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基于先进液冷技术的电池储能系统应用案例近年来，随着储能行业的发展，终端用户对储能系统的使用寿命、效率、安全性等指标提出了更高的需求。

一、背景

1. 技术应用所属行业特点、机遇与挑战

近年来，随着储能行业的发展，终端用户对储能系统的使用寿命、效率、安全性等指标提出了更高的需求。目前储能产品大部分使用风冷散热形式，无法将电池系统寿命、效率等提升到新的高度。液冷换热方案将成为未来储能系统热管理的重要方向，其凭借高效的换热效率可大幅度延长储能系统使用寿命及系统效率。同时，液冷技术在工程化应用中仍需要进行验证，逐步进行优化提升。

2. 技术应用所解决的行业难点、热点问题，必要性及重要意义

目前应用最为广泛的锂电池热管理系统为风冷热管理系统，分为自然冷却和强制风冷两种，国内外主要研究提高风冷系统对流换热系数的方法，对风冷系统优化主要集中在电池系统布置、流道设计、流速控制等方面。

传统风冷散热系统存在几个突出问题：

系统安全性的缺陷：风冷散热方案由于需要利用空气换热的需求，导致内部无法形成模块级别密封设计，一旦电池系统出现热失控后，易产生由热量积累导致的复燃现象。

热管理系统的能耗占比高：由于空气的比热和蓄热能力低，以及其单位面积的散热能力偏低，导致整个热管理系统的功耗较大，且在高低温环境下此现象尤为明显，影响了整个储能系统的工作效率和应用范围。

温控能力的缺陷：风冷方案在散热能力，均温性能上的不足，制约了整个储能系统的运行寿命和收益。

为了更好的发挥储能系统价值，提升储能系统综合性能，将先进液冷技术应用于储能产品中。

二、应用案例

1.项目概述

太和仙风电场工程场址位于湖南株洲攸县东面，靠近攸县县城。工程装机容量为50.6MW，风电场按“少人值班”(无人值守)原则设计，储能容量配置为5MW/10MWh，电池系统为液冷热管理方案。

本项目采用液冷方案的储能技术，通过Pack级别的密封控制和定点喷射的安防技术、高效节能的冷却技术，良好的散热能力和均温控制能力，有效解决了风冷散热方案带来的难点。

2.主要效益

储能在源网荷储多领域正广泛应用，除商业模式需要不断探索外，成本下降、安全性能提高，也是目前亟待解决的问题。除降低储能电池成本、开发具有本质安全的电池储能技术外，在系统集成、热管理方面，液冷系统表现优异，可进一步在应用中需解决锂离子电池寿命、充放电效率、安全性等问题。虽然目前，液冷系统从单位造价上看略有提升，但由于其能量密度高、占地面积小、工程造价低等，可使项目的整体造价与目前风冷项目持平，由于液冷系统具有更高的安全性以及系统循环效率，因此具有极大应用优势。

三、技术要点

（关键技术描述，自主知识产权的设备、技术、产品、软件等）

液冷电池系统采用直流侧1000V设计，配置高效液冷散热系统，大幅度提高系统的安全性、灵活性、使用寿命和效率等。

热管理系统由液冷系统、液冷管道、加压泵和阀门、温湿度传感器等组成，根据电池系统的运行工况进行热性能分析（CFD），分析整个系统的制冷制热需求，实现对集装箱内部环境温度的有效控制。

整个热管理系统采用主动液冷方式对储能系统进行温度控制。利用水冷机组和合理的热管理策略设计，实现对储能系统内部电芯以及关键部件的有效温度、湿度的控制，使储能电池的工作环境适宜，延长整个系统的使用寿命以及运行的安全可靠。

采用并联式液冷管道设计，保证流入电池包（电池模块）内的冷却介质浸水温度一致，保证电池的热特性一致，通过更高的热交换能力，保证集装箱内电池运行温度控制在15℃-30℃的高效安全运行区间，同时系统级别温差＜4℃，保证系统的高效可靠运行。

液冷系统具有如下特性：

(1) 采用高效液冷的方式，确保系统运行在合理的温度区间，足-30℃~+55℃宽温度区间应用，环境适应性强；

(2) 通过合理的设备布置与系统设计，整个电池系统工作温度控制在15~35℃，电芯温差≤3℃，在相同的条件下，较风冷系统循环寿命提升20%；

(3) 系统选用高效率水冷机组、电池系统无风扇设计，相比风冷系统辅助功耗降低20%；

(4) 小型CUBE设计形式，可实现灵活布置；

(5) 系统对外一次、二次线统一接口、标准设计，实现简单快速安装；

(6) 冷却液采用水和乙二醇溶液，耐低温性能好；

(7) 电池簇之间冷却管路采用同程式设计方案，保证系统工作温度一致性；

(8) 电池簇为单柜设计，预留有维护阀门，便于维护；

(9) 电池系统与水冷机组一体化设计，便于测试、运输和安装。

四、应用前景

（行业前景、商业模式、推广空间、问题挑战等）

在“3060”双碳目标的大背景下，我们电力系统正面临着“以新能源为主体的新型电力系统”转型，促进风电、太阳能发电等可再生能源大力发展和充分消纳已成当务之急。但具有波动性、随机性、低惯量的光伏与风电大规模的并网，也凸显了目前电力系统灵活性不足、调节能力不够等短板和问题。作为优质、灵活的调节资源，储能目前已经成为我国电力系统转型的支撑性技术之一。

2021年7月，国家发展改革委、国家能源局出台了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》、《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》、《关于进一步完善分时电价机制的通知》等多项政策，推动储能应用。这些政策明确了源、网、荷三侧多元化发展储能的思路，明确了确定储能独立市场主体地位，确定了健全新型储能价格机制、鼓励探索建设共享储能的市场机制改革方向，为未来进一步出台相关细则实现储能电站收益，奠定了基础。根据政策制定的目标，我国到2025年要实现除抽水蓄能外的储能装机规模3000万千瓦，是目前累计装机规模的近10倍，我国储能已经进入快速发展阶段，进入了从商业化初期向规模化发展转变的关键时期。