深入：液冷技术如何释放储能潜力

本文取材于阳光电源(Sungrow)和Wood Mackenzie的讨论。

21世纪20年代将被人们铭记为储能十年。例如，2021年底，全球安装了约27GW/56GWh的储能系统。到2030年，这一总数预计将增加15倍，达到411GW/1194GWh。

大量涌入的储能背后有一系列驱动因素。可以说，最重要的驱动因素是必要性。到2050年，近90%的电力可以由可再生能源产生。充足的储能对于平衡如此大量的风能和太阳能发电至关重要。

在美国，公共政策也是更雄心勃勃的储能部署的重要驱动力。最近通过的《通胀削减法案》(IRA)为未来十年为太阳能和储能以及独立储能装置配对的项目提供了30%的投资税收抵免(ITC)，为储能市场提供了急需的确定性。过去，只有太阳能加储能项目符合ITC的资格。《通货膨胀削减法案(IRA)》通过后，研究公司Wood Mackenzie将其对2022年至2026年间美国储能市场的预测上调至191GWh以上。

最大化储能价值

虽然很明显，未来几年对储能的需求只会变得更加迫切，但同样重要的是要知道，并非所有的储能技术都是平等的。事实上，在安装成本、平准化能源成本(LCOE)、性能、运营和维护(O&M)以及安全方面，部署哪种储能技术的决定将产生重要影响。

当比较传统的风冷储能系统和液冷替代品时，技术选择的影响尤其明显，例如阳光电源公司生产的PowerTitan系列产品。这两种储能技术之间最明显的区别之一是容器大小。

阳光电源的高级技术销售经理Neil Bradshaw说：“如果你进行空气冷却，那么你必须有这些巨大的空气管道通道来输送空气，因为空气的比热容非常可怕。但水的比热容是所有材料中最好的，这意味着你只需要一个小管道，就足以冷却2.7MWh的电池模块。由于该管道占用的空间很小，这意味著我们可以将容器缩小到最小尺寸。”

事实上，PowerTitan比标准储能系统占用的空间减少了约32%。液体冷却也比空气更容易控制，空气需要一个复杂的平衡动作才能达到最佳效果。液体冷却的优点最终导致功耗降低40%，电池使用寿命延长10%。

液冷储存容器的尺寸减小具有许多有益的连带效应。例如，减小尺寸意味着安装更容易、更高效、成本更低。Bradshaw说：“你可以用一辆大卡车运送满载的电池单元。这意味着你不必在现场装载电池模块。这基本上都是预先完成的，你只需把它放在地上。”更小的尺寸也为设计储能系统的安装位置提供了更大的灵活性。

液冷系统的安全优势

只有解决安全问题，储能才能在可再生能源主导的脱碳电力系统中发挥关键作用。电力研究所(EPRI)追踪世界各地的储能故障事件，包括火灾和其他安全相关事件。自2017年以来，EPRI记录了50起商业和工业(C&I)以及公用事业规模的故障事件。

随着锂离子储能系统在当今市场占据主导地位，主要的安全问题是热失控。在基本层面上，当故障导致电池内部过热时，就会发生这种情况。这可能会导致产生大量热量和自加速反应，从而导致火灾或爆炸。热失控的原因有很多，包括内部电池缺陷、电池管理系统故障和环境污染。

液冷电池储能系统比风冷系统更能防止热失控。Bradshaw说：“如果你的电池单元发生热失控，你就有了这个巨大的散热器，可以将能量吸入其中。液体是一层额外的保护层。”

PowerTitan储能系统经过了严格的测试，以确保其能够防止热失控。Bradshaw说：“我们测试的一部分是故意迫使电池进入热级联，并停止液体冷却。我们以每分钟5摄氏度的速度将温度升高到400摄氏度。我们将三个、四个或五个电池串联起来，然后移除热源并观察发生了什么。我们的目标是让级联自行耗尽。”

电池串级别控制

安全显然是任何电池储能系统的首要任务。但最安全的系统的一个重要区别是性能。在这方面，PowerTitan技术具有明显的优势。一个是在串级包含DC-DC转换器。

原因是：串级管理意味着一些性能不佳或有故障的电池不会损害整个电池系统的性能。例如，性能不佳的电池会影响电池串的整体容量。Bradshaw说：“我们可以在电池串级别使用DC-DC将这种影响隔离到一个电池串上。”这意味着，一个容量不足20%的单元只会影响其电池串，而不会将24个或更多电池串的容量减少20%。

Bradshaw说：“这与客户的底线有很大不同。串级的DC-DC转换器隔离了这个问题，这样它就不会影响到其他部件。”

(素材来自：Sungrow 全球氢能网、新能源网综合)