ऊर्जा भंडारण थर्मल प्रबंधन के लिए नया समाधान क्या है?

 जैसे-जैसे स्वच्छ ऊर्जा का अनुपात धीरे-धीरे बढ़ा है, ऊर्जा भंडारण बिजली उत्पादन, बिजली ग्रिड और बिजली व्यवस्था के उपयोगकर्ता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। उच्च ऊर्जा घनत्व, लचीले अनुप्रयोग और तीव्र प्रतिक्रिया के लाभों के कारण ऊर्जा भंडारण तेजी से विकसित हो रहा है।

CNESA के आंकड़ों के अनुसार, 2021 के अंत तक, वैश्विक विद्युत ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं का संचयी स्थापित पैमाना 209.4GW है, और नए ऊर्जा भंडारण का संचयी स्थापित पैमाना 25.4GW है। 90 प्रतिशत से अधिक और 23.1GW की बाजार हिस्सेदारी के साथ सोडियम आयन बैटरी बाजार पर हावी है। चीन में परिचालन में लगाई गई विद्युत ऊर्जा भंडारण परियोजनाओं का संचयी स्थापित पैमाना 46.1GW है, जो कुल वैश्विक बाजार आकार का 22 प्रतिशत है। नई ऊर्जा भंडारण का संचयी स्थापित पैमाना 5.73GW तक पहुँचता है। लिथियम-आयन बैटरी नए ऊर्जा भंडारण का मुख्यधारा प्रौद्योगिकी मार्ग है, जो 5.14GW का 89.7 प्रतिशत है।

इलेक्ट्रोकेमिकल ऊर्जा भंडारण के मुख्य घटक के रूप में, बैटरी में थर्मल भगोड़ा का एक बड़ा जोखिम होता है। सुरक्षा की दृष्टि से ऊर्जा भंडारण का तापीय प्रबंधन अत्यंत महत्वपूर्ण है।

  1. विद्युत रासायनिक ऊर्जा भंडारण प्रणाली में थर्मल प्रबंधन

थर्मल प्रबंधन इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी स्टोरेज सिस्टम का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है, इलेक्ट्रोकेमिकल एनर्जी स्टोरेज की औद्योगिक श्रृंखला को तीन भागों में बांटा गया है: अपस्ट्रीम इक्विपमेंट सप्लायर, मिडस्ट्रीम इंटीग्रेटर और डाउनस्ट्रीम एप्लिकेशन एंड।

अपस्ट्रीम उपकरणों में बैटरी पैक, ऊर्जा भंडारण इन्वर्टर (पीसीएस), बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस), ऊर्जा प्रबंधन प्रणाली (ईएमएस), थर्मल प्रबंधन और अन्य उपकरण शामिल हैं; मिडस्ट्रीम लिंक का मूल सिस्टम इंटीग्रेशन प्लस ईपीसी है; डाउनस्ट्रीम परिदृश्यों को पावर सप्लाई साइड, पावर ग्रिड साइड और यूजर साइड में विभाजित किया गया है।

ऊर्जा भंडारण उद्योग श्रृंखला में अधिकांश उद्यम 1-2 खंडों में शामिल हैं, जबकि कुछ उद्यम बैटरी से लेकर सिस्टम एकीकरण और यहां तक ​​कि ईपीसी तक की पूरी प्रक्रिया में शामिल हैं।

2011 से 2021 तक, वैश्विक स्तर पर कुल 32 ऊर्जा भंडारण पावर स्टेशन में आग और विस्फोट दुर्घटनाएँ हुईं। जनवरी से मई 2022 तक, विश्व स्तर पर 10 से अधिक ऊर्जा भंडारण आग दुर्घटनाएँ हुईं। चीन में बैटरी ऊर्जा भंडारण स्टेशनों के तेजी से विकास के साथ, बैटरी और पीसीएस की गुणवत्ता की समस्याओं या सिस्टम इंटीग्रेटर्स के असमान निर्माण प्रदर्शन के कारण, बैटरी ऊर्जा भंडारण के संभावित आग के खतरे गंभीर हैं और आग दुर्घटनाएं अक्सर होती हैं।

16 अप्रैल, 2021 को बीजिंग गुओक्सुआन फूवेई एनर्जी स्टोरेज पावर स्टेशन में आग और विस्फोट हुआ। जांच के अनुसार, आग का कारण LFP बैटरी में आंतरिक शॉर्ट सर्किट था, जिससे बैटरी नियंत्रण से बाहर हो गई और आग लग गई। उसी वर्ष जुलाई में, ऑस्ट्रेलिया में "विक्टोरिया बिग बैटरी" परियोजना, जो टेस्ला के मेगापैक ऊर्जा भंडारण प्रणाली से लैस है, परीक्षण के दौरान शीतलन प्रणाली के रिसाव के कारण बैटरी डिब्बे में आग लग गई।

बैटरी थर्मल भगोड़ा आग दुर्घटनाओं का मुख्य कारण है।

बैटरी थर्मल भगोड़ा आंतरिक शॉर्ट सर्किट या बाहरी शॉर्ट सर्किट को संदर्भित करता है, जो कम समय में बैटरी द्वारा बड़ी मात्रा में गर्मी उत्पन्न करता है, सकारात्मक और नकारात्मक सक्रिय पदार्थों और इलेक्ट्रोलाइट अपघटन की प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है, जिससे बड़ी मात्रा में गर्म और दहनशील उत्पन्न होता है। गैस, जिसके परिणामस्वरूप बैटरी में आग या विस्फोट होता है।

लगातार आग लगने की घटनाएं उजागर करती हैं कि ऊर्जा भंडारण बिजली स्टेशनों के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए थर्मल प्रबंधन एक आवश्यक घटक बन गया है।

  2. थर्मल समाधान

वर्तमान में, ऊर्जा भंडारण थर्मल प्रबंधन के अपेक्षाकृत परिपक्व थर्मल समाधान एयर कूलिंग और लिक्विड कूलिंग हैं, जिनमें से वर्तमान ऊर्जा भंडारण प्रणाली में एयर कूलिंग मुख्यधारा है, और भविष्य में तरल शीतलन योजना की पारगम्यता में वृद्धि जारी रहने की उम्मीद है। .

थर्मल प्रबंधन ऊर्जा भंडारण प्रणाली का मूल बन जाता है, और एयर कूलिंग और लिक्विड कूलिंग वर्तमान में परिपक्व प्रौद्योगिकियां हैं। ऊर्जा भंडारण थर्मल प्रबंधन की शीतलन विधियों में मुख्य रूप से निम्नलिखित तीन शीतलन प्रौद्योगिकियां शामिल हैं: वायु शीतलन (वायु शीतलन), तरल शीतलन और चरण परिवर्तन शीतलन, और ताप पाइप शीतलन।

  हवा ठंडी करना

वर्तमान में, एयर कूलिंग तकनीक का उपयोग मुख्य रूप से कम ऊर्जा घनत्व वाले कंटेनर ऊर्जा भंडारण प्रणाली और संचार बेस स्टेशन ऊर्जा भंडारण प्रणाली में किया जाता है। एक ओर, वायु शीतलन प्रणाली संरचना में सरल, सुरक्षित और विश्वसनीय और लागू करने में आसान है; दूसरी ओर, क्योंकि ऊर्जा भंडारण प्रणाली ऊर्जा घनत्व और स्थान के संदर्भ में पावर बैटरी सिस्टम के रूप में प्रतिबंधात्मक नहीं है, कम परिचालन दर और गर्मी उत्पादन दर प्राप्त करने के लिए बैटरी की संख्या बढ़ाई जा सकती है।

तरल शीतलन

तरल शीतलन तकनीक तरल शीतलन प्लेट पर समान रूप से वितरित कंडक्टर के साथ अप्रत्यक्ष संपर्क के माध्यम से गर्मी को फैलाने के लिए पानी, या अन्य शीतलक का उपयोग करती है।

इसके फायदों में शामिल हैं:

1) गर्मी स्रोत के करीब, कुशल प्रशीतन;

2) समान क्षमता वाले कंटेनर एयर कूलिंग स्कीम की तुलना में, लिक्विड कूलिंग सिस्टम को एयर डक्ट को डिजाइन करने की आवश्यकता नहीं होती है, जो फर्श क्षेत्र के 50 प्रतिशत से अधिक को बचाता है, और भविष्य के बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण के लिए अधिक उपयुक्त है। 100 मेगावाट या उससे अधिक का पावर स्टेशन;

3) एयर-कूलिंग सिस्टम की तुलना में, विफलता दर कम है क्योंकि प्रशंसकों और अन्य यांत्रिक घटकों का उपयोग कम हो जाता है;

4) तरल शीतलन का कम शोर, सिस्टम की बिजली की खपत को बचाने और पर्यावरण के अनुकूल।

  चरण परिवर्तन शीतलन

चरण परिवर्तन शीतलन एक शीतलन विधि है जो गर्मी को अवशोषित करने के लिए चरण परिवर्तन सामग्री का उपयोग करती है।

चरण परिवर्तन सामग्री की पसंद का बैटरी के ताप अपव्यय प्रभाव पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है। जब चयनित चरण परिवर्तन सामग्री की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता बड़ी होती है और ऊष्मा अंतरण गुणांक अधिक होता है, तो समान परिस्थितियों में शीतलन प्रभाव बेहतर होता है, अन्यथा शीतलन प्रभाव खराब होता है।

चरण परिवर्तन शीतलन में कॉम्पैक्ट संरचना, कम संपर्क थर्मल प्रतिरोध, अच्छा शीतलन प्रभाव के फायदे हैं, लेकिन चरण परिवर्तन सामग्री में ही गर्मी अपव्यय क्षमता नहीं होती है, अवशोषित गर्मी को तरल शीतलन प्रणाली, वायु शीतलन प्रणाली आदि पर भरोसा करने की आवश्यकता होती है। या चरण परिवर्तन सामग्री गर्मी को अवशोषित करना जारी नहीं रख सकती है।

इसके अलावा, चरण परिवर्तन सामग्री जगह लेती है और बहुत अधिक खर्च होती है।

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