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基於先進液冷技術的電池儲能系統應用案例近年來，隨着儲能行業的發展，終端用戶對儲能系統的使用壽命、效率、安全性等指標提出了更高的需求。

一、背景

1. 技術應用所屬行業特點、機遇與挑戰

近年來，隨着儲能行業的發展，終端用戶對儲能系統的使用壽命、效率、安全性等指標提出了更高的需求。目前儲能產品大部分使用風冷散熱形式，無法將電池系統壽命、效率等提升到新的高度。液冷換熱方案將成為未來儲能系統熱管理的重要方向，其憑藉高效的換熱效率可大幅度延長儲能系統使用壽命及系統效率。同時，液冷技術在工程化應用中仍需要進行驗證，逐步進行優化提升。

2. 技術應用所解決的行業難點、熱點問題，必要性及重要意義

目前應用最為廣泛的鋰電池熱管理系統為風冷熱管理系統，分為自然冷卻和強制風冷兩種，國內外主要研究提高風冷系統對流換熱係數的方法，對風冷系統優化主要集中在電池系統布置、流道設計、流速控制等方面。

傳統風冷散熱系統存在幾個突出問題：

系統安全性的缺陷：風冷散熱方案由於需要利用空氣換熱的需求，導致內部無法形成模塊級別密封設計，一旦電池系統出現熱失控後，易產生由熱量積累導致的復燃現象。

熱管理系統的能耗占比高：由於空氣的比熱和蓄熱能力低，以及其單位面積的散熱能力偏低，導致整個熱管理系統的功耗較大，且在高低溫環境下此現象尤為明顯，影響了整個儲能系統的工作效率和應用範圍。

溫控能力的缺陷：風冷方案在散熱能力，均溫性能上的不足，制約了整個儲能系統的運行壽命和收益。

為了更好的發揮儲能系統價值，提升儲能系統綜合性能，將先進液冷技術應用於儲能產品中。

二、應用案例

1.項目概述

太和仙風電場工程場址位於湖南株洲攸縣東面，靠近攸縣縣城。工程裝機容量為50.6MW，風電場按「少人值班」(無人值守)原則設計，儲能容量配置為5MW/10MWh，電池系統為液冷熱管理方案。

本項目採用液冷方案的儲能技術，通過Pack級別的密封控制和定點噴射的安防技術、高效節能的冷卻技術，良好的散熱能力和均溫控制能力，有效解決了風冷散熱方案帶來的難點。

2.主要效益

儲能在源網荷儲多領域正廣泛應用，除商業模式需要不斷探索外，成本下降、安全性能提高，也是目前亟待解決的問題。除降低儲能電池成本、開發具有本質安全的電池儲能技術外，在系統集成、熱管理方面，液冷系統表現優異，可進一步在應用中需解決鋰離子電池壽命、充放電效率、安全性等問題。雖然目前，液冷系統從單位造價上看略有提升，但由於其能量密度高、占地面積小、工程造價低等，可使項目的整體造價與目前風冷項目持平，由於液冷系統具有更高的安全性以及系統循環效率，因此具有極大應用優勢。

三、技術要點

（關鍵技術描述，自主知識產權的設備、技術、產品、軟件等）

液冷電池系統採用直流側1000V設計，配置高效液冷散熱系統，大幅度提高系統的安全性、靈活性、使用壽命和效率等。

熱管理系統由液冷系統、液冷管道、加壓泵和閥門、溫濕度傳感器等組成，根據電池系統的運行工況進行熱性能分析（CFD），分析整個系統的製冷制熱需求，實現對集裝箱內部環境溫度的有效控制。

整個熱管理系統採用主動液冷方式對儲能系統進行溫度控制。利用水冷機組和合理的熱管理策略設計，實現對儲能系統內部電芯以及關鍵部件的有效溫度、濕度的控制，使儲能電池的工作環境適宜，延長整個系統的使用壽命以及運行的安全可靠。

採用並聯式液冷管道設計，保證流入電池包（電池模塊）內的冷卻介質浸水溫度一致，保證電池的熱特性一致，通過更高的熱交換能力，保證集裝箱內電池運行溫度控制在15℃-30℃的高效安全運行區間，同時系統級別溫差＜4℃，保證系統的高效可靠運行。

液冷系統具有如下特性：

(1) 採用高效液冷的方式，確保系統運行在合理的溫度區間，足-30℃~+55℃寬溫度區間應用，環境適應性強；

(2) 通過合理的設備布置與系統設計，整個電池系統工作溫度控制在15~35℃，電芯溫差≤3℃，在相同的條件下，較風冷系統循環壽命提升20%；

(3) 系統選用高效率水冷機組、電池系統無風扇設計，相比風冷系統輔助功耗降低20%；

(4) 小型CUBE設計形式，可實現靈活布置；

(5) 系統對外一次、二次線統一接口、標準設計，實現簡單快速安裝；

(6) 冷卻液採用水和乙二醇溶液，耐低溫性能好；

(7) 電池簇之間冷卻管路採用同程式設計方案，保證系統工作溫度一致性；

(8) 電池簇為單櫃設計，預留有維護閥門，便於維護；

(9) 電池系統與水冷機組一體化設計，便於測試、運輸和安裝。

四、應用前景

（行業前景、商業模式、推廣空間、問題挑戰等）

在「3060」雙碳目標的大背景下，我們電力系統正面臨着「以新能源為主體的新型電力系統」轉型，促進風電、太陽能發電等可再生能源大力發展和充分消納已成當務之急。但具有波動性、隨機性、低慣量的光伏與風電大規模的併網，也凸顯了目前電力系統靈活性不足、調節能力不夠等短板和問題。作為優質、靈活的調節資源，儲能目前已經成為我國電力系統轉型的支撐性技術之一。

2021年7月，國家發展改革委、國家能源局出台了《關於加快推動新型儲能發展的指導意見》、《關於鼓勵可再生能源發電企業自建或購買調峰能力增加併網規模的通知》、《關於進一步完善分時電價機制的通知》等多項政策，推動儲能應用。這些政策明確了源、網、荷三側多元化發展儲能的思路，明確了確定儲能獨立市場主體地位，確定了健全新型儲能價格機制、鼓勵探索建設共享儲能的市場機制改革方向，為未來進一步出台相關細則實現儲能電站收益，奠定了基礎。根據政策制定的目標，我國到2025年要實現除抽水蓄能外的儲能裝機規模3000萬千瓦，是目前累計裝機規模的近10倍，我國儲能已經進入快速發展階段，進入了從商業化初期向規模化發展轉變的關鍵時期。