Im Jahr 2022 wird sich die Energiespeicherbranche kräftig entwickeln und die kumulierte installierte Kapazität neuer Energiespeicher wird 13,1 GW erreichen.Die Zahl der in China geplanten und im Bau befindlichen neuen Energiespeicherprojekte hat fast 100 GW erreicht, was die Größenerwartung der zuständigen nationalen Ministerien von 30 GW im Jahr 2025 bei weitem übersteigt.2023 wird zweifellos ein weiteres Jahr mit kontinuierlich schnellem Wachstum der heimischen elektrochemischen Energiespeicherung sein.
Die neue Energiespeicherbranche ist voller Kraft und Vitalität, Hoffnung und Herausforderung existieren nebeneinander.Die Energiespeicherung sollte sich in Richtung großräumiger, mittel- bis langfristiger, starker Toleranz und hoher Sicherheitsleistung entwickeln.In den letzten Jahren kam es häufig zu Unfällen bei der elektrochemischen Energiespeicherung.Wie lässt sich das Sicherheitsmanagement der Energiespeicherung lösen?
Die Flüssigkeitskühlung ist zu einem beliebten Technologieweg im Bereich des Wärmemanagements geworden, und die Flüssigkeitskühlung hat in letzter Zeit häufig den Markt aufgefrischt.Im April brachte Midea erstmals seine Energiespeichersystemlösungen und eine Reihe neuer flüssigkeitsgekühlter Wärmemanagementprodukte für Energiespeicher auf den Markt und betrat damit offiziell den segmentierten Weg des Energiespeicher-Wärmemanagements;Die Huadian Group startete eine neue Runde zentraler Beschaffung von Lithium-Eisenphosphat-Energiespeichersystemen und kaufte 2 GWh luftgekühlte Energiespeichersysteme und 3 GWh flüssigkeitsgekühlte Energiespeichersysteme.
Was für ein Weg ist die Energiespeicherung mit Flüssigkeitskühlung?
01 Wärmemanagement der Energiespeicherung
Aufgrund der thermischen Eigenschaften von Batterien ist das Wärmemanagement zu einem wichtigen Glied in der Industriekette der elektrochemischen Energiespeicherung geworden.Aus Sicht des Werts und Volumens der Industriekette machen die Batteriekosten etwa 55 % des Energiespeichersystems aus, PCS etwa 20 %, BMS und EMS etwa 11 % und das Wärmemanagement etwa 2 %. -4%.Der Wert des Wärmemanagements ist relativ gering, aber es spielt eine entscheidende Rolle und ist der Schlüssel zur Gewährleistung des kontinuierlichen und sicheren Betriebs des Energiespeichersystems.
Unfälle in Kraftwerken kommen häufig vor, und das thermische Durchgehen von Lithiumbatterien ist einer der Hauptgründe für Sicherheitsunfälle bei Energiespeichersystemen.Das Energiespeichersystem erzeugt viel Wärme und bietet nur begrenzten Platz zur Wärmeableitung.Bei natürlicher Belüftung ist es schwierig, die Temperatur zu kontrollieren, und die Lebensdauer und Sicherheit der Batterie kann leicht beeinträchtigt werden.Im Vergleich zum Leistungsbatteriesystem haben die Batterien des Energiespeichersystems eine höhere Leistung, mehr Menge und eine stärkere Wärmeerzeugung, und die enge Anordnung der Batterien führt zu einem begrenzten Raum für die Wärmeableitung, was eine schnelle und gleichmäßige Wärmeableitung erschwert. Dadurch kann es leicht zu Reibung zwischen den Akkus kommen.Wärmestau und übermäßige Betriebstemperaturunterschiede führen zu häufigen Sicherheitsunfällen des Energiespeichersystems, die letztendlich die Lebensdauer und Sicherheit der Batterie beeinträchtigen.
Prozess des thermischen Durchgehens von Li-Ionen-Batterien
Das Wärmemanagement ist der Schlüssel zur Gewährleistung des kontinuierlichen und sicheren Betriebs von Energiespeichersystemen.Im Idealfall kann das Wärmemanagementdesign die Temperatur im Energiespeichersystem im optimalen Temperaturbereich (10–35 °C) für den Lithiumbatteriebetrieb regeln und die Temperaturgleichmäßigkeit im Batteriepaket gewährleisten, wodurch der Batterielebensdauerverlust oder die Wärmeableitung reduziert werden .Es besteht die Gefahr eines Kontrollverlusts.
Derzeit sind Luftkühlung und Flüssigkeitskühlung die gängigsten technischen Wege des Energiespeicher-Wärmemanagements.Die Wege der Energiespeicher-Wärmemanagementtechnologie sind hauptsächlich in Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung, Wärmerohrkühlung und Phasenwechselkühlung unterteilt, wobei die Wärmerohr- und Phasenwechselkühlungstechnologien noch nicht ausgereift sind.
1. Luftkühlung
Die Batterietemperatur wird durch Gaskonvektion gesenkt.Es bietet die Vorteile einer einfachen Struktur, einer einfachen Wartung und niedriger Kosten, aber die Wärmeableitungseffizienz, die Wärmeableitungsgeschwindigkeit und die Temperaturgleichmäßigkeit sind schlecht.Geeignet für Anlässe mit geringer Wärmeentwicklung.
2. Flüssigkeitskühlung
Die Batterietemperatur wird durch Flüssigkeitskonvektion gesenkt.Die Wärmeableitungseffizienz, die Wärmeableitungsgeschwindigkeit und die Temperaturgleichmäßigkeit sind gut, aber die Kosten sind hoch und es besteht die Gefahr des Austretens von Kühlflüssigkeit.Es eignet sich für Situationen, in denen der Akku eine hohe Energiedichte, eine schnelle Lade- und Entladegeschwindigkeit und große Änderungen der Umgebungstemperatur aufweist.
3. Wärmerohr und Phasenwechsel
Die Wärmeableitung der Batterie erfolgt durch die Verdampfung und Wärmeaufnahme des Mediums im Wärmerohr sowie die Phasenumwandlung des Materials.
Unter anderem leitet die Flüssigkeitskühlungstechnologie Wärme direkt durch Flüssigkeitskonvektion ab, wodurch eine präzise Temperaturregelung der Batterie realisiert und eine gleichmäßige Kühlung gewährleistet werden kann.Im Gegensatz dazu sind die Kosten der Luftkühlungstechnologie geringer, aber die Wärmeableitungseffizienz ist nicht hoch und es ist unmöglich, eine präzise Temperaturregelung der Batterie zu erreichen.Daher ist in Szenarien mit geringer Leistung immer noch die Luftkühlung die Hauptströmung, während in Szenarien mit mittlerer und hoher Leistung die Flüssigkeitskühlungstechnologie eine dominierende Stellung einnimmt.Das Flüssigkeitskühlsystem bietet die Vorteile einer großen spezifischen Wärmekapazität und einer schnellen Abkühlung, wodurch die Temperatur der Batterie effektiver gesteuert werden kann und dadurch ein stabiler Betrieb der Energiespeicherbatterie gewährleistet wird.
02 Markt für Energiespeicher mit Flüssigkeitskühlung
Der inländische Energiespeichermarkt boomt, und nachgelagerte Energiespeicherintegratoren und Batteriehersteller haben damit begonnen, frühzeitig die Energiespeicher-Flüssigkeitskühlungstechnologie einzusetzen, neue Produkte zu entwickeln und Produktiterationen mit neuen Technologien zu aktualisieren.Durch die Einbeziehung immer mehr praktischer Anwendungsprojekte entwickeln sich flüssigkeitsgekühlte Energiespeichersysteme schnell zum Mainstream-Technologieweg auf dem Markt.
Derzeit nimmt der Anteil der Flüssigkeitskühlungstechnologie in neuen Großspeicherprojekten auf der Stromerzeugungs-/Netzseite rapide zu, wie beispielsweise das Demonstrationsprojekt für ein gemeinsames 100-MW/200-MWh-Energiespeicherkraftwerk der Ningxia Power Investment Ningdong Base, Gansu Linze Bei einem 100-MW/400-MWh-Kraftwerksprojekt mit gemeinsamer Energiespeicherung usw. wird Flüssigkeitskühlungs-Temperaturregelungstechnologie zum Einsatz kommen.Und die Anwendung in tatsächlichen Projekten nimmt allmählich zu.So wurde beispielsweise kürzlich das Energiespeicherkraftwerk Southern Power Grid Meizhou Baohu im Landkreis Wuhua, Stadt Meizhou, Provinz Guangdong, offiziell in Betrieb genommen.Dies ist auch das weltweit erste flüssigkeitsgekühlte Tauchkraftwerk zur Energiespeicherung.Zum ersten Mal tauchte die China Southern Grid Energy Storage Company die Batterie direkt in das Kühlmittel in der Kabine ein, um eine direkte, schnelle und ausreichende Kühlung und Abkühlung der Batterie zu erreichen und sicherzustellen, dass die Batterie im optimalen Temperaturbereich arbeitet.
Große Energiekonzerne haben mit Ausschreibungen für flüssigkeitsgekühlte Energiespeichersysteme begonnen.Statistiken zufolge haben die China National Nuclear Corporation, PetroChina, die National Energy Group, die Huadian Group und andere Unternehmen Beschaffungsprojekte für flüssigkeitsgekühlte Energiespeichersysteme durchgeführt.Der Umfang des flüssigkeitsgekühlten Systems beträgt etwa 5,4 GWh und der Kaufpreis pro Einheit liegt zwischen 1,42 Yuan/Wh und 1,61 Yuan/Wh.
Laut öffentlicher Informationsstatistik sind Kehua Data Energy, Sungrow Power, Yiwei Lithium Energy, Cairi Energy, Xingyun Times, HyperStrong, Haichen Energy Storage, Zhongtian Technology, Shanghai Electric Guoxuan, Trina Energy Storage und Ashi Dutzende Hersteller, darunter Te und Shenghong , folgte dem Trend der Flüssigkeitskühlung.Bei allen neuen Produkten handelt es sich um Flüssigkeitskühlungstechnologie, die verschiedene Szenarien abdeckt, wie z. B. Stromnetzebene, Industrie und Gewerbe sowie Energiespeicherung für Haushalte.
Für Hersteller von Temperaturkontrollgeräten spiegelt sich ihre zentrale Wettbewerbsfähigkeit in den Möglichkeiten zur individuellen Anpassung sowie in der langjährigen Erfahrung und dem technischen Aufbau von Wärmemanagementlösungen wider.GGII geht davon aus, dass sich die Marktverteilung mittel- und langfristig auf Unternehmen mit ausgereifteren, kundenspezifischen Designs, besseren, nicht standardmäßigen Designs und kosteneffektiveren Produkten konzentrieren wird.Daher wird sich die zentrale Wettbewerbsfähigkeit der Hersteller von Temperaturkontrollgeräten in der Anpassungsfähigkeit und der Ansammlung langfristiger Erfahrungen, insbesondere bei Wärmemanagementlösungen, widerspiegeln.
03 Zukünftiges Potenzial der Energiespeicherung mit Flüssigkeitskühlung
Die Explosion des Energiespeichermarktes wird weitergehen.Um den Verbrauch neuer Energie effektiv zu fördern, wird die Einführung großer und leistungsstarker Energiespeicherkraftwerke beschleunigt.Als wichtiger Teil des Energiespeichersystems wird das Wärmemanagementsystem von der Erhöhung der installierten Kapazität der Energiespeicher profitieren.Der Umfang des Marktes für Energiespeicher-Temperaturregelung könnte weiter wachsen.
Laut Statistik werden Chinas neue Energiespeicherprojekte im Jahr 2022 7,3 GW/15,9 GWh erreichen und die kumulierte installierte Kapazität wird 13,1 GW/27,1 GWh erreichen.In Kombination mit der Planungssituation verschiedener Regionen wird geschätzt, dass die kumulierte installierte Kapazität der heimischen Energiespeicherung bis Ende 2025 voraussichtlich fast 80 GW erreichen wird.Laut der Analyse des Advanced Industry Research Institute (GGII) wird der Wert der inländischen Energiespeicher-Temperaturregelungslieferungen im Jahr 2025 16,5 Milliarden Yuan erreichen. Mit der Erhöhung der Energiespeicherkapazität und der Lade-Entlade-Rate steigt der Anteil von mittel und hoch -Stromspeicherprodukte mit Flüssigkeitskühlung werden zunehmen.Es wird erwartet, dass sich die Flüssigkeitskühlung schrittweise verbessert und in Zukunft zur Mainstream-Lösung wird, und die Durchdringungsrate der Flüssigkeitskühlungstechnologie wird bis 2025 voraussichtlich etwa 45 % erreichen.
Prognose für Chinas Markt für Energiespeichertemperaturregelung und Flüssigkeitskühlung (100 Millionen Yuan)
Da neue Energiekraftwerke und netzunabhängige Energiespeicher in Zukunft eine größere Batteriekapazität und eine höhere Systemleistungsdichte erfordern, wird der Anteil flüssigkeitsgekühlter Energiespeicher immer größer und es wird mit Sicherheit eine führende Rolle bei der Energiespeicherung übernehmen Markt aufgrund seiner umfassenden Vorteile.Mainstream.Es wird die Begeisterung der Hersteller von Energiespeichersystemen für den kontinuierlichen Einsatz neuer Produkte und neuer Technologien wecken und die Sicherheit und wirtschaftliche Verbesserung von Energiespeichersystemen fördern.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 22.09.2023