全球首套!5MWh储能液冷电池预制舱EnerD产品解析

文章出处:欧变壳体 发表时间: 2024-01-01 19:34:26

  宁德时代此前率先于2020年开发出1500V液冷储能系统,开启在液冷储能方面的应用业务。

  参数方面,标称容量由之前的280Ah提升到314Ah电芯,配备宁德时代CTP液冷3.0成组技术,实现20尺单舱电量从3.354MWh提升到了5.0MWh,相比于上一代产品,EnerD系列液冷储能预制舱的占地面积节约20%以上,施工工程量减少15%,调试运维成本下降10%,并且在单位体积内的包含的能量和性能方面也得到非常明显提升。

  目前有不少厂家宣称300+储能电芯,但其他厂家的电芯是0.5C的充放电倍率下的标称容量,实际容量上还是有差距。另外循环寿命还不能降低。有些厂家为了更好的提高容量,可能会降低电芯的循环寿命。这些就是体现电芯厂家的技术实力了。

  电池箱(Pack)的尺寸宽度比原来收窄了点。之前280Ah的电池箱尺寸为810(W)*1152(D)*243(H)mm。新一代314Ah的电池箱CTP设计,宽度做小了点。尺寸为790±5*1183±5*243±5mm。之前的液冷板是吹胀管式,新一代电池箱有可能设计更换了。电池箱上的电气件取消了MSD,内部BMU的温度采样点由之前的8个,增加到26个。另外前面板上可选配安装pack级消防灭火的喷头。

  电池簇变更不大,还是8个电池箱和1个直流高压控制箱。只是把高压控制箱放置在簇架的顶层插槽。

  电池预制舱变更最大,之前EnerC最大可装10套电池簇,现在增加至12套电池簇。尺寸变为6250mm(长)*2550mm(宽)*3100mm(高),非标的20英尺集装箱。直流高压控制箱上移的原因是,12簇电池直流汇流采用铜母排的降本方案。正负极汇流母排安装在集装箱上部,电池簇的上方。液冷系统冷却液一级管路下移至集装箱底部,电池簇的底下。变更设计是可防止冷却液泄漏造成正负极铜排短路;以及水消防大水漫灌,造成电池簇正负极二次短路。

  EnerD电池预制舱12簇电池并联,对电池的一致性要求更高。估计宁德时代设的一道门槛,想要与其他电池厂家拉开差距。但估计其他电池厂家硬着头皮也会硬上。电池簇并联数太多,安全性也要降低,对直流侧的分断电流要求也更高。

  安全性方面,宁德时代从电芯本征安全、电气安全、热安全、消防安全四个层级,整体提升EnerD系列新产品的安全。EnerD系列新产品采用首创BMS热失控报警与消防联动控制系统联动技术,精简了消防联动控制系统整体架构,解决了传统电池包多探测器、多电池阀消防方案带来的可靠性差、成本高问题。截至目前,宁德时代的电芯、电箱、电池簇均已取得GB/T36276认证。

  可靠性方面,在历时一年的开发及测试验证中,EnerD系列新产品经过电芯80+项、电池模块30+项、集装箱层级50+项的安全测试。测试结果为,EnerD系列新产品具备更强悍的环境适应能力,可在高海拔、高寒地区实现设备的正常运行——在4000m海拔内EnerD系列新产品依然能保持额定功率输出,最高可在5000m海拔的区域,-40℃的低温度的环境下实现正常运行。

  此外,为适应储能多种应用场景,EenrD系列新产品还具备多种PCS路线与构网型储能项目的适配性,可满足新型电力系统的多样化需求。

  从储能热管理技术来看,目前技术路线可分为风冷、液冷、热管冷却、相变冷却,其中热管和相变冷却技术尚未成熟,市场仍以风冷和液冷为主。

  其中风冷在散热效率、散热速度和均温性方面具有一定缺陷,适用于产热率较低的场合

  而液冷通过液体对流降低电池温度,可以在一定程度上完成对电池的精确温控,确保降温均匀性。散热效率、散热速度和均温性好,但成本比较高,适用于电池包单位体积内的包含的能量高,充放电速度快,环境和温度变化大的场合。

  近年来随着国内储能市场快速扩张,下游储能集成商和电池厂商也纷纷布局储能液冷技术,目前正快速成为市场主流技术路线。

  据公开信息统计,科华数能、阳光电源、亿纬锂能、采日能源、星云时代、海博思创、海辰储能、中天科技、上海电气国轩、天合储能、阿诗特、盛弘股份等数十家厂商跟进液冷趋势,发布的新品均涉及液冷技术,涵盖了电网级、工商业和户用储能等多种场景。

  在应用方面,目前相关案例也在迅速增加汇总,如宁夏电投宁东基地100MW/200MWh共享储能电站示范项目、甘肃临泽100MW/400MWh共享储能电站项目等都将使用液冷温控技术。此外例如南方电网梅州宝湖储能电站最近在广东省梅州市五华县正式投运,这也是全球首个沉浸式液冷储能电站。

  据统计,2022年,中国新增投运新型储能项目达7.3GW/15.9GWh,累计装机规模达13.1GW/27.1GWh。结合各地规划情况,预计到2025年末,国内储能累计装机规模有望达到近80GW。预计2025年国内储能温控出货价值量将达到165亿元。随着储能能量和充放电倍率的提升,中高功率储能产品使用液冷的占比将逐步提升,液冷有望成为未来主流方案,其中液冷技术到 2025 年渗透率有望达到 45%左右。

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