Terwijl energieopslagcellen op weg zijn naar grote capaciteit en energieopslagsystemen richting het 5MWh+-tijdperk gaan, zijn grotere schaal en hogere energiedichtheid de ontwikkelingstrend van systeemintegratie geworden. Bovendien worden de toepassingsscenario’s complexer en diverser, wat hogere eisen stelt aan de levensduur, veiligheid, kosten en andere factoren van energieopslagsystemen. Al deze factoren bevorderen de voortdurende iteratieve evolutie van belangrijke technologieën voor energieopslagcomponenten, waaronder cellen, PCS, BMS, EMS, enz.
Als interface tussen het batterij-energieopslagsysteem en het elektriciteitsnet is de energieopslagomvormer een kernonderdeel van het energieopslagsysteem. Hij speelt een cruciale rol bij het verbeteren van de operationele efficiëntie van het systeem en het garanderen van systeemstabiliteit en betrouwbaarheid.
Met de snelle groei van de wereldwijd geïnstalleerde capaciteit voor hernieuwbare energie verkent de energieopslagindustrie een bredere marktruimte. Chinese energieopslagbedrijven worden echter geplaagd door een ernstige ‘involutie’. Als ze willen doorbreken, kunnen ze alleen vertrouwen op kernconcurrentievermogen, zoals technologische producten. Hiervan zijn hoge veiligheid, lage kosten en hoge efficiëntie de drempels die niet kunnen worden vermeden bij de upgrade van energieopslagtechnologie.
Van de diverse technische routes is vloeistofkoeling, die is toegepast op batterijen, een van de vertegenwoordigers van de iteratie van energieopslagtechnologie in de afgelopen twee jaar. Volgens gegevens neemt de toepassing van vloeistofkoeling in energieopslagbatterijen geleidelijk toe en zal de marktpenetratie in 2023 ongeveer 25% bedragen, een aanzienlijke stijging ten opzichte van de 12% in 2021.
"In het hele energieopslagsysteem zijn de kosten van batterijen goed voor ongeveer 50%, en PCS voor ongeveer 15%. Batterijtechnologie heeft een grote impact op het iteratieplan van PCS." Een PCS-fabrikant verklaarde dat de technische ontwikkelingsrichtingen van PCS en batterijen in principe hetzelfde zijn, en hetzelfde geldt voor vloeistofkoelingstechnologie.
Er wordt gemeld dat PCS die gebruik maken van vloeistofkoeling een hogere vermogensdichtheid, betere prestatie-indicatoren en een beter aanpassingsvermogen aan de omgeving van het product kunnen opleveren.
Vergeleken met de traditionele luchtgekoelde PCS heeft de vloeistofgekoelde PCS duidelijke verschillen in koelmedium, systeemstructuur, warmtedissipatie-efficiëntie en andere aspecten.
Luchtgekoeld PCS gebruikt lucht als koelmedium. Via ventilatoren en andere apparatuur wordt lucht door PCS-componenten geblazen om de warmte naar het geprefabriceerde luchtkanaal van de cabine af te voeren, waarna het airconditioningsysteem in de geprefabriceerde cabine de warmte afvoert. Het voordeel is dat de systeemstructuur relatief eenvoudig is en de initiële installatiekosten laag zijn, maar in termen van warmteafvoerefficiëntie zijn luchtgekoelde PCS duidelijk zwak.
"De keuze tussen vloeistofkoeling en luchtkoeling voor energieopslag-PCS is eigenlijk een balans tussen stroom- en warmteafvoervereisten." Zeng Chunbao, vice-president van Kehua Digital Energy en algemeen directeur van het technologiecentrum, heeft er ooit op gewezen dat luchtkoeling bij een vermogensniveau van 2,5 MW feitelijk de limiet voor warmteafvoer heeft bereikt.
Vanuit dit perspectief gebruikt vloeistofgekoeld PCS koelmiddel met een hoge thermische geleidbaarheid als medium. Het antivriesmiddel wordt aangedreven door een waterpomp die in de vloeistofkoelplaat circuleert, waardoor het directer in contact kan komen met PCS-componenten, waardoor een hogere warmteafvoerefficiëntie wordt bereikt.
Tegelijkertijd heeft het vloeistofkoelsysteem, omdat het koelmiddel een hogere warmteoverdrachtscoëfficiënt en specifieke warmtecapaciteit heeft en niet wordt beïnvloed door factoren zoals hoogte en luchtdruk, een sterkere warmtedissipatiecapaciteit dan het luchtkoelsysteem en is het meer geschikt voor grootschalige energieopslagprojecten met een hoge energiedichtheid.
Hoewel de initiële kosten van luchtgekoelde PCS qua kosten lager zijn, is de efficiëntie van de warmteafvoer beperkt. Om de juiste temperatuur te behouden, is het noodzakelijk om het aantal en het vermogen van de ventilatoren te vergroten, maar dit zal het energieverbruik en de bedrijfskosten verhogen. Vloeistofkoelsystemen hebben een hogere efficiëntie van de warmteafvoer en een lager energieverbruik, waardoor de totale kosten gedurende de hele levenscyclus kunnen worden verlaagd.
Bovendien maakt vloeistofgekoelde PCS, in termen van energiedichtheid, in vergelijking met luchtgekoelde PCS gebruik van thermische convectie om de temperatuur van elektrische apparatuur te verlagen. Het heeft een complexere en compactere structuur, vereist geen inzet van warmtedissipatiekanalen met een groot oppervlak, beslaat een relatief klein oppervlak en kan de ruimte efficiënter gebruiken, waardoor de energiedichtheid en de algehele efficiëntie van energieopslagcentrales worden verbeterd.
Vloeistofgekoelde PCS trekken steeds meer de aandacht van bedrijven. Volgens onvolledige statistieken van China Energy Storage Network hebben veel bedrijven hun productlijnen uitgebreid naar de vloeistofgekoelde PCS-sector, zijn ze aanverwante producten aan het ontwikkelen of hebben ze deze al gelanceerd, en hebben ze zelfs verklaard dat ze massaproductie hebben bereikt.
Voor de vloeistofgekoelde PCS-producten van sommige bedrijven blijkt dat in de productintroducties van verschillende fabrikanten, verschillende specificaties en verschillende toepassingsscenario's, naast opvallende woorden als veiligheid, kosten, efficiëntie en levensduur, stil modus, een groot temperatuurbereik en extreme werkomstandigheden zijn ook vaak hoogtepunten van productpromotie geworden. Vanuit dit oogpunt kan de vloeistofgekoelde PCS-oplossing met meerdere voordelen meer ontwikkelingsruimte krijgen naarmate de frequentie van oproepen van energieopslagsystemen in de toekomst toeneemt.
Zoals bijna alle nieuwe technologieroutes in de vroege stadia van hun groei, heeft vloeistofgekoelde PCS echter ook verschillende reacties gekregen.
Sommige bedrijven hebben er ook op gewezen dat vloeistofgekoelde PCS zich vanuit het perspectief van praktische toepassing nog in de conceptuele fase bevindt en dat er nog maar heel weinig producten daadwerkelijk in gebruik zijn genomen.
Guo Xiangji zei directer dat hoewel de vloeistofkoelingstechnologie uitstekende warmteafvoerprestaties heeft, de compressor veel elektriciteit verbruikt en de koelmachine ingewikkeld is om te onderhouden. Bovendien zijn het potentiële lekkageprobleem van het vloeistofkoelsysteem en de slechte temperatuuruniformiteit van enkelfasige warmtedissipatie ontmoedigend.
Als vloeistofgekoelde PCS nog weinig ervaring heeft met praktische toepassingen en tijd nodig heeft om te worden aangescherpt, zal de opkomst van een nieuwe technologieroute een nog grotere uitdaging zijn voor vloeistofgekoelde PCS, die zich in de beginfase van ontwikkeling bevindt.
Vanuit een klein perspectief naar het geheel kijken. Terwijl de energieopslagindustrie hot blijft, zullen technologische iteraties en innovaties doorgaan, en kunnen de technologische oplossingen voor warmtedissipatie die op PCS worden toegepast nog steeds worden bijgewerkt. Wie er uiteindelijk zal winnen, zal nog steeds afhankelijk zijn van de markt.
Wat betreft de vloeistofgekoelde PCS die momenteel wordt getest, zijn er positieve meningen dat deze in veel scenario's zeer concurrerend is vanuit het perspectief van de uitgebreide kosten van de gehele levenscyclus. Of het een van de mainstream-toepassingen zal worden, valt echter nog te bezien.