تقاضا و قابلیت اطمینان منبع تغذیه استفاده کنید.
آتش سوزی باتری عمدتاً در اثر فراری حرارتی باتری ایجاد می شود که عمدتا به دلیل مدارهای کوتاه داخلی است. دلایل اصلی مدارهای کوتاه داخلی شامل سوء استفاده مکانیکی ، سوء استفاده الکتریکی و سوء استفاده حرارتی است. راه مقابله با سوءاستفاده حرارتی اتخاذ طرح مدیریت حرارتی خوب است.
فناوری خنک کننده مایع از انتقال حرارت همرفت مایع برای از بین بردن حرارت تولید شده توسط باتری و کاهش دمای آن استفاده می کند. از طریق طراحی ساختاری می توان از خطر نشت مایع در خنک کننده مایع جلوگیری کرد. راندمان خنک کننده مایع بالاتر از خنک کننده هوا است و کنترل اختلاف دما در خنک کننده مایع بهتر از خنک کننده هوا است. دمای سیال و کنترل جریان خنک کننده مایع ساده تر از خنک کننده هوا است و عمر باتری با استفاده از خنک کننده مایع طولانی تر است. با توجه به هزینه کلی ، سیستم های خنک کننده مایع مزایای بیشتری نسبت به سیستم های خنک کننده هوا دارند. در عین حال ، مشکلات ایمنی در نیروگاه های ذخیره انرژی برجسته است و سیستم های ذخیره انرژی خنک کننده مایع به تدریج ترویج و کاربرد می شوند.
سیستم ذخیره انرژی باتری لیتیوم مایع خنک شده
سیستم ذخیره انرژی باتری لیتیوم از یک محفظه باتری و یک محفظه الکتریکی تشکیل شده است. محفظه باتری از خوشه های باتری ، سیستم های خنک کننده مایع ، سیستم های حفاظت از آتش ، کابینت های ترکیبی ، جعبه های توزیع و غیره تشکیل شده است. محفظه الکتریکی از اینورترها (PC) ، ترانسفورماتورها ، کابینت های کنترل ، واحدهای اصلی حلقه ، کابینت های توزیع AC ، تهویه مطبوع و غیره تشکیل شده است. کل فرآیند طراحی سیستم ذخیره انرژی باتری لیتیوم شامل بسته باتری ، قفسه باتری و ظرف باتری است ، همانطور که در شکل نشان داده شده است.
سیستم ذخیره انرژی از سلولهای باتری Lithium Lithium Lithium Iron LF280K (3.2 V/280 AH) استفاده می کند. اتصال موازی سری باتری 1p48s است و هر باتری دارای 48 سلول باتری LF280K با ظرفیت 43.008 کیلو وات ساعت است. سیستم باتری شامل 8 خوشه باتری به طور موازی است که هر خوشه شامل 8 بسته باتری به صورت سری متصل است. سیستم ذخیره انرژی دارای ظرفیت 2.75 مگاوات ساعت و ولتاژ دارای 1228.8 ولت است. محفظه باتری سیستم ذخیره انرژی یک کانتینر استاندارد 20 فوت (6.058 میلی متر 2.896 متر) با کارکردهایی مانند ضد آب ، عایق ، پیشگیری از خوردگی ، پیشگیری از خوردگی ، جلوگیری از آتش سوزی ، جلوگیری از شن و ماسه ، مقاومت در برابر شوک و محافظت سطح حفاظت از آن IP54 است. به منظور جلوگیری از شارژ بیش از حد و شارژ بیش از حد باتری ها ، دستیابی به مدیریت شارژ و تخلیه باتری ها و اطمینان از عملکرد پایدار و قابل اعتماد سیستم باتری ، سیستم باید به یک سیستم مدیریت باتری (BMS) مجهز شود و سخت افزار محافظ باید مجهز به رله ، قطع کننده مدار ، فیوزها و غیره باشد.
طراحی مدیریت انرژی ذخیره سازی انرژی
طراحی سیستم مدیریت حرارتی
سیستم مدیریت خنک کننده و گرمایش مایع شامل صفحات خنک کننده مایع ، واحدهای خنک کننده مایع ، خطوط لوله خنک کننده مایع ، سیم کشی ولتاژ بالا و کم و خنک کننده است. با توجه به مسئله نشت خنک کننده مایع ، اقدامات زیر انجام می شود. در مرحله اول ، اتصالات خنک کننده مایع یک خط لوله خنک کننده خنک کننده در برابر نشت خودرو را اتخاذ می کند ، که می تواند اطمینان حاصل کند که خطر نشت مایع در طول کار سیستم ذخیره انرژی به حداقل می رسد. ثانیا ، یک سنسور سطح مایع باید در مخزن انبساط واحد خنک کننده مایع نصب شود. در صورت وجود نشتی ، واحد خنک کننده مایع زنگ هشدار به نظر می رسد. ثالثاً ، سطح حفاظت از طراحی باتری IP67 است ، و اطمینان حاصل می کند که در صورت نشت هیچ تاثیری در سیستم وجود ندارد. صفحه خنک کننده مایع بسته باتری از آلیاژ آلومینیوم ساخته شده و با عملکردهای پایه و صفحه خنک کننده مایع یکپارچه شده است. صفحه خنک کننده مایع و صفحه درپوش آب بندی با جوش زدن اصطکاک متصل می شوند. در عین حال ، صفحه خنک کننده مایع نیز برای اطمینان از عملکرد آب بندی مناسب ، تحت آزمایش هوایی قرار خواهد گرفت. صفحه خنک کننده مایع باتری یک کانال جریان "مار" را اتخاذ می کند ، و خنک کننده از 50 ٪ آب توسط جرم و 50 ٪ اتیلن گلیکول توسط جرم استفاده می کند. سیستم خنک کننده مایع از یک استراتژی خاص مدیریت حرارتی برای خنک کردن یا گرم کردن بسته باتری هنگام خنک کننده در صفحه خنک کننده مایع استفاده می کند.
واحدهای خنک کننده مایع دارای توابع خنک کننده ، گرمایشی و ریزگردها هستند و استراتژی و نحوه کار سیستم مدیریت حرارتی برای واحدهای خنک کننده مایع از نزدیک مرتبط هستند. در متن ، TMAX به بالاترین دمای باتری اشاره دارد. TVAG به میانگین دمای باتری اشاره دارد. Tmin به کمترین دمای باتری اشاره دارد.
هنگامی که Tmax بزرگتر از یا برابر با 28 درجه و TVAG بیشتر از یا برابر با 25 درجه ، واحد خنک کننده مایع وارد حالت تبرید می شود ، کمپرسور روشن می شود و مبرد با درجه حرارت بالا و فشار بالا از کمپرسور تخلیه می شود و برای قرار دادن به میعانات وارد می شود. پس از آزاد شدن گرما و خنک کننده ، از طریق دریچه انبساط فشار و فشار می یابد و سپس وارد تبخیر کننده می شود تا گرما را با خنک کننده تبادل کند. مبرد گرما را جذب می کند و قبل از بازگشت به درگاه مکش کمپرسور ، در اواپراتور تبخیر می شود و یک چرخه یخچال را تکمیل می کند. در این زمان ، پمپ آب موجود در آبراه روشن می شود ، بخاری PTC روشن نمی شود و خنک کننده در اواپراتور صفحه خنک می شود و برای خنک کردن باتری و از بین بردن گرما وارد صفحه خنک کننده مایع باتری می شود و از این طریق به هدف خنک کردن باتری می رسد. هنگامی که TMAX کمتر از یا برابر با 25 درجه و TVAG کمتر از یا برابر با 22 درجه ، حالت خنک کننده را متوقف کنید.
هنگامی که TMIN کمتر از یا برابر با 12 درجه و TVAG کمتر از یا برابر با 15 درجه ، واحد خنک کننده مایع وارد حالت گرمایش می شود ، کمپرسور خاموش می شود ، پمپ آب و بخاری PTC روشن می شود و خنک کننده توسط بخاری PTC گرم می شود و برای گرم کردن باتری وارد صفحه خنک کننده باتری می شود. این حالت برای موقعیت هایی مناسب است که دمای باتری خیلی کم باشد و گرمایش لازم باشد. حالت گرمایش را متوقف کنید وقتی که بیشتر از یا برابر با 20 درجه و TVAG بیشتر از یا برابر با 23 درجه باشد.
هنگامی که دمای ورودی کمتر یا مساوی با 12 درجه باشد ، واحد خنک کننده مایع وارد حالت گردش خون می شود ، کمپرسور ، فن ، بخاری PTC خاموش می شود و پمپ آب روشن می شود و به خنک کننده اجازه می دهد تا به طور مکرر در صفحه خنک کننده باتری و واحد گردش کند و گرما را در بسته باتری انجام دهد. هنگامی که رطوبت داخل ظرف از دمای نقطه شبنم در دمای مربوطه بالاتر باشد ، واحد خنک کننده مایع حالت dehumidification را فعال می کند.
سیستم حفاظت از آتش نشانی ذخیره انرژی
سیستم حفاظت از آتش از هر باتری به عنوان حداقل واحد حفاظت استفاده می کند و یک راه حل جدید فناوری خاموش کننده آتش نشانی از عامل خاموش کننده آتش سوزی دو فاز گاز مایع را اتخاذ می کند. این برنامه به طور مشترک از آشکارسازهای مکش ، آشکارسازهای قابل احتراق گاز و دما و آشکارسازهای دود برای نظارت جامع و تشخیص کل جعبه ذخیره انرژی در زمان واقعی استفاده می کند. در میان آنها ، ردیاب الهام بخش از کل جعبه باتری خوشه ای در واحدهای خوشه باتری نظارت و محافظت می کند ، ردیاب گاز قابل احتراق را کنترل می کند و از باتری ها محافظت می کند و دما و دفع کننده دود مانیتور و از محفظه الکتریکی محافظت می کند.
هنگامی که یک باتری یک آتش سوزی حرارتی را تجربه می کند ، ردیاب آتش را تشخیص می دهد و شیر کنترل پارتیشن خوشه باتری را باز می کند. در عین حال ، اطلاعات آتش از طریق اتوبوس CAN به میزبان سرکوب آتش منتقل می شود. زنگ صدا و چراغ روشن است ، سیستم اگزوز روشن می شود و میزبان سرکوب شروع به خروجی می کند. عامل خاموش کننده آتش از طریق خط لوله و شیر کنترل پارتیشن به نازل دو فاز گاز مایع منتقل می شود. ماده خاموش کننده آتش از طریق نازل اتم شده و سپس به داخل قسمت داخلی باتری اسپری می شود تا عملکردهای خنک کننده و خاموش کننده آتش را اجرا کند.
میزبان سرکوب انرژی ذخیره انرژی از Perfluorohexane به عنوان عامل اصلی خاموش کننده آتش برای خاموش کردن ، سرکوب و جلوگیری از آتش سوزی های اولیه در کابینت ذخیره انرژی استفاده می کند. پس از آتش سوزی خیلی بزرگ ، عامل خاموش کننده آتش باید برای مدت طولانی اسپری شود. پس از استفاده از ماده خاموش کننده آتش سوزی پرفلوروهگزان داخلی در میزبان ، این سیستم به طور خودکار آب هیدرنت آتش را برای دستیابی به اسپری مداوم طولانی مدت ، سرکوب مجدد آتش و خنک کردن باتری دوباره پر می کند.
تأیید آزمون
سیستم ذخیره انرژی کانتینر مایع خنک شده تحت یک تست شارژ 5 {0}. 5C در دمای محیط 25 درجه قرار دارد و BMS تغییرات دما هر بسته باتری را ثبت می کند. در پایان شارژ ، دمای سطح سلولهای باتری در داخل باتری کمتر از 35 درجه است که دمای آن کمتر از 10 درجه است. در طول کل فرآیند شارژ ، کمترین دما در نقطه نظارت 32.5 درجه و بالاترین درجه حرارت 34.8 درجه است ، با اختلاف دما کمتر از 2.3 درجه ، همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است. از نتایج تجربی در شکل 2 ، می توان دریافت که افزایش دما ظروف خنک شده مایع بسیار کوچکتر از اختلاف دمای ظروف با هوای هوا است. به طور کلی ، اختلاف دما ظروف خنک کننده هوا به درجه {15}}} می رسد ، که می تواند به طور موثری قوام دما کل سیستم ذخیره انرژی را ارتقا بخشد و عمر عملیاتی سیستم را گسترش دهد.
پایان
این پروژه یک سیستم ذخیره انرژی کانتینر مایع 20 فوت را طراحی کرده است ، از جمله طراحی نظری سیستم ، طراحی مدیریت حرارتی ، طراحی حفاظت از آتش و غیره.
استفاده از باتری های خنک شده مایع در وسایل نقلیه انرژی جدید بسیار بالغ است و سیستم ذخیره انرژی بدون خطر نشت ثابت است. سیستم ظروف خنک شده مایع ، طراحی مجاری هوای داخلی را کاهش می دهد ، یک سیستم نگهداری خارجی را اتخاذ می کند ، نیاز به فضای راهرو داخلی را از بین می برد و یک طرح بزرگ باتری را برای به حداکثر رساندن چگالی انرژی اتخاذ می کند. از نظر هزینه کلی ، سیستم ذخیره انرژی کانتینر خنک شده مایع دارای مزایای بیشتری است. مهمترین چیز برای سیستم ذخیره انرژی اطمینان از ایمنی آن است و طراحی سیستم حفاظت از آتش بسیار مهم است. این سیستم برای اطمینان از عملکرد ایمن سیستم ، حفاظت از آتش سطح بسته و یک طرح سرکوب مداوم از پرفلوروهگزان و حفاظت از آتش آب را اتخاذ می کند.