储能系统热管理与安全设计探讨

2023年8月29日，由OFweek维科网和维科网储能联合举办的“OFweek 2023(第三届)储能技术与应用高峰论坛在深圳成功举办。

本次论坛的主题是“帮助双碳、储存和赢得未来”。论坛聚集了储能行业众多专家和优秀企业高层，与全国各地的储能精英齐聚鹏城，讨论新储能行业的发展现状和挑战，探讨储能系统的热管理和安全，分析光存储集成的数字可行性，分享储热技术及其在电池热管理领域的应用成果，展望碳酸锂价格回归理性，钠离子电池的储能应用前景，努力促进储能行业的高质量、快速发展，为我国实现“双碳”目标做出贡献。

瑞浦兰钧储能部技术经理罗斌在论坛上发表了题为《储能系统热管理与安全设计探讨》的精彩演讲。

罗斌介绍说，储能电池的温度会影响电池的循环寿命和日历寿命，极端温度可能会导致锂分析和热失控。此外，电池温度还会限制电池的功率和容量，可能无法满足储能系统的功率需求。因此，储能系统的热管理尤为重要，以实现储能电池充放电的更高倍率，提高经济效益，确保储能安全。

储能热管理系统由冷却系统、加热系统、保温系统、热扩散保护系统等组成，确保电池在使用条件下处于合理的温度范围。目前，储能热管理技术主要包括风冷和液冷。

风冷主要分为两种类型：自然冷却是利用自然风压、空气温差、空气密度差，但自然冷却效率低，容器或预制箱空间小，空气循环不便，难以满足温度控制要求；工业空调和风扇强制冷却，通过压缩机和制冷剂的协同作用，可控制室内温度低于外部环境温度，实现内外温度逆差。

液冷系统主要包括电池散热板、配水管道和制冷/供液系统。低温冷却液流经电池系统与电池之间的热交换后，再流回热交换器与低温制冷剂进行热交换，从而将电池产生的热量带出电池系统。

储能电池热管理的开发过程包括热管理参数设置和概念方案开发、热管理方案设计、工作条件模拟分析、匹配系统要求等步骤。为了开发可靠的储能热管理系统，一维模拟、三维模拟等模拟开发工具尤为关键。

三维模拟是指基于真实的三维模型简化模型后划分网格的分析方法，基于动量、能量和质量守恒方程，将流场的控制方程组分散到一系列网格节点，并要求其离散值解。可视化的结果。

一维仿真是基于质感的概念，根据传热路径进行一维建模，用理论公式和性能曲线进行计算。

两种模拟开发工具相辅相成。一维模拟为三维模拟提供热量、优化策略等数据；三维模拟为一维模拟提供系统热阻和电池温度，以校准1D模型；减少一维模拟的模拟误差。两者结合建立联合模拟模型后，可以在各种瞬态或循环条件下快速获得模拟结果，大大提高了模拟效率。

罗斌进一步指出，储能电池的安全组成主要包括四个方面：机械安全E/E安全，热安全，化学安全。

其中，罗斌详细介绍了电池模块火灾的原因，包括高温烟气点燃结构件或线束、高温可燃烟气空气燃烧、高温物体电解质燃烧、电弧点燃可燃气体/液体。在电池安全预警方面，电池热管理参数/外部使用条件（电流）和电池温度计算法与BMS相结合，使BMS能够预测储能电池的温度，智能控制热管理。

最后，罗斌介绍了瑞浦兰钧和公司的储能产品。

瑞浦兰军成立于2017年，注册资本21.6亿元，2022年销售额120亿元，目前正在冲刺IPO。根据计划，公司将在2027年超过1000亿元，并在全球动力电池企业排名前四。

在储能产品方面，公司的A16风冷储能系统与冷暖(温差2℃)相同、Y52液冷储能系统具有温度控制一致、三级结构、升级扩容、多重防火、高密度集成、系统安全、长期服务(1万个标准循环)等优点。