EN
Обеспечьте беспрецедентное тепловое управление для повышения надежности работы во всей сети
Важность равномерности температуры (±1,5 °C) для обеспечения стабильного управления частотой
Жидкостное охлаждение оптимально поддерживает температуру контейнеров для хранения аккумуляторов в пределах ±1,5 °C. Такой уровень температурной стабильности критически важен для обеспечения быстрого и точного реагирования аккумуляторов на изменения частоты. При отсутствии равномерного температурного контроля аккумуляторы становятся вялыми, а их эффективность быстро снижается. Как показала практика, такие системы способны поддерживать частоту сети в диапазоне ±0,1 Гц даже при резких колебаниях нагрузки. В отличие от них, воздушные системы охлаждения почти всегда демонстрируют температурный перепад в 5 °C, что, наряду с другими факторами, приводит к проблемам с регулированием частоты и оказывает влияние на выходную реактивную мощность. Испытания по стандарту UL 9540A показывают, что правильное тепловое управление снижает количество частотных проблем на 40 % по сравнению с системами воздушного охлаждения. В крупномасштабных сетевых применениях для источников возобновляемой энергии достижение такого уровня тепловой однородности необходимо для предотвращения более серьёзных системных сбоев.
Случай из практики: проект AES Alamitos мощностью 400 МВт·ч — коэффициент готовности 99,2 % при использовании контейнеров для хранения энергии с жидкостным охлаждением
Проект AES Alamitos мощностью 400 МВт·ч достиг годовой доступности на уровне 99,2 % благодаря контейнерам для хранения энергии с жидкостным охлаждением. Такой уровень доступности демонстрирует высокую эффективность теплового проектирования и эксплуатационную устойчивость всей системы. В течение полного года данная конфигурация находилась в рабочем состоянии и была законтрактована в сеть, включая периоды непрерывной разрядки, сдвига нагрузки и длительных сроков эксплуатации. Кроме того, эта конфигурация была законтрактована для предоставления активного регулирования частоты и балансировки нагрузки в указанный период. Как этого удалось достичь? Интегрированная система жидкостного охлаждения эффективно устранила тепловые проблемы, характерные для других систем, и поддерживала стабильную оптимальную температуру для каждой отдельной аккумуляторной ячейки. В результате количество незапланированных технических обслуживаний и тепловых проблем сократилось на 50 %. Данная конфигурация позволила получить дополнительный доход от услуг быстрого реагирования (вспомогательных услуг) в течение эксплуатационного периода проекта, а также снизить эксплуатационные и технические расходы (O&M). Этот проект служит ещё одним подтверждением и жизнеспособным решением быстро растущей потребности в контейнерах с жидкостным охлаждением для крупномасштабных проектов накопления энергии.
Повышенная безопасность за счет дополнительного интегрированного предотвращения теплового разгона
Данные испытаний по стандарту UL 9540A: почему 78 % аварийных ситуаций с системами хранения аккумуляторной энергии (BESS) вызваны надежными «горячими точками» в воздушно-охлаждаемых системах
Согласно испытаниям по стандарту UL 9540A, неравномерный нагрев является наиболее серьёзной угрозой безопасности в крупномасштабных системах аккумуляторных энергонакопителей. Наиболее значительные трудности, с которыми мы сталкиваемся, обусловлены вышеупомянутыми «горячими точками» в системах воздушного охлаждения. Когда воздух, циркулирующий в таких системах, охлаждается между аккумуляторными блоками менее чем на 15 °C, некоторые аккумуляторы охлаждаются значительно ниже их безопасной рабочей температуры, что ускоряет их деградацию. Это быстро приводит к существенному дисбалансу электрического сопротивления и повышает вероятность теплового разгона при циклах зарядки с высоким уровнем заряда. Как только достигается состояние теплового разгона, тепло стремительно распространяется на соседние элементы, поскольку вышеупомянутая система охлаждения не обеспечивает достаточного отвода тепла, а в окружающем воздухе присутствует избыточное количество кислорода, поддерживающего горение. Всего за несколько минут незначительная проблема может перерасти в полностью развившийся пожар.
Диэлектрическая охлаждающая жидкость + детекция пожара в реальном времени: сокращение времени распространения пожара на 67 %
При совместном использовании с погружным диэлектрическим охлаждением многодатчиковая прогнозная аналитика может сократить время распространения теплового разгона до 67 %. Специальная непроводящая охлаждающая жидкость поглощает тепло в 3,5 раза эффективнее, чем воздух, а также блокирует кислород и физически изолирует неисправные элементы друг от друга. Системы мониторинга в реальном времени способны выявлять ранние признаки неисправности, такие как незначительные изменения напряжения, резкое повышение концентрации CO₂ и локальное повышение температуры. Как только система обнаруживает эти явления, она может автономно изолировать затронутые модули всего за несколько секунд. Это означает, что вместо борьбы с проблемами, способными распространиться на другие контейнеры, неисправности локализуются непосредственно в месте их возникновения. В ходе полевых испытаний среднее время реакции сократилось с 8 минут до 2,5 минут. Такое улучшение временных показателей значительно повышает степень локализации инцидентов, а также увеличивает безопасность персонала, потенциально подвергающегося опасным условиям.
Более длительный срок службы и более низкие эксплуатационные и ремонтные затраты благодаря точному охлаждению
Эталон DOE за 2023 г.: срок службы 15–20 лет по сравнению с 10–12 годами для систем воздушного охлаждения
Например, в Отчете о показателях эффективности систем хранения энергии (BESS), опубликованном Министерством энергетики США за 2023 год, при описании точного жидкостного охлаждения литий-ионных аккумуляторов указывается необходимость внедрения механизмов охлаждения, обеспечивающих поддержание температуры в пределах примерно ±1,5 °C. Это позволяет снизить интенсивную потерю ёмкости, характерную для систем воздушного охлаждения. В результате аккумуляторы обеспечивают более длительный срок службы в циклах зарядки-разрядки. Вместо типичного срока эксплуатации в 10–12 лет при использовании традиционных систем охлаждения аккумуляторы способны работать 15–20 лет, сохраняя более 80 % своей первоначальной ёмкости. В целом, увеличение количества циклов перезарядки означает, что замена аккумуляторов потребуется в три раза реже. Такое снижение частоты замены аккумуляторов приводит к уменьшению затрат на каждую замену. Анализ совокупной стоимости владения (TCO), проведённый Институтом Понемона, показывает, что в долгосрочной перспективе компании смогут сэкономить около 740 000 долларов США на каждые 100 мегаватт-часов ёмкости накопления энергии.
Горячая замена модулей в контейнерах для хранения аккумуляторов сокращает простои на 92%
Контейнеры для хранения разработаны таким образом, чтобы технические специалисты могли выполнять замену модулей аккумуляторных батарей непосредственно на месте. Это означает, что вся система может оставаться в рабочем состоянии во время замены модулей, а время, затрачиваемое на техническое обслуживание, значительно сокращается. В ходе тестовой программы ERCOT за 2023 год было подтверждено, что использование модулей позволяет в среднем сократить ежемесячное время простоя с 14,5 часов до чуть более 1 часа. В сочетании с некоторыми инструментами прогнозирования состояния системы коэффициент её готовности к работе может быть доведён почти до 99 %, а трудозатраты на эксплуатацию и техническое обслуживание — сокращены примерно на 60 %. Другим важным преимуществом данной модульной конструкции является простота интеграции дополнительных модулей в систему. Модульные решения на основе аккумуляторных батарей разработаны так, чтобы их можно было интегрировать в существующие системы без необходимости перемещения или переустройства фундаментов, электропроводки или систем охлаждения. Это значительно снижает потребность в дорогостоящей модернизации и позволяет развернуть новые установки намного быстрее по сравнению с традиционными решениями.
Экономичные и компактные масштабируемые решения для хранения энергии в условиях высокой плотности застройки
Контейнеры для хранения энергии с жидкостным охлаждением обеспечивают примерно на 40 % большую ёмкость хранения на кубический метр по сравнению с контейнерами с воздушным охлаждением и, следовательно, являются более экономичным решением для плотно застроенных городских районов — например, городских электроподстанций и промышленных объектов, а также автономных микросетей, где стоимость земли чрезвычайно высока. При плотной упаковке свыше 1 МВт на аккумуляторный блок системы с воздушным охлаждением подвержены риску возникновения «горячих точек» и снижения срока службы уплотнённых сборок. Контейнеры для аккумуляторов с жидкостным охлаждением распределяют охлаждающую жидкость даже при упаковке мощностью свыше 1 МВт на контейнер, что способствует выравниванию температурных перепадов и позволяет размещать аккумуляторы вертикально и с меньшими межэлементными зазорами. Модульные контейнеры также позволяют сократить сроки и затраты за счёт минимизации объёмов монтажных работ на месте. По сравнению с другими конструкциями контейнеров системы с воздушным охлаждением могут быть развернуты в 3 раза быстрее.
Часто задаваемые вопросы
Почему жидкостное охлаждение является более оптимальным, чем воздушное, для аккумуляторов?
Для аккумуляторов воздушное охлаждение часто приводит к большим перепадам температуры и неравномерному охлаждению. Это вызывает снижение эксплуатационных характеристик, сокращение срока службы аккумуляторов, а также повышает потребность в техническом обслуживании или замене. Жидкостное охлаждение позволяет избежать этих проблем, обеспечивая и поддерживая стабильную температуру.
Почему точное охлаждение выгодно для аккумуляторов?
Точное охлаждение предотвращает превышение аккумуляторами оптимального температурного диапазона, что продлевает их срок службы и помогает сохранять полезную ёмкость. Таким образом, срок службы аккумуляторов с жидкостным охлаждением составляет 20 лет, тогда как у аккумуляторов с воздушным охлаждением он составляет лишь 10–12 лет.
Какова важность предотвращения теплового разгона с точки зрения безопасности аккумуляторов?
Смягчение теплового разгона играет важную роль в обеспечении безопасности аккумуляторов, поскольку оно ограничивает быстрое распространение тепла и огня в аккумуляторных системах. Комплексные системы диэлектрического охлаждения и активного обнаружения пожара сокращают время распространения тепла и снижают ущерб.