瑞浦蘭鈞：如何優(yōu)化儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理與安全設(shè)計(jì)？

2023年8月29日，由OFweek維科網(wǎng)和維科網(wǎng)儲(chǔ)能共同舉辦的“OFweek 2023（第三屆）儲(chǔ)能技術(shù)與應(yīng)用高峰論壇”在深圳成功舉辦。

本次論壇以“助力雙碳，儲(chǔ)贏未來”為主題，論壇現(xiàn)場，聚集了儲(chǔ)能行業(yè)眾多專家和優(yōu)秀企業(yè)高層，與來自全國各地的儲(chǔ)能精英人士齊聚鵬城，共話新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)，探討儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理與安全，分析光儲(chǔ)融合數(shù)字化可行性，分享儲(chǔ)熱技術(shù)及其在電池熱管理領(lǐng)域的應(yīng)用成果，展望碳酸鋰價(jià)格回歸理性后，鈉離子電池的儲(chǔ)能應(yīng)用前景，力求促進(jìn)儲(chǔ)能行業(yè)高質(zhì)量快速發(fā)展，為我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

本次論壇上，瑞浦蘭鈞儲(chǔ)能事業(yè)部技術(shù)經(jīng)理羅斌發(fā)表了題為《儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理與安全設(shè)計(jì)探討》的精彩演講。

羅斌介紹，儲(chǔ)能電池溫度會(huì)影響到電池的循環(huán)壽命和日歷壽命，極端溫度可能會(huì)引起電池析鋰和熱失控。此外，電池溫度還會(huì)限制電池功率及容量，可能無法滿足儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率需求。因此，為實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電池更高倍率充放電，提高經(jīng)濟(jì)效益，保障儲(chǔ)能安全，儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理尤其重要。

儲(chǔ)能熱管理系統(tǒng)由冷卻系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、保溫系統(tǒng)、熱擴(kuò)散防護(hù)系統(tǒng)等組成，可保證電池在使用工況中處于合理的溫度范圍。當(dāng)前儲(chǔ)能熱管理技術(shù)主要有風(fēng)冷和液冷兩種技術(shù)。

風(fēng)冷主要分為兩種自然冷卻是利用自然風(fēng)壓、空氣溫差、空氣密度差等對(duì)電池進(jìn)行散熱處理，不過，自然冷卻效率較低，且集裝箱或預(yù)制箱內(nèi)空間狹小，空氣流通不便，難以達(dá)到溫控要求；強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱方式采用工業(yè)空調(diào)和風(fēng)扇進(jìn)行制冷，通過壓縮機(jī)和制冷劑的協(xié)同作用，可控制艙內(nèi)溫度低于外部環(huán)境溫度，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外部溫度逆差。

液冷系統(tǒng)主要包括電池散熱板、配水管線路和制冷/供液系統(tǒng)低溫冷卻液流經(jīng)電池系統(tǒng)內(nèi)部與電芯發(fā)生熱交換以后，再流回?zé)峤粨Q器與低溫制冷劑進(jìn)行熱交換，從而將電池產(chǎn)生的熱量帶出電池系統(tǒng)。

儲(chǔ)能電池?zé)峁芾黹_發(fā)流程包括熱管理參數(shù)設(shè)定和概念方案開發(fā)、熱管理方案設(shè)計(jì)、工況模擬分析、匹配系統(tǒng)要求等步驟組成。為開發(fā)出可靠的儲(chǔ)能熱管理系統(tǒng)，一維仿真和三維仿真等仿真開發(fā)工具尤為關(guān)鍵。

三維仿真，指基于真實(shí)的3D模型，對(duì)模型進(jìn)行簡化后劃分網(wǎng)格，以動(dòng)量、能量、質(zhì)量守恒方程為基礎(chǔ)，把流場的控制方程組用數(shù)值方法離散到一系列網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上，并求其離散數(shù)值解的一種分析方法?？傻玫娇梢暬慕Y(jié)果。

一維仿真，則是基于質(zhì)點(diǎn)的概念進(jìn)行離散，根據(jù)傳熱路徑進(jìn)行一維建模，運(yùn)用理論公式和性能曲線進(jìn)行計(jì)算。

兩種仿真開發(fā)工具相輔相成，一維仿真為三維仿真提供發(fā)熱量、優(yōu)化后的策略等數(shù)據(jù)；三維仿真給一維仿真提供系統(tǒng)熱阻及電芯溫度等數(shù)據(jù)，來校準(zhǔn)1D模型；減少一維仿真的模擬誤差。兩者結(jié)合建立聯(lián)合仿真模型后，可以在各種瞬態(tài)或循環(huán)條件下快速獲得仿真結(jié)果，大大提高仿真效率。

羅斌進(jìn)一步指出，儲(chǔ)能電池安全構(gòu)成主要包括4個(gè)方面機(jī)械安全、E/E安全、熱安全、化學(xué)安全。

其中，羅斌詳細(xì)介紹了電池模組起火的原因，包括高溫?zé)煔恻c(diǎn)燃結(jié)構(gòu)件或線束、高溫可燃煙氣遇到空氣燃燒、電解液遇到高溫物體燃燒、可燃?xì)怏w/液體被電弧點(diǎn)燃。在電池安全預(yù)警方面通過將電池?zé)峁芾韰?shù)/外部使用工況（電流）以及電池溫度計(jì)算算法與BMS進(jìn)行結(jié)合，讓BMS可以預(yù)測儲(chǔ)能電池的溫度，可智能控制熱管理。

最后，羅斌對(duì)瑞浦蘭鈞及公司儲(chǔ)能產(chǎn)品進(jìn)行了介紹。

瑞浦蘭鈞成立于2017年，注冊(cè)資金21.6億元，2022年公司銷售額為120億元，目前正在沖刺IPO。按照計(jì)劃，2027年，公司將突破千億銷售額，登榜全球動(dòng)力電池企業(yè)TOP4。

儲(chǔ)能產(chǎn)品方面，公司的A16風(fēng)冷儲(chǔ)能系統(tǒng)具有同冷暖（溫差2℃）、多兼容、高安全、密集成、可升級(jí)、高壽命（10000次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)）等優(yōu)點(diǎn)；Y52液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)具有一致溫控、三級(jí)架構(gòu)、升級(jí)擴(kuò)容、多重防火、高密集成、系統(tǒng)安全、長程服役（10000次標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)）等優(yōu)點(diǎn)。