2023工商业用储能柜热管理方案设计实例_21页_2mb

工商业用储能柜热管理方案设计实例总结

核心内容概述

本文档详细介绍了工商业用储能柜的热管理方案设计实例，重点分析了储能柜的热管理需求、冷却方式、仿真模型及结果、冷水机选型设计等内容。通过热仿真分析，评估了不同冷却方式对电池温度分布的影响，并探讨了热管理系统的优化方向。

主要观点

• 多形态储能产品与冷却方式：不同尺寸和形态的储能产品（如户外移动电源、家用储能包、工商业用储能柜、储能集装箱）适用于不同的热管理方式，其中强迫风冷和液体冷却是主流方案。
• 热管理设计层级：柜级和集装箱级热管理属于多尺度方案设计，建议从模块级开始，逐步扩展到系统级。
• 温差问题：电池包自身材料属性和发热功率是导致电池温差的主要因素，流道优化对整体温差改善作用有限。
• 冷水机选型的重要性：冷水机作为储能系统的关键热管理部件，其选型需综合考虑流阻、冷量需求、流量需求等参数，以确保系统的散热能力。
• 未来热管理方向：高集成度储能系统可能采用回路热管换热器、泵驱两相流系统、壁面集成换热系统等创新方案。

关键信息

储能柜热管理设计参数

• 电池包尺寸：1000756340 mm
• 电池数量：48个
• 充电平均热负荷（最大热负荷）：12.5 W/电芯，总热负荷为600 W（单pack）或3000 W（整柜）
• 温度控制要求：
  • 工作温度：-20~45°C
  • 存储温度：-30~60°C
  • 温度控制范围：15~35°C
  • 整体温差要求：低于5°C
• 环境温度：20°C
• 冷却液：46.4%乙二醇水溶液（质量浓度），水作为冷却液时温升为1°C，压降为15 kPa

热仿真结果

• 电池温度分布：
  • 最高温度：27.5°C（位于出液管侧）
  • 最低温度：20.95°C（位于进液管侧）
  • 整体电池包温差：6.55°C
  • 电池自身温差占整体温差的83.82%
• 冷板表面温度分布：
  • 最高温度：23.33°C
  • 最低温度：20.65°C
  • 冷板整体温差：2.68°C
• 整柜温度分布：
  • 整柜温度范围：20~27.1°C
  • 整柜最大温差：7.1°C
  • 各层温度范围：
    • 第一层：20.5~26.5°C，温差6°C
    • 第二层：20.6~26.8°C，温差6.2°C
    • 第三层：20.7~27°C，温差6.3°C
    • 第四层：20.7~27.1°C，温差6.4°C
    • 第五层：20.7~27.1°C，温差6.4°C

冷水机设计选型参数

优化建议与技术方向

• 流道优化：通过优化流道设计，可有效降低出液管侧电池最高温度。
• 冷水机选型：冷水机选型应综合考虑流阻、冷量需求和流量需求，以确保系统的散热能力。
• 高集成度方案：未来可探索回路热管换热器、泵驱两相流系统、壁面集成换热系统等方案，以提升储能系统的集成度与热管理效率。

结论

本文档展示了工商业用储能柜的热管理设计实例，通过热仿真分析，明确了电池温差主要由其自身属性决定，同时提出了冷水机选型与系统优化的建议。热管理方案需结合产品形态、散热需求及系统集成度进行综合设计。