Будучи основным оборудованием системы накопления энергии, преобразователь энергии является важным инструментом для преобразования энергии, управления энергией, обеспечения стабильности сети, повышения энергоэффективности и т. д. По мере того, как силовой блок преобразователя энергии движется в сторону высокой интеграции и высокой эффективности, развитие частоты и большой емкости предъявляет все более высокие требования к рассеиванию тепла.

1-Изменения в требованиях к охлаждению

l В соответствии с увеличенными размерами кабины постоянного тока мощность преобразователя продолжает расти, а эффективная технология отвода тепла обеспечивает надежность оборудования.

По мере того, как емкость ячеек хранения энергии становится все больше и больше, емкость систем хранения энергии также одновременно расширяется. В начале 2023 года стандартная емкость 20-футовой одноэлементной батареи на рынке составляла всего 3,35 МВт·ч. Во второй половине года многие компании, производящие аккумуляторные батареи, выпустили продукты для хранения энергии емкостью 310+ А·ч, а емкость 20-футовой одноэлементной батареи также была увеличена до 5 МВт·ч. Однако менее чем через полгода после обновления модели 5 МВт·ч некоторые ведущие системы хранения энергии выпустили системы емкостью 6 МВт·ч и 8 МВт·ч. Согласно общему опыту, преобразователь хранения энергии настроен на 1,2-кратную емкость нагрузки. Емкость одного блока системы хранения энергии емкостью 5 МВт·ч должна быть больше 2,5 МВт. Высокая мощность требует более эффективной технологии охлаждения для обеспечения стабильной работы оборудования при устойчивых высоких нагрузках.

Итеративная эволюция схемы топологии интеграции системы накопления энергии

l Применение технологии постоянного тока высокого напряжения требует от устройств более высокого уровня выдерживаемого напряжения и прочности изоляции, а рассеивание тепла силовыми устройствами является значительным.

Для того чтобы соответствовать системе хранения энергии большой емкости, технология постоянного тока высокого напряжения стала технической тенденцией. За счет повышения уровня напряжения можно достичь энергосбережения, эффективности и повышения производительности. Повышение напряжения до 1500 В произошло из фотоэлектричества, и теперь фотоэлектричество участвует в хранении энергии. Однако высоковольтная эволюция PCS хранения энергии еще должна пройти долгий путь, и некоторые производители начали оптимизировать и довести ее до 2000 В. Применение технологии постоянного тока высокого напряжения заставляет силовые электронные устройства в преобразователях хранения энергии иметь более высокие уровни выдерживаемого напряжения и более высокую прочность изоляции для адаптации к высоковольтным рабочим средам. В высоковольтных средах конструкция рассеивания тепла силовых устройств становится более важной. Температура pn-перехода силовых устройств, как правило, не может превышать 125 °C, а температура корпуса корпуса не превышает 85 °C.

l Сетевые системы хранения энергии требуют сложных алгоритмов управления, схемных решений и преобразователей энергии с высокой плотностью мощности.

В отличие от основных характеристик источников тока в системах накопления энергии, формирующих сетку, системы накопления энергии, формирующие сетку, по сути, являются источниками напряжения, которые могут внутренне устанавливать параметры напряжения для вывода стабильного напряжения и частоты. Поэтому требуется, чтобы преобразователи, формирующие сетку, имитировали характеристики синхронных генераторов, обеспечивая поддержку напряжения и частоты для повышения стабильности энергосистемы. Эта стратегия управления требует, чтобы преобразователи обладали более высокой плотностью мощности и более сложными алгоритмами управления, а также более производительными силовыми устройствами и более сложными конструкциями схем для реализации стратегии управления. Эффективное управление теплом, выделяемым высокой плотностью мощности и сложными стратегиями управления, при одновременном уменьшении размера и стоимости системы охлаждения без ущерба для производительности, стало новой задачей в тепловом проектировании.

2- Сравнение распространенных решений охлаждения

За последние годы решения по охлаждению инверторов накопителей энергии претерпели существенные изменения, что в основном выразилось в переходе от традиционного воздушного охлаждения к технологии жидкостного охлаждения.

l Решение для воздушного охлаждения

Воздушное охлаждение — это форма контроля температуры, используемая на ранней стадии преобразователей накопления энергии. Оно использует воздух в качестве среды и рассеивает тепло через вентиляторы и радиаторы. Решение воздушного охлаждения повышает эффективность рассеивания тепла за счет постоянного снижения потребления энергии, оптимизации структуры и улучшения материалов рассеивания тепла. На уровне мощности 2,5 МВт воздушное охлаждение все еще может соответствовать требованиям.

l Жидкостное охлаждающее решение

Поскольку плотность мощности и плотность энергии систем хранения энергии продолжают расти, PCS с жидкостным охлаждением использует охлаждающую жидкость с высокой теплопроводностью в качестве среды. Охлаждающая жидкость приводится в действие водяным насосом для циркуляции в холодной пластине и не подвержена влиянию таких факторов, как высота и давление воздуха. Система жидкостного охлаждения имеет более эффективную эффективность рассеивания тепла, чем система воздушного охлаждения. Решение жидкостного охлаждения имеет более высокую степень соответствия и начало изучаться и популяризироваться в последние один или два года.

В дополнение к решению для хранения энергии с полным жидкостным охлаждением некоторые производители выпустили машины для прямого охлаждения хранения энергии, которые используют прямое охлаждение с изменением фазы и не имеют циркуляции воды. Решения для прямого охлаждения также входят в область хранения энергии.

Мы будем регулярно обновлять технологии и информацию о тепловых проектах и оптимизации, и делиться этой информацией с вами для справки. Благодарим вас за интерес к компании Walmate.