中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：液冷+儲(chǔ)能變流器的風(fēng)已經(jīng)吹起來(lái)了。
身陷行業(yè)激戰(zhàn)，技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)品迭代成為儲(chǔ)能企業(yè)穿越周期最重要的砝碼。
伴隨儲(chǔ)能電芯朝著大容量方向疾馳，儲(chǔ)能系統(tǒng)向5MWh+時(shí)代邁進(jìn)，更大規(guī)模、更高能量密度成為系統(tǒng)集成發(fā)展趨勢(shì)，加之應(yīng)用場(chǎng)景更加復(fù)雜多元，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的壽命、安全、成本等要素提出了更高的要求。而這種種，都在催生包括電芯、PCS、BMS、EMS等在內(nèi)的儲(chǔ)能關(guān)鍵部件技術(shù)持續(xù)的迭代演進(jìn)。
作為電池儲(chǔ)能系統(tǒng)與電網(wǎng)交互的接口，儲(chǔ)能變流器是儲(chǔ)能系統(tǒng)中的核心一環(huán)，在提升系統(tǒng)運(yùn)行效率，保障系統(tǒng)穩(wěn)定可靠上，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
在近期與多家儲(chǔ)能PCS企業(yè)或版塊負(fù)責(zé)人的溝通交流中，中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)獲悉，將液冷技術(shù)應(yīng)用至PCS產(chǎn)品中，正在成為PCS“變身”的其中一個(gè)方向，其在提升產(chǎn)品功率密度、優(yōu)化性能指標(biāo)和增強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)性方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。
緊跟電池技術(shù)潮
隨著全球可再生能源裝機(jī)量的迅猛增長(zhǎng)，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)愈加廣闊的市場(chǎng)天地正在被開掘，然而嚴(yán)重的“內(nèi)卷”困擾著中國(guó)儲(chǔ)能企業(yè)，想要實(shí)現(xiàn)突圍，最終的落點(diǎn)只能在技術(shù)產(chǎn)品等核心競(jìng)爭(zhēng)力上。而這其中，高安全、低成本、高效率是儲(chǔ)能技術(shù)升級(jí)繞不過(guò)去的門檻。
在多樣化的技術(shù)路線中，已在電池上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的液冷算是近兩年儲(chǔ)能技術(shù)迭代的代表之一。且根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，液冷在儲(chǔ)能電池上的應(yīng)用正逐漸增加，2023年其市場(chǎng)滲透率約為25%，較2021年的12%實(shí)現(xiàn)大幅增長(zhǎng)。
“在整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電池的成本占比約為50%，PCS約為15%，電池技術(shù)在很大程度上影響著PCS的迭代方案。”某PCS廠家表示，PCS與電池的技術(shù)發(fā)展方向基本趨同，液冷技術(shù)也是如此。
據(jù)悉，采用液冷冷卻方式的PCS，可以給產(chǎn)品帶來(lái)更高的功率密度、更優(yōu)的性能指標(biāo)和更好的環(huán)境適應(yīng)性。
與傳統(tǒng)采取風(fēng)冷散熱的PCS相較，液冷PCS在冷卻介質(zhì)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、散熱能效等多個(gè)方面存在明顯差異。
風(fēng)冷PCS，是采用空氣作為冷卻介質(zhì)，通過(guò)風(fēng)扇等設(shè)備，將空氣吹過(guò)PCS組件，把熱量帶出至預(yù)制艙風(fēng)道，再由預(yù)制艙內(nèi)的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行散熱。其優(yōu)勢(shì)在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，初裝成本較低，但從散熱效率來(lái)看，風(fēng)冷PCS明顯示弱。
“儲(chǔ)能PCS的液冷與風(fēng)冷的路線選擇上，實(shí)際是功率與散熱需求的平衡。”科華數(shù)能副總裁、技術(shù)中心總經(jīng)理曾春保曾指出，2.5MW功率等級(jí)下，風(fēng)冷已基本達(dá)到散熱極限。
從這一角度來(lái)看，液冷PCS因?yàn)椴捎昧烁邔?dǎo)熱系數(shù)的冷卻液作為介質(zhì)，通過(guò)水泵驅(qū)動(dòng)防凍液在液冷板內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，能夠更直接地與PCS組件接觸，因此散熱效率更高。
同時(shí)，由于冷卻液的換熱系數(shù)與比熱容更高，且不受海拔和氣壓等因素影響，液冷系統(tǒng)擁有比風(fēng)冷系統(tǒng)更強(qiáng)的散熱能力，更加適應(yīng)大規(guī)模、高能量密度的儲(chǔ)能項(xiàng)目。
對(duì)此，北京畢綠新能源技術(shù)院研究員洪森亦表示，在百兆瓦級(jí)儲(chǔ)能電站場(chǎng)景中，考慮過(guò)載能力和場(chǎng)站熱堆積及熱島效應(yīng)，PCS采用液冷散熱方式已成為行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)。
成本上，風(fēng)冷PCS盡管初始成本較低，但其散熱效率有限，想要維持適當(dāng)?shù)臏囟龋蛐枰黾语L(fēng)扇數(shù)量和功率，但如此一來(lái)即增加了能耗和運(yùn)行成本；而液冷系統(tǒng)則具有更高的散熱效率和更低的能耗，能夠在全生命周期內(nèi)降低綜合成本。
另外在能量密度上，與風(fēng)冷PCS相比，液冷PCS是通過(guò)熱對(duì)流降低電氣設(shè)備溫度的冷卻方式，結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜且緊湊，不需要部署大面積的散熱通道，占地面積相對(duì)較小，能夠更高效地利用空間，提高儲(chǔ)能電站的能量密度和整體效率。
“概念股”落地尚需時(shí)日
趨勢(shì)而動(dòng)。液冷PCS正在吸引越來(lái)越多企業(yè)的目光。據(jù)中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì)，目前已有多家企業(yè)將產(chǎn)品線延展至液冷PCS版塊，正在研發(fā)或已推出相關(guān)產(chǎn)品，甚至表示已實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)。
根據(jù)下圖展示的部分企業(yè)的液冷PCS產(chǎn)品，可以發(fā)現(xiàn)，在不同廠家、不同規(guī)格、不同應(yīng)用場(chǎng)景設(shè)定的產(chǎn)品介紹中，除了安全、成本、效率、壽命等吸睛字眼外，靜音模式、寬溫域、極端工況等也頻頻成為產(chǎn)品宣傳的亮點(diǎn)。由此來(lái)看，擁有多重優(yōu)勢(shì)的液冷PCS方案，隨著未來(lái)儲(chǔ)能系統(tǒng)調(diào)用頻率的提高，或?qū)@得更大的發(fā)展空間。
但，幾乎和所有新技術(shù)路線在成長(zhǎng)初期所面臨的境況相同，液冷PCS也收到了不同的聲音。
有企業(yè)在采訪中對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)記者直言，液冷PCS只能應(yīng)用于液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，而風(fēng)冷PCS則沒(méi)有這種限制，在具有成本優(yōu)勢(shì)的風(fēng)冷系統(tǒng)仍占據(jù)大部分儲(chǔ)能市場(chǎng)的當(dāng)下，液冷技術(shù)在PCS上的應(yīng)用仍相對(duì)有限。
也有企業(yè)提出，從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，液冷PCS還停留在概念階段，真正已落地應(yīng)用的產(chǎn)品寥寥無(wú)幾。
億儲(chǔ)電氣熱管理專家郭向吉更直接表示，盡管液冷散熱技術(shù)的散熱性能優(yōu)越，但壓縮機(jī)電力消耗巨大，冷水機(jī)組維護(hù)復(fù)雜。且液冷系統(tǒng)潛在的漏液?jiǎn)栴}、單相散熱的均溫性較差，令人望而卻步。
如果說(shuō)液冷PCS在實(shí)際應(yīng)用端資歷尚淺，錘煉還需時(shí)日，那么新一發(fā)技術(shù)路線的出現(xiàn)，對(duì)處于發(fā)展初期的液冷PCS而言，更是挑戰(zhàn)。
據(jù)郭向吉介紹，億儲(chǔ)電氣目前已基于熱虹吸環(huán)路效應(yīng)，形成了一種區(qū)別于風(fēng)冷和液冷的三維熱管理系統(tǒng)。通過(guò)在蒸發(fā)器的冷板上采用微通道強(qiáng)化傳熱技術(shù)，并對(duì)散熱表面進(jìn)行特殊處理，提升換熱性能。
處一隅而觀全局。隨著儲(chǔ)能行業(yè)的持續(xù)火熱，技術(shù)迭代和創(chuàng)新還將繼續(xù)，應(yīng)用在PCS上的散熱技術(shù)方案可能還會(huì)推陳出新。鹿死誰(shuí)手，最終還是要看市場(chǎng)的檢驗(yàn)。
而對(duì)于正在歷經(jīng)檢驗(yàn)的液冷PCS，已有積極的觀點(diǎn)認(rèn)為，從全生命周期的綜合成本來(lái)看，其在很多場(chǎng)景下具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。但究竟會(huì)否成為主流應(yīng)用之一，尚需拭目以待。
