1 Desain pendingin udara dan pembuangan panas sistem penyimpanan energi industri dan komersial

Pendinginan udara adalah penggunaan udara sebagai media pertukaran panas, penggunaan udara untuk bersirkulasi di dalam baterai, penggunaan perbedaan suhu antara modul baterai dan udara untuk perpindahan panas, umumnya dibagi menjadi pendingin udara pasif dan udara aktif. pendinginan. Faktor utama yang mempengaruhi efisiensi pendinginannya adalah mode pendinginan, desain medan aliran udara, pengaturan baterai, dan kecepatan angin saluran masuk udara.

1.1 Dimensi dan jarak
Baterai Jarak baterai merupakan faktor kunci yang mempengaruhi kinerja pendingin udara. Jarak baterai yang sesuai tidak hanya dapat meningkatkan efisiensi pendinginan udara, tetapi juga menjaga pemerataan suhu baterai. Jarak depan dan belakang serta Sudut kiri dan kanan sel yang berdekatan dalam modul baterai diubah menjadi 6 variabel independen, dan keluaran simulasi CFD yang sesuai (perbedaan suhu dan suhu maksimum) digunakan untuk melatih jaringan saraf Bayesian, dan baterai optimal pengaturan jarak diperoleh. Studi menunjukkan bahwa jarak depan dan belakang memiliki pengaruh yang lebih kecil terhadap suhu baterai dibandingkan jarak kiri dan kanan. Menambah jarak dari kiri ke kanan di area tengah unit baterai dapat meningkatkan keseragaman suhu seluruh unit baterai. Strategi pengoptimalan pasokan udara paralel yang mengurangi jarak di sekitar sel yang lebih dingin dengan meningkatkan jarak antar sel yang lebih hangat. Efisiensi sistem pendingin udara dioptimalkan. Di bawah daya pemanasan konstan, suhu maksimum baterai berkurang 0,8K dan perbedaan suhu maksimum berkurang 2,9K (sebesar 42%). Strategi optimasi ini mempunyai pengaruh yang signifikan dalam mengendalikan perbedaan suhu. Di bawah laju pemanasan tidak stabil, perbedaan suhu maksimum selama pelepasan 4 C dan 5 C berkurang masing-masing sebesar 39% dan 37% (1,5 dan 1,8 K), dan baik suhu maksimum maupun perbedaan suhu maksimum berkurang. Pengaruh jarak baterai dan panjang saluran masuk yang berbeda dalam sistem wadah penyimpanan berpendingin udara dipelajari. Kondisi simulasi debit arus 1 C, dan suhu lingkungan serta suhu gas masuk adalah 25 dan 15 ℃. Pengaruh jarak modul baterai 10, 20, 30 mm dan panjang saluran masuk udara 80, 130, 180 mm terhadap suhu sistem dibandingkan. Hasilnya ditunjukkan pada Tabel 2, efek terbaik dicapai ketika jarak 20 mm dan panjang saluran masuk udara 80 mm. Terlihat bahwa peningkatan jarak baterai dapat berperan dalam optimalisasi sistem dalam rentang tertentu, dan efeknya menjadi lebih baik dengan memperpendek panjang saluran masuk udara.

1.2 Desain sistem dan strategi manajemen termal

Tujuan dari desain sistem dan strategi manajemen termal adalah untuk mengontrol suhu modul baterai secara tepat waktu dan efektif, sehingga baterai dapat bekerja di lingkungan yang sesuai. Penelitian yang ada terutama mencakup perancangan strategi pengendalian, jenis medan aliran udara dan optimalisasi kecepatan angin masuk udara, untuk menjamin efisiensi sistem manajemen termal.
(1) Strategi pengendalian sistem

Bertujuan untuk manajemen termal sistem penyimpanan energi kontainer megawatt, dirancang serangkaian strategi pengendalian suhu sistem penyimpanan energi termasuk AC dan kipas angin. Sistem akan mengontrol pengoperasian dan mematikan AC dan kipas sesuai dengan suhu baterai dan suhu lingkungan secara real-time. Bila suhu sekitar lebih rendah dari 12°C, AC akan memanaskan baterai, dan bila suhu lebih tinggi dari 28°C, AC akan mendinginkan baterai. Ketika BTMS mendeteksi bahwa suhu BBU lebih tinggi dari 33°C, kipas BBU mulai bekerja secara mandiri. Ketika suhu BBU lebih rendah dari 31°C, kipas BBU berhenti bekerja. Data menunjukkan bahwa suhu pengoperasian baterai dijaga di bawah 40 ℃ dan konsistensi suhu baik dalam kondisi laju daya rendah. Sistem manajemen termal multi-outlet dirancang untuk modul baterai 5×5, yang berbeda dari tata letak outlet in-one sebelumnya, dan kinerja pembuangan panasnya lebih efektif. Dalam penelitian ini, 1 saluran masuk udara terletak di tengah atas, dan 4 saluran keluar udara terletak di pojok kanan bawah keempat sisinya, yang memiliki efek pendinginan terbaik. Dibandingkan dengan model aslinya, suhu maksimum, perbedaan suhu maksimum, suhu rata-rata, dan deviasi standar suhu berkurang masing-masing sebesar 16,4%, 48,7%, 10,5% dan 43,1%. Ketika baterai dikosongkan pada suhu 3°C, suhu modul baterai dapat dijaga di bawah 40°C dengan menyediakan kecepatan masuk udara minimal 2 m/s, yang dapat dilihat bahwa strategi tersebut memastikan baterai juga dapat bekerja dengan baik. dalam kondisi tingkat bunga yang besar.

9 jenis diagram desain bidang aliran udara

Bidang suhu wadah penyimpanan di bawah struktur yang berbeda

Perbedaan suhu dan suhu maksimum baterai di bawah bidang aliran udara yang berbeda

(2) Desain tata letak sistem
Dalam sistem pendingin udara, dengan memilih pola aliran yang tepat, efisiensi pendinginan dapat lebih ditingkatkan. Pengaruh medan aliran udara yang berbeda terhadap suhu modul baterai dipelajari. Diketahui bahwa suhu fluida akan naik secara berurutan selama proses aliran ketika menggunakan pasokan udara serial, yang mengakibatkan perbedaan suhu yang besar antara kedua sisi baterai. Pasokan udara paralel berbentuk baji (tipe Z) dapat secara efektif memastikan konsistensi suhu baterai. Perbedaan suhu dan suhu maksimum baterai dalam paket baterai di bawah 9 desain medan aliran yang berbeda dengan kecepatan udara dan efisiensi pembuangan panas yang sama dipelajari, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Hasil Tabel 3 menunjukkan bahwa efek pendinginan medan aliran No.3 adalah yang terburuk, dan Tmax dan ΔTmax masing-masing adalah 329,33 K dan 8,22 K. Tmax terendah (324,91 K) dan ΔTmax terendah (2,09K) masing-masing muncul pada tanggal 9 dan 7. Terlihat bahwa posisi inlet dan outlet mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap pola konveksi, dan jalur aliran yang berbeda menyebabkan distribusi udara yang berbeda. Semakin tinggi kecepatan udara di kedua sisi baterai, semakin baik efek pendinginannya, semakin dekat kecepatan udara di setiap saluran, dan semakin baik konsistensi suhu baterai.

(3) Kecepatan angin masuk udara

Kecepatan angin sangat penting untuk sistem pendingin udara, kecepatan angin yang wajar dapat meningkatkan kinerja pendinginan sistem, sekaligus memastikan konsumsi energi yang rendah. Kinerja pendinginan BTMS pada kecepatan angin masuk yang berbeda dipelajari. BTMS dengan AC, bila suhu lingkungan > 20 ° C, suhu udara masuk 20 ° C, bila suhu lingkungan sama dengan 20 ° C, penggunaan udara sekitar pendingin langsung. Penelitian menunjukkan bahwa pada suhu sekitar 30 ℃ dan 50 ℃, perbedaan suhu rata-rata dan suhu maksimum baterai dalam satu siklus penuh menurun seiring dengan meningkatnya kecepatan angin. Seperti terlihat pada Tabel 4, ketika kecepatan angin sama dengan 1 m/s, baterai dapat mempertahankan suhu yang wajar, dan kecepatan angin terus meningkat, namun manfaatnya secara bertahap akan berkurang, dan konsumsi energi akan meningkat. Oleh karena itu, pemilihan kecepatan angin dalam penerapan praktis harus seimbang antara keduanya. Studi ini juga menemukan bahwa peningkatan kecepatan angin dapat mengurangi suhu pengoperasian dan perbedaan suhu maksimum baterai, serta memperlambat laju kehilangan kapasitas baterai.

Suhu akhir siklus pada kecepatan angin yang berbeda