Технология охлаждения коммерческих хранилищ: революция в области энергоэффективности, решающая проблему «теплового разгона»

Итерация технологий охлаждения проходит путь от базового требования «обеспечения безопасности» до стратегической задачи «повышения стоимости активов».

Пределы эффективности и практические проблемы традиционных решений в области охлаждения

Текущее основное решение по воздушному охлаждению на рынке (составляющее около 55%) основано на воздушной конвекции для обеспечения теплообмена, и его неотъемлемые недостатки постепенно становятся очевидными в сценариях с высокой мощностью.

• Предельное значение эффективности теплоотвода: при температуре окружающей среды 40 °C разница температур элементов аккумуляторной батареи в системе воздушного охлаждения обычно превышает 5 °C, а скорость повышения температуры в локальных горячих точках может достигать 2 °C/минуту, что значительно превышает порог безопасности аккумуляторной батареи (≤1 °C/минуту).

• Недостатки адаптации к окружающей среде: сложные условия работы, такие как пыль и солевой туман, могут легко привести к выходу из строя охлаждающих вентиляторов. Тестирование сторонней организацией показывает, что средняя годовая частота технического обслуживания систем воздушного охлаждения в прибрежных районах составляет 3,2 раза, а затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание составляют 23% от полных циклических затрат.

• Парадокс энергоэффективности: чтобы справиться с пиковыми требованиями к теплоотводу, система воздушного охлаждения часто находится в состоянии «переохлаждения». Потребление энергии на охлаждение в некоторых проектах составляет 18 % от общего энергопотребления системы, что значительно снижает общую энергоэффективность.

  
  

Хотя технология жидкостного охлаждения (на которую приходится около 32 %) позволяет контролировать разницу температур в пределах 3 °C за счет модернизации среды, такие проблемы, как риск утечки из трубопровода (годовая частота отказов 0,8–1,5 %), ограничение температуры замерзания хладагента (традиционные решения применимы при температурах ≥-10 °C) и высокие начальные затраты на установку (на 40–60 % дороже, чем воздушное охлаждение) по-прежнему ограничивают ее широкое применение.    

Прорыв в технологии охлаждения следующего поколения

Инновационные материалы способствуют скачку производительности  

Инженерное применение материалов с фазовым переходом (PCM) открывает новое измерение «пассивного теплоотвода». Разработанный ведущим предприятием графеновый композитный материал с фазовым переходом может быстро поглощать скрытую теплоту при 45 °C, контролировать колебания температуры поверхности батареи в пределах ±1,2 °C и взаимодействовать с микроканальной жидкостной охлаждающей пластиной, образуя «двухфазную теплопередающую сеть твердое тело-жидкость», которая снижает тепловое сопротивление теплоотвода на 60 %. Это комплексное решение «пассивное предварительное охлаждение + активное точное управление» позволило снизить среднюю температуру элемента батареи с 52 °C до 38 °C в летний период в коммерческом и промышленном проекте по хранению энергии в Чунцине, а также продлить срок службы на 22 %.

Структурная оптимизация в гидродинамике  

Технология погружного жидкостного охлаждения преодолевает традиционные ограничения за счет реконструкции проточного канала. Новая конструкция жидкостной охлаждающей камеры «сотового» типа улучшает равномерность расхода охлаждающей жидкости на 40%, а благодаря экологически чистой охлаждающей жидкости с диэлектрической проницаемостью ≥ 25 (уровень изоляции до 10^14 Ом・см) достигается 360° теплообмен аккумуляторной батареи без мертвых зон. Фактические измеренные данные показывают, что разница температур этого решения стабильна на уровне ≤1,5℃ в широком диапазоне температур от -20℃ до 60℃, и не требуется дополнительное нагревательное устройство, что позволяет сэкономить 15% энергопотребления по сравнению с традиционными решениями жидкостного охлаждения.    

Цифровые двойники обеспечивают интеллектуальное управление температурой  

Интеграция пограничных вычислений и технологии цифровых двойников позволила модернизировать систему охлаждения с «реактивного управления» до «прогнозируемого регулирования». Благодаря установке более 100 датчиков температуры для построения тепловой модели батареи, алгоритм искусственного интеллекта может предсказывать риск теплового разгона за 15 минут. И динамически корректировать стратегию охлаждения: увеличить расход охлаждающей жидкости на 30% в пиковый период зарядки, переключиться в энергосберегающий режим ночью, когда нагрузка низкая, и увеличить комплексный коэффициент энергоэффективности (COP) системы до 5,2, что позволяет сэкономить 35% электроэнергии по сравнению с традиционными решениями.

Технологический прорыв Dyness  

Как участник инноваций в отрасли, Dyness запустила интеллектуальную гибридную систему охлаждения (IHCS) на основе глубокого понимания сценариев промышленного и коммерческого хранения. Ее основные преимущества отражены в трех аспектах.

Интеллектуальное управление температурой  

Благодаря собственной интеллектуальной программе и адаптивному алгоритму ПИД-регулирования достигается динамическое и точное регулирование охлаждающего устройства. Система может в режиме реального времени рассчитывать и корректировать параметры в соответствии с заданными требованиями к теплоотводу, стимулировать охлаждающее устройство к быстрой реакции и стабильной работе в заданных условиях, а также создавать точную и эффективную систему регулирования теплоотвода с интеллектуальной логикой управления.

Оптимизация энергопотребления

Оснащенная самостоятельно разработанным модулем управления энергопотреблением, система может динамически регулировать стратегию охлаждения в соответствии с кривой нагрузки и температурой окружающей среды.

Модульная конструкция

Каждый модуль имеет стандартизированные интерфейсы и конструкцию «plug-and-play», что значительно повышает удобство и доступность эксплуатации и технического обслуживания. В то же время он оснащен интеллектуальной системой мониторинга, которая поддерживает сбор данных о работе всего процесса в режиме реального времени, визуальный мониторинг в режиме онлайн и удаленное вмешательство в техническое обслуживание, а также создает эффективную систему эксплуатации и технического обслуживания на протяжении всего жизненного цикла, от технического обслуживания на уровне модулей до управления на уровне системы.

Будущее отрасли: смена парадигмы с «контроля температуры» на «контроль температуры ценности»  

С введением обязательного требования «Спецификации по управлению проектами в области новых источников энергии» в отношении разницы температур аккумуляторов ≤ 2 °C, технология охлаждения меняется с «дополнительной конфигурации» на «основную конкурентоспособность». Данные GGII показывают, что в 2024 году премия по проектам промышленного и коммерческого хранения с интеллектуальными функциями контроля температуры достигнет 15%, а коэффициент конверсии заказов компаний, лидирующих в области технологий, увеличится на 28%.

Для Dyness IHCS — это не только носитель технологических достижений, но и воплощение концепции «технологии, определяемой сценарием» — путем глубокого анализа дифференцированных потребностей промышленных и коммерческих пользователей в таких сценариях, как арбитраж пиковых и минимальных нагрузок, резервное энергоснабжение и управление спросом, технология охлаждения тесно связана с системой управления энергией, защиты безопасности и эксплуатации и технического обслуживания системы хранения энергии, что позволяет перейти от «контроля температуры» к «созданию ценности». На пути развития системы хранения энергии к «высокой интеграции, высокой надежности и высокой производительности» конечной целью технологии охлаждения является не только «предотвращение перегрева батареи», но и обеспечение того, чтобы хранение и выделение каждого киловатт-часа электроэнергии находились в оптимальном диапазоне энергоэффективности.