储能液冷技术发展情况

锂电池储能系统的冷却方式，关系到系统的安全，成本和效率等多个方面，目前主要的冷却方式有自然冷却、强制风冷和液冷三种方式

锂电池储能系统的冷却方式，关系到系统的安全，成本和效率等多个方面，目前主要的冷却方式有自然冷却、强制风冷和液冷三种方式，分别应用在不同的场合，在大型集装箱储能规模化应用中，液冷储能系统受到较多关注。那么，各种冷却方式应该如何选择，需要综合考虑系统的安全、效率、经济性等各方面。

一、自然冷却

自然冷却是利用金属材料的高导热性来带走热量，并将热量散发到空气中的冷却方式。即在没有特定风速要求的情况下自然对流，使用的散热片是铜铝板材、铝挤压件、机加工或合金铸件。

二、强制风冷

强制对流用于散热，是在有特别风速要求的情况下，风速可通过专用或系统级的风扇实现对流。配置风扇散热器、高密度齿片组件以及换热器可产生对冲或者交叉气流环境，实现加速带走热量提高散热效率。风冷还可以配合流体相变散热技术来使用，流体相变一般采用封闭铜热管，通过沸点低的液体快速循环蒸发和冷凝来进行散热。如果产品有高密度和空间限制的情况下，在散热器中集成了热管可进一步提高散热能力。

三、液冷技术

液冷应用是指使用在热源处安装的液冷冷却板（也叫水冷散热板），配合热交换器和换热泵，以流体循环方式散热。一般情况下，液冷技术应用在强制对流或相变系统不能达到散热效果热能量密度极高的环境中。

在储能系统中，目前小功率的系统，如充电宝、手机、手提电脑等，一般采用自然散热的方式，中功率系统，如便携式电源、户用储能系统、UPS，工业中小型集装储能等，一般采用强制风冷的方式；电动汽车储能系统，一般采用液冷技术。目前中大型储能系统，也开始采用液冷技术。

储能系统主要指电池储能系统，一般是由电池系统、PCS系统、BMS系统、监控系统等组成。其中电池系统由电池单体经过串并联组成，按照目前常见的40尺2.5MWh风冷储能集装箱计算，大约需要120Ah的电芯6510个，280Ah的电芯2790个，数千个电芯堆放在一起工作，而储能系统充放电效率约为90\%左右，运行时会产生大量的热量，这些热量需要及时散发出去，否则会影响电池寿命甚至出现热失控进而带来火灾风险。

目前储能领域温控技术主要包含风冷和液冷两种。风冷散热技术是从空调延伸过来的，液冷技术则是从电动汽车借鉴而来。风冷散热通过风扇将电芯产生的热量带到外部，液冷散热通过冷却液对流换热，可以对每一个电芯进行精准温度管理。储能系统最早普遍采用风冷技术，因为该技术结构简单、技术成熟、成本低廉，可实现快速交付部署，但风冷系统体积较大，受外部环境影响较大，在系统安全、效率和经济性方面存在不少难题，液冷储能的出现正好解决了上述难题。

储能液冷系统原理

液冷系统，是当前动力电池热管理的热门研究方向，利用冷却液热容量大且通过循环可以带走电池系统多余热量的性能，实现电池包的最佳工作温度条件。液冷统的基本组成包括：液冷板，液冷机组（加热器选配），液冷管路（包括温度传感器、阀门），高低压线束；冷却液（乙二醇水溶液）等。

电池包的冷却回路一般都采用并联回路，减少电池包之间的温差；电池包一般都是采用大的电池箱（30-50KWh/Pack)，提高系统集成度，降低成本；液冷机组布置有分布式和集中式两种。分布式采用一簇或两簇配置一台液冷机组，一般用于单个户外柜；集中式采用一个集装箱系统配置一台或2台液冷机组。

储能液冷系统主要优势度

（1）更安全，随着储能项目建设规模的不断增大，电池单体容量和系统能量密度都随之提高，即使采用大容量电芯，建设百兆瓦的储能项目仍然需要十几万甚至几十万个电芯组合在一起，这将会产生更大的热量，对储能系统温控管理也提出更高要求。液冷储能技术含量高，通过冷却液对流直接对电芯散热，方式可控，不受外界条件影响，而且散热效率高，对温度的控制更精确。由于空气比热容、对流换热系数小等因素，电池风冷技术换热效率低，电池发热量增大，会导致电池温度过高，存在热失控风险；液冷方案可以依靠大流量的载冷介质来强制电池包散热和实现电池模块之间的热量重新分配，可以快速抑制热失控持续恶化，降低失控风险。

（2）更经济，储能系统集成设计除了安全，还要考虑到全生命周期的运行维护，液冷储能系统经济性更优。储能系统运行产热大且散热不均，除危及电池储能系统安全外，还会影响电池寿命。通过簇级控制器和智能温控均衡控制技术，储能液冷系统可通过管道的设置和液体流量的设置，使得电芯的温度更均匀。为了达到相同的电池平均温度，风冷需要比液冷高2-3倍的能耗。相同功耗下电池包的最高温度，风冷比液冷要高3-5摄氏度，液冷的功耗更低。

（3）更适合长时储能，从2021年到现在，全国各地陆续出台了多项储能配比的相关政策，其中涉及到两个指标，一个是功率占比，一个是储能时长，功率占比从5\%到30\%不等，储能时长从1h到4h不等。4h电池储能系统如果继续采用风冷散热技术，虽然其结构简单、成本较低，直接通过风扇将电芯产生的热量带到外部，但存在换热系数低、冷却速度较慢、需要大面积的散热通道等弊端，其面积将非常巨大。液冷技术具有导热率高、散热更均匀、能耗较低、占地面积少等优势，液冷储能系统集装箱解决方案，散热效率高，相较于传统风冷集装箱，功率密度提升100\%，节省占地面积40\%以上，更适合大规模和长时储能场景应用。

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