ما هي حزمة تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل؟

في تقنيات الطاقة الجديدة وتخزين الطاقة العالمية سريعة التطور اليوم، أصبحت أنظمة تخزين طاقة البطاريات تدريجيًا عنصرًا رئيسيًا في تحويل هيكل الطاقة.

من بين العديد من تقنيات تخزين الطاقة، أصبحت حزم تخزين طاقة البطاريات المبردة بالسائل هي الخيار السائد لمحطات توليد الطاقة واسعة النطاق لتخزين الطاقة وأنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتطبيقات عالية الأداء نظرًا لسلامتها العالية واستقرارها العالي وعمرها الطويل. إذًا، ما هي بالضبط حزمة تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل؟ ما هي مميزاتها مقارنة بطرق تخزين الطاقة التقليدية المبردة بالهواء؟ كيف يعمل؟ ستوفر هذه المقالة مقدمة شاملة لحزم تخزين طاقة البطاريات السائلة.

1. المفاهيم الأساسية لل حزم تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل

حزمة تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل عبارة عن جهاز تخزين طاقة يستخدم تقنية التبريد السائل للتحكم في درجة حرارة البطارية. وتستخدم بطاريات الليثيوم (مثل بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد) كوحدة طاقة أساسية، حيث تقوم بدمج وتعبئة وحدات بطارية متعددة. يتدفق سائل التبريد المنتشر عبر خطوط الأنابيب لإزالة الحرارة بشكل موحد من البطارية، وبالتالي الحفاظ على تشغيل البطارية ضمن نطاق درجة حرارة مستقر وآمن.

تولد أنظمة تخزين الطاقة الكبيرة حرارة كبيرة أثناء الشحن والتفريغ. يمكن أن تؤدي درجة الحرارة المفرطة إلى تسريع تدهور البطارية وتقليل الكفاءة وحتى تشكل مخاطر على السلامة. تحافظ أنظمة التبريد السائلة، من خلال التبادل الحراري الفعال، على البطارية ضمن نطاق درجة حرارة التشغيل الأمثل، مما يؤدي إلى تشغيل أكثر أمانًا وأطول أمدًا وأداء أعلى.

تتكون حزمة تخزين الطاقة المبردة بالسائل عادةً من أربعة أجزاء رئيسية:
وحدة البطارية: تتكون من خلايا متعددة متصلة على التوالي وبالتوازي، وهي قلب الطاقة لحزمة التخزين.
لوحة/أنبوب التبريد: يدور سائل التبريد داخل لوحة التبريد، وينقل الحرارة من البطارية من خلال التوصيل الحراري.
نظام الإدارة الحرارية: يشمل مضخة التبريد، والمبادل الحراري، والصمامات، وأجهزة استشعار درجة الحرارة، المسؤولة عن تدوير السائل والتحكم في درجة الحرارة والتدفق.
نظام إدارة البطارية (BMS): يراقب جهد البطارية والتيار ودرجة الحرارة في الوقت الفعلي ويعمل جنبًا إلى جنب مع نظام الإدارة الحرارية لضمان التشغيل الآمن للنظام بأكمله.
تعمل هذه الهياكل معًا بشكل وثيق لتشكل نظامًا مستقرًا وفعالًا للتحكم في درجة الحرارة.

مبدأ العمل لحزم تخزين الطاقة المبردة بالسائل
جوهر نظام التبريد السائل هو "الإدارة الحرارية لتدوير السائل". سير العمل الخاص بها هو كما يلي:
(1) تولد البطارية الحرارة أثناء التشغيل؛
(2) يتم توصيل لوحة التبريد السائلة بوحدة البطارية، حيث تقوم بتوصيل الحرارة إلى المبرد من خلال المادة المعدنية الموصلة للحرارة؛
(3) يتدفق سائل التبريد تحت محرك المضخة، ويحمل الحرارة إلى المبادل الحراري؛
(4) يقوم المبادل الحراري بتبديد الحرارة (تبادلها مع الهواء أو نظام التبريد)؛
(5) يعود السائل المبرد إلى لوحة التبريد السائلة، لتبدأ دورة جديدة.

من خلال هذه الدورة المستمرة، يتم التحكم بدقة في درجة حرارة البطارية ضمن نطاق مثالي، عادةً ما يتراوح بين 20 درجة مئوية إلى 35 درجة مئوية.

2. مزايا ومميزات حزمة تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل

(1) التحكم الدقيق والموحد في درجة الحرارة
بالمقارنة مع أنظمة تبريد الهواء ذات الاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة وتبديد الحرارة غير المتساوي، يمكن للتبريد السائل التحكم في اختلاف درجة حرارة البطارية في حدود 3 درجات مئوية، مما يقلل بشكل كبير من خطر الهروب الحراري.

(2) تحسين عمر البطارية والأداء
تعمل درجة الحرارة المستقرة على إبطاء تقادم البطارية بشكل فعال، مما يزيد من عمر البطارية بنسبة 20% إلى 40%، مع تحسين كفاءة الشحن والتفريغ أيضًا.

(3) تعزيز السلامة بشكل كبير
يمكن لأنظمة التبريد السائلة أن تبدد الحرارة بسرعة عندما تكون درجة حرارة البطارية غير طبيعية، وتعمل في نفس الوقت جنبًا إلى جنب مع نظام إدارة المباني للحماية، مما يجعلها مناسبة لمشاريع تخزين الطاقة واسعة النطاق.

(4) دعم كثافة الطاقة العالية والتطبيقات واسعة النطاق
يتمتع التبريد السائل بقدرات قوية على تبديد الحرارة، مما يدعم تشغيل أنظمة تخزين الطاقة ذات الطاقة العالية والواسعة النطاق، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لتخزين الطاقة الصناعية والتجارية، وحلاقة ذروة الشبكة، وسيناريوهات تكامل تخزين الطاقة الكهروضوئية.

مجالات تطبيق حزم تخزين الطاقة المبردة بالسائل
تخترق تكنولوجيا التبريد السائل بسرعة سيناريوهات تخزين الطاقة المختلفة، بما في ذلك:
محطات تخزين الطاقة على نطاق واسع على جانب الشبكة (تنظيم التردد، وحلقة الذروة، وملء الوادي)
أنظمة تخزين الطاقة التجارية والصناعية (تقليل تكاليف الكهرباء وتحسين استقرار إمدادات الطاقة)
أنظمة متكاملة لتخزين الطاقة الكهروضوئية وتخزين طاقة الرياح
الطاقة الاحتياطية لمراكز البيانات ومحطات الاتصالات
محطات تبديل بطاريات السيارات الكهربائية ومحطات الشحن.
إن استقرارها وأمانها العالي يجعلها عنصرًا مهمًا في المستقبل الرقمي والذكي للطاقة.

حزم تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل هي منتجات لتخزين الطاقة تستخدم دوران السائل لتبديد الحرارة، مما يحقق تشغيلًا فعالاً وآمنًا ومستقرًا. وبفضل سلامتها العالية وعمرها الطويل وأدائها العالي، أصبحت واحدة من أهم حلول تخزين الطاقة في صناعة الطاقة الجديدة.

3. لماذا يختار المزيد والمزيد من المصنعين حلول تخزين الطاقة المبردة بالسائل؟

مع النمو السريع لصناعة الطاقة الجديدة والتوسع المستمر في سيناريوهات تطبيقات تخزين الطاقة، أصبحت سلامة البطارية وكفاءة النظام وعمره تدريجيًا الاهتمامات الأساسية لهذه الصناعة. خاصة في تطبيقات الطاقة العالية وكثافة الطاقة العالية مثل محطات تخزين الطاقة واسعة النطاق وتخزين الطاقة الصناعية والتجارية وتكامل تخزين الطاقة الكهروضوئية، لم تعد حلول تخزين الطاقة التقليدية المبردة بالهواء قادرة على تلبية متطلبات الأداء الأعلى. ونتيجة لذلك، ظهرت حلول تخزين الطاقة المبردة بالسائل بسرعة وأصبحت الاختيار السائد للعديد من الشركات المصنعة لمعدات تخزين الطاقة. فلماذا يختار المزيد والمزيد من الشركات المصنعة حلول تخزين الطاقة المبردة بالسوائل؟ ما هي محركات المنطق والتكنولوجيا وراء هذا؟

(1) تحدد أهمية الإدارة الحرارية الحد الأعلى للسلامة في نظام تخزين الطاقة
البطاريات الأكثر استخدامًا في محطات توليد الطاقة لتخزين الطاقة هي بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد وبطاريات الليثيوم الثلاثية. يقوم هذان النوعان من البطاريات بتوليد الحرارة بشكل مستمر أثناء الشحن والتفريغ. إذا لم يتم تبديد الحرارة في الوقت المناسب، فسوف يؤدي ذلك إلى:
ارتفاع مستمر في درجة حرارة البطارية
زيادة المقاومة الداخلية
خلل في التوازن في التفاعلات الكيميائية
تقصير عمر البطارية
والأخطر من ذلك أنه قد يتسبب في انفلات حراري أو حتى حادث يتعلق بالسلامة.

يعتمد تبريد الهواء على تدفق الهواء للتبريد، لكن الهواء يتمتع بموصلية حرارية منخفضة للغاية وقدرة محدودة على تبديد الحرارة، خاصة في حجرات تخزين الطاقة ذات البطاريات المكدسة بكثافة، حيث لا تتبدد الحرارة بسهولة. وعندما يصل النظام إلى مستوى الميجاواط، فإن الضغط على الإدارة الحرارية سوف يتضاعف.

في المقابل، يستخدم التبريد السائل سائل التبريد للاتصال مباشرة بوحدات البطارية لنقل الحرارة، ويكون معدل تبديد الحرارة أسرع بعشرات المرات من الهواء. ولذلك، يدرك المزيد والمزيد من الشركات المصنعة أن الإدارة الحرارية أصبحت شريان الحياة لأنظمة تخزين الطاقة، وأن التبريد السائل هو حل أكثر كفاءة وموثوقية.

(2) التبريد السائل يجعل أنظمة تخزين الطاقة واسعة النطاق أكثر أمانًا
تتوسع صناعة تخزين الطاقة بسرعة، وكثيرًا ما يتم ربط محطات الطاقة الكبيرة بالشبكة، مما يفرض متطلبات أعلى على السلامة. تتمتع أنظمة تبريد الهواء بقدرات ضعيفة على معادلة درجة الحرارة، مما يؤدي غالبًا إلى اختلافات كبيرة في درجات الحرارة بين الوحدات وارتفاع درجة الحرارة الموضعي. بالنسبة لتخزين الطاقة ذات السعة الكبيرة، يمثل هذا خطرًا محتملاً على السلامة.
توفر تقنية التبريد السائل المزايا التالية:
فرق أقل في درجة الحرارة: يمكن للتبريد السائل التحكم بشكل ثابت في فرق درجة حرارة الخلية ضمن 3 درجات مئوية، وهو أعلى بكثير من فرق درجة الحرارة الذي يتراوح بين 8 و15 درجة مئوية في أنظمة تبريد الهواء. يؤدي اتساق درجة الحرارة المرتفعة إلى تدهور أكثر انتظامًا في البطارية وزيادة الأمان.
استجابة أسرع للتحكم في درجة الحرارة: عندما ترتفع درجة حرارة البطارية بشكل غير طبيعي، يمكن للتبريد السائل إزالة الحرارة بسرعة، مما يمنع تراكم الحرارة الزائدة الموضعية.
يدعم مراقبة سلامة دورة الحياة الكاملة: يرتبط نظام التبريد السائل بنظام BMS (نظام إدارة البطارية) لتحقيق: مراقبة درجة الحرارة في الوقت الفعلي، والضبط التلقائي لتدفق سائل التبريد، والإنذار المبكر بالأخطاء. هذه كلها قدرات دقيقة للتحكم في درجة الحرارة لا تستطيع الأنظمة المبردة بالهواء تحقيقها.

ولذلك، فإن محلول التبريد السائل، مع أمانه العالي وتوحيد درجة الحرارة بشكل أفضل، أصبح بطبيعة الحال الخيار المفضل لمشاريع تخزين الطاقة واسعة النطاق.

(3) تحسين عمر البطارية وتقليل تكاليف دورة حياة تخزين الطاقة
تمثل تكاليف البطارية أكثر من 50% من التكلفة الإجمالية لنظام تخزين الطاقة، ويحدد العمر الافتراضي بشكل مباشر الجدوى الاقتصادية للنظام.

مشاكل المحاليل المبردة بالهواء: تؤدي الاختلافات الكبيرة في درجات الحرارة إلى تدهور غير متناسق للخلايا، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الصيانة والاستبدال. مزايا التبريد السائل: توحيد درجة الحرارة العالية، مما يجعل معدل التحلل لكل خلية أكثر اتساقًا، ويطيل عمر البطارية بنسبة 20% إلى 40%. يقلل من فشل وحدة البطارية المبكر، مما يقلل من صعوبة الصيانة وتكرارها.

عندما يصل حجم أنظمة تخزين الطاقة إلى مستوى MWh أو GWh، فإن ميزة التكلفة الناتجة عن طول العمر تكون كبيرة. ولهذا السبب أصبح المصنعون أكثر استعدادًا لاستخدام تقنية التبريد السائل، التي تتمتع بعمر أطول وتكاليف لاحقة أقل.

(4) التبريد السائل أكثر ملاءمة لكثافة الطاقة العالية وأنظمة تخزين الطاقة العالية الطاقة
مع نمو الطلب على تخزين الطاقة، تتطور أجهزة تخزين الطاقة المختلفة نحو "حجم أصغر وسعة أكبر".
في ظل هذا الاتجاه، تظهر أنظمة تبريد الهواء تدريجياً عيوبها:
تصميم مجاري الهواء المعقدة
- صعوبة تغطية المساحات المضغوطة بتدفق الهواء
عدم كفاية تبديد الحرارة أثناء الشحن والتفريغ عالي الطاقة
تعتبر أنظمة التبريد السائلة مناسبة تمامًا لاتجاه التطوير هذا.
يوفر التبريد السائل العديد من المزايا: تبادل حراري عالي الكفاءة، ومساحة صغيرة، ودعم كثافة طاقة أعلى، وقابلية التطبيق على سيناريوهات التيار العالي والمعدل العالي.

لذلك، يعد التبريد السائل أكثر فائدة لتطبيقات مثل تخزين الطاقة في حاويات، وتخزين الطاقة على حامل، وتخزين طاقة محطة الطاقة، وتخزين الطاقة لمحطات تبديل بطاريات السيارات الكهربائية ومحطات الشحن. يختار المصنعون حلول التبريد السائلة إلى حد كبير لتتماشى مع اتجاه التطوير المتمثل في "الطاقة العالية والكثافة العالية والتكامل العالي" في أنظمة تخزين الطاقة.

(5) تعتبر أنظمة التبريد السائلة أكثر ذكاءً ومناسبة لتطوير تخزين الطاقة في المستقبل
تتجه صناعة تخزين الطاقة نحو الذكاء والرقمنة، وتتناسب أنظمة التبريد السائلة مع هذا الاتجاه بسلاسة.
إن إضافة أجهزة استشعار درجة الحرارة، وأجهزة استشعار التدفق، وأجهزة استشعار الضغط، ونماذج الخوارزمية إلى حلول التبريد السائل تمكن النظام من: تنظيم سرعة التبريد تلقائيًا، والتنبؤ بتغيرات درجة الحرارة بذكاء، وتحسين استهلاك الطاقة، وتحقيق المراقبة والتشخيص عن بعد.

من خلال تطبيق الذكاء الاصطناعي وإدارة صحة البطارية (BHM) ومنصات البيانات الضخمة، يمكن لأنظمة التبريد السائل تحقيق ما يلي: التحذير المبكر من الأخطاء، والضبط التلقائي لمنطقة درجة الحرارة المثالية، وحساب منحنى العمر الافتراضي، وتكاليف التشغيل المثلى. وفي المقابل، تكافح الحلول المبردة بالهواء لتحقيق مثل هذه الإدارة الذكية المحسنة؛ ولذلك فإن الاتجاه نحو الذكاء يسرع من تعميم حلول التبريد السائل.

(6) تتناقص تكلفة أنظمة التبريد السائلة بسرعة، مما يقلل من حاجز دخول الصناعة
في الأيام الأولى، كانت حلول التبريد السائل أكثر تكلفة وأكثر تعقيدًا من الناحية الهيكلية، لذلك أصبح تبريد الهواء هو الاتجاه السائد. ومع ذلك، مع النضج التكنولوجي وتوسيع نطاق سلسلة التوريد، انخفضت تكلفة أنظمة التبريد السائل بشكل كبير:
الإنتاج الموحد لألواح التبريد السائلة
نموذجية أنظمة تداول المبرد
زيادة التكامل بين أنظمة التحكم
وفورات الحجم الناتجة عن التوسع السريع في الطلب في صناعة تخزين الطاقة

في الوقت الحالي، ضاقت فجوة التكلفة بين التبريد السائل وتبريد الهواء بشكل كبير، في حين أصبحت مزايا الأداء واضحة بشكل متزايد.

لقد أصبح منطق اختيار الشركات المصنعة واضحًا: تؤدي الزيادة البسيطة في التكلفة إلى زيادة كبيرة في السلامة وعائدات العمر الافتراضي، مما يجعلها خيارًا جديرًا بالاهتمام للغاية.

4. كيف يمكن لحزمة البطارية المبردة بالسائل تحقيق الكفاءة العالية والسلامة؟

في صناعة تخزين الطاقة والطاقة الجديدة سريعة التطور اليوم، أصبحت سلامة وكفاءة أنظمة البطاريات محور التركيز الأساسي لهذه الصناعة. سواء أكان الأمر يتعلق بمحطات تخزين الطاقة على نطاق واسع على جانب الشبكة، أو أنظمة تخزين الطاقة الصناعية والتجارية، أو محطات شحن وتبديل المركبات الكهربائية ومعدات الطاقة الخارجية، فإن حزمة البطاريات المستقرة والفعالة والموثوقة أمر ضروري. وقد ظهرت حزم البطاريات المبردة بالسائل بسرعة في هذا السياق، لتصبح الحل السائد للتحكم في درجة حرارة تخزين الطاقة. إذًا، كيف يمكن للبطارية المبردة بالسائل أن تحقق الكفاءة العالية والسلامة؟

(1) القيمة الأساسية لحزمة البطارية المبردة بالسائل: التحكم في درجة الحرارة يحدد الأداء والسلامة
تولد البطاريات كمية كبيرة من الحرارة أثناء الشحن والتفريغ. إذا لم يكن من الممكن تبديد هذه الحرارة في الوقت المناسب، فلن يؤدي ذلك إلى تقليل الكفاءة فحسب، بل قد يسبب أيضًا مخاطر على السلامة. وتظهر بيانات الصناعة أن أكثر من 80% من حالات فشل البطاريات ترتبط بدرجات الحرارة المنفلتة، في حين أن أنظمة تبريد الهواء التقليدية، بسبب ضعف التوصيل الحراري للهواء، غير قادرة على تلبية متطلبات تبديد الحرارة للتطبيقات ذات كثافة الطاقة العالية.

تعمل حزم البطاريات المبردة بالسوائل على إزالة الحرارة من البطارية مباشرة من خلال سائل التبريد المنتشر، مما يوفر إمكانات تبادل حراري أقوى بعشرات المرات من الأنظمة المبردة بالهواء، وبالتالي الحفاظ على درجة حرارة تشغيل مستقرة ومتوازنة للبطارية. تعتبر القدرة على التحكم في درجة الحرارة هذه هي الأساس لتحقيق "سلامة عالية الكفاءة".

(2) كيف يمكن لمجموعة البطارية المبردة بالسائل تحقيق تبديد فعال للحرارة؟
يمكن تلخيص مبدأ تصميم نظام التبريد السائل في أربع كلمات: نقل الحرارة السريع. هيكلها الأساسي يشمل:

لوحة تبريد سائلة على اتصال وثيق بوحدة البطارية: قنوات التبريد في لوحة تبريد السائل قريبة من البطارية، وتمتص الحرارة بسرعة من خلال التوصيل الحراري العالي للمادة المعدنية.

يعمل دوران سائل التبريد على إزالة الحرارة: تعمل المضخة الدائرية على تشغيل تدفق سائل التبريد، وتنقل الحرارة من البطارية إلى المبادل الحراري.

تبديد الحرارة بكفاءة بواسطة المبادل الحراري: يقوم المبادل الحراري بتبديد الحرارة بشكل أكبر من خلال الهواء أو السائل، مما يسمح لسائل التبريد بالتبريد مرة أخرى.

نظام ذكي للتحكم في درجة الحرارة: تقوم مستشعرات درجة الحرارة ونظام التحكم بمراقبة درجة حرارة البطارية في الوقت الفعلي وضبط معدل تدفق سائل التبريد وسرعته تلقائيًا. من خلال آلية الحلقة المغلقة هذه المتمثلة في "امتصاص الحرارة ← نقل الحرارة ← تبديد الحرارة ← الدوران"، يضمن نظام التبريد السائل أن تعمل البطارية دائمًا ضمن نطاق درجة الحرارة الأمثل (عادةً 20-35 درجة مئوية)، مما يضمن إخراج أداء مستقر وموثوق.

(3) كيف تعمل تقنية التبريد السائل على تحسين كفاءة البطارية؟
وينعكس تحسين الكفاءة بشكل رئيسي في ثلاثة جوانب:
تحسين استقرار درجة الحرارة يعزز كفاءة الشحن والتفريغ. يرتبط معدل التفاعل الكيميائي للبطارية ارتباطًا مباشرًا بدرجة الحرارة. تؤدي درجة الحرارة المفرطة إلى تفاعلات سريعة بشكل مفرط وزيادة المقاومة الداخلية، في حين أن درجات الحرارة المنخفضة بشكل مفرط تقلل من أداء التفريغ. يحافظ نظام التبريد السائل على البطارية ضمن نطاق الأداء الأمثل، مما يسمح بتحويل الطاقة بشكل أكثر كفاءة.

التبريد السريع يتجنب قيود الطاقة. في التطبيقات عالية الطاقة (مثل ذروة التفريغ والشحن السريع)، يحد تراكم الحرارة من إخراج البطارية. يمكن لنظام التبريد السائل أن يبدد الحرارة بسرعة، مما يسمح للبطارية بالحفاظ على خرج طاقة عالي بشكل مستمر.

يؤدي الاختلاف الصغير في درجة الحرارة إلى تحسين اتساق النظام. يمكن لنظام التبريد السائل التحكم في اختلاف درجة الحرارة بين الخلايا في حدود 3 درجات مئوية، وهو أفضل بكثير من تبريد الهواء الذي يتراوح بين 8 إلى 15 درجة مئوية. يؤدي الاتساق الأفضل إلى زيادة كفاءة النظام بشكل عام وتدهور أكثر اتساقًا.

باختصار، تحافظ مجموعات البطاريات المبردة بالسوائل على البطارية في حالة مثالية، مما يحقق استخدامًا أعلى للطاقة وإخراج أداء أكثر استقرارًا.

(4) كيف يمكن لحزم البطاريات المبردة بالسائل تحقيق مستوى أعلى من الأمان؟
بالمقارنة مع المحاليل المبردة بالهواء، تتمتع المحاليل المبردة بالسوائل بمزايا كبيرة من حيث السلامة. تشمل الأسباب الرئيسية ما يلي:

تحكم أكثر دقة في درجة الحرارة، مما يقلل من خطر الهروب الحراري.
غالبًا ما يحدث الهروب الحراري بسبب ارتفاع درجات الحرارة الموضعية، في حين يمكن للأنظمة المبردة بالسوائل إزالة الحرارة الموضعية بسرعة، مما يمنع تراكم درجات الحرارة.

نظام شامل لمراقبة درجة الحرارة.
تشتمل أنظمة التبريد السائل عادةً على ما يلي:
أجهزة استشعار درجة الحرارة متعددة النقاط
مراقبة درجة حرارة سائل التبريد
مراقبة التدفق والضغط
التكامل العميق مع نظام إدارة المباني.
وهذه تمكن النظام من تقديم إنذارات مبكرة لحالات الشذوذ في درجات الحرارة، مما يسمح باتخاذ تدابير وقائية قبل حدوث الفشل.

5. كيفية الحفاظ على نظام تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل؟

أصبحت أنظمة تخزين طاقة البطاريات المبردة بالسائل، مع أدائها الفعال والمستقر والآمن للتحكم في درجة الحرارة، هي التكنولوجيا السائدة في مشاريع تخزين الطاقة واسعة النطاق، وتخزين الطاقة الصناعية والتجارية، وتخزين الطاقة على جانب الشبكة، وأنظمة تخزين الطاقة الكهروضوئية المتكاملة. ومع ذلك، حتى مع قدرات تبديد الحرارة الممتازة للأنظمة المبردة بالسوائل، تظل الصيانة اليومية أمرًا بالغ الأهمية. لا تضمن الصيانة الجيدة التشغيل المستقر للنظام على المدى الطويل فحسب، بل تعمل أيضًا على إطالة عمر البطارية وتقليل تكاليف التشغيل والصيانة وتعزيز القيمة الإجمالية لأصول تخزين الطاقة. إذًا، كيف يمكن صيانة نظام تخزين طاقة البطارية المبرد بالسائل بشكل صحيح؟

(1) المراقبة اليومية: إبقاء النظام في حالة يمكن السيطرة عليها
جوهر تخزين الطاقة المبردة بالسائل هو نظام التحكم في درجة الحرارة، لذلك، من الضروري الحفاظ على المراقبة في الوقت الحقيقي لمعلمات النظام الرئيسية. وهذا يشمل بشكل رئيسي:
مراقبة درجة الحرارة
تحقق بانتظام من درجة حرارة وحدة البطارية
تأكد من أن الفرق في درجة حرارة الخلية يظل ضمن النطاق المسموح به (عادةً 3-5 درجة مئوية)
تحقق من وجود تدفئة موضعية أو نقاط ساخنة غير طبيعية
يرتبط استقرار درجة الحرارة ارتباطًا مباشرًا بعمر البطارية وسلامتها ويجب أن يكون أهم عنصر للفحص اليومي.

درجة حرارة سائل التبريد والضغط ومعدل التدفق
هل الفرق في درجة الحرارة في دائرة إمداد سائل التبريد طبيعي؟
هل معدل التدفق مستقر؟
هل هناك أي تقلبات غير طبيعية في الضغط؟ قد يكون التدفق غير الكافي أو الضغط المنخفض إشارة إلى انسداد الأنابيب أو التسرب أو فشل المضخة.

سجلات إنذار النظام
تحقق بانتظام من إنذارات BMS وEMS ووحدة التحكم في التبريد السائل
التعامل الفوري مع درجات الحرارة غير الطبيعية وإنذارات التدفق وأخطاء المستشعر
يعد الاكتشاف المبكر والتعامل معه من خلال مراقبة البرامج أكثر طرق الصيانة فعالية.

(2) صيانة نظام التبريد السائل: الخطوات الأساسية لضمان أداء التبريد
تركز صيانة أنظمة تخزين الطاقة المبردة بالسائل على الجوانب التالية:
صيانة واستبدال سائل التبريد
قد يؤدي استخدام سائل التبريد على المدى الطويل إلى التحلل والتلوث وتغيير التركيز. ولذلك فمن الضروري:
تحقق بانتظام من مستوى سائل التبريد
تأكد من أن تركيز سائل التبريد ونسبته يلبيان المتطلبات
استبدل سائل التبريد وفقًا لتوصيات الشركة المصنعة (عادة كل 1-2 سنة)
سيؤثر استخدام السوائل غير المتوافقة على كفاءة التبادل الحراري وقد يؤدي أيضًا إلى تآكل الأنابيب.

التحقق من وجود تسربات في نظام التبريد السائل. يمكن أن تؤدي التسريبات في نظام التبريد السائل إلى: انخفاض كفاءة التبريد؛ تباطؤ المضخة ومخاطر الدائرة القصيرة المحتملة. يلزم إجراء فحوصات منتظمة لمعالجة ما يلي: الاتصالات الفضفاضة؛ الشقوق في الأنابيب القديمة. تسرب سائل التبريد.

(3) تنظيف وفحص حالة لوحة تبريد السائل. يؤثر تراكم الترسبات الكلسية، أو الانسدادات، أو ضعف التلامس في لوحة التبريد السائلة بشكل مباشر على كفاءة تبديد الحرارة. التحقق من وجود: قنوات تدفق سائل التبريد دون عائق؛ اتصال سلس ومحكم مع وحدة البطارية؛ التآكل أو التشوه.
فحص المضخة المتداولة. تعتبر المضخة الدائرية مكون الطاقة الأساسي لنظام التبريد السائل وتتطلب فحصًا منتظمًا لمعالجة: الضوضاء غير الطبيعية؛ تدفق وضغط مستقر. الاهتزاز والتسرب. إصلاح أو استبدال إذا لزم الأمر.

(4) صيانة وحدة البطارية: مفتاح إطالة عمر البطارية. على الرغم من أن نظام التبريد السائل يقلل بشكل كبير من تدهور البطارية، إلا أن الصيانة الضرورية للوحدة لا تزال ضرورية.
التحقق من اتساق الخلية: فرق جهد الخلية الفردية؛ اتساق درجة الحرارة. اتجاه المقاومة الداخلية. إذا كان الفرق كبيرًا جدًا، فيجب إجراء المعادلة أو استبدال الوحدة. التنظيف وإزالة الغبار
يؤدي الحفاظ على نظافة حجرة البطارية إلى تقليل تلف المكونات الإلكترونية بسبب حرارة النظام والغبار.
فحص المكونات الثابتة
تأكد من أن مكونات تركيب الوحدة آمنة لمنع سوء الاتصال الناتج عن الاهتزاز.

(5) الصيانة البيئية: العوامل الخارجية التي تحدد استقرار النظام على المدى الطويل
حافظ على التهوية الجيدة في حجرة تخزين الطاقة:
على الرغم من أنه نظام مبرد بالسائل، إلا أن تدفق الهواء الكافي داخل الحجرة يقلل من ضغط تبديد الحرارة الإجمالي.
تجنب التأثيرات البيئية الشديدة:
تجنب أشعة الشمس المباشرة في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة.
تدابير التجمد مطلوبة في المناطق الباردة.
يعد تعزيز الختم والحماية ضروريًا في البيئات الرطبة أو المسببة للتآكل.

6. الأسئلة المتداولة حول حزم تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل

مع التطور السريع لصناعة الطاقة الجديدة، أصبحت أنظمة تخزين الطاقة تدريجياً مركزاً رئيسياً في هيكل الطاقة. من بين العديد من تقنيات تخزين الطاقة، أصبحت حزم تخزين طاقة البطاريات المبردة بالسائل هي الاتجاه السائد في الصناعة نظرًا لكفاءتها العالية في تبديد الحرارة، والسلامة العالية، والعمر الطويل، وملاءمتها لمشاريع تخزين الطاقة واسعة النطاق. ستجيب هذه المقالة على الأسئلة الأكثر شيوعًا من أبعاد متعددة، بما في ذلك المبادئ والأداء والتطبيقات والتركيب والصيانة والسلامة.

(1) الأسئلة الشائعة حول المفاهيم الأساسية
س1. ما هي حزمة تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل؟
حزمة تخزين طاقة البطارية المبردة بالسائل هي منتج لتخزين الطاقة يستخدم التبريد السائل لإدارة درجة حرارة البطارية. تولد البطاريات كمية كبيرة من الحرارة أثناء التشغيل، خاصة في سيناريوهات الشحن والتفريغ ذات التيار العالي والطاقة العالية. يمكن أن يؤدي تراكم الحرارة إلى انخفاض أداء البطارية وحتى مخاطر السلامة. يستخدم نظام التبريد السائل سائل التبريد المتداول داخل الأنابيب لإزالة الحرارة بسرعة، وتحقيق التحكم الدقيق في درجة الحرارة والسماح للبطارية بالعمل ضمن نطاق درجة الحرارة الأمثل، مما يحسن سلامة النظام وعمره.

س2. لماذا يعد التحكم في درجة حرارة البطارية ضروريًا؟ بطاريات الليثيوم أيون حساسة للغاية لدرجة الحرارة. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة بشكل مفرط إلى تسريع تدهور البطارية وزيادة خطر الانفلات الحراري بشكل كبير؛ تؤدي درجات الحرارة المنخفضة بشكل مفرط إلى تقليل كفاءة الشحن والتفريغ، بل وقد تمنع الشحن تمامًا. يعد الحفاظ على البطارية ضمن نطاق درجة حرارة موحد ومستقر أمرًا بالغ الأهمية لضمان التشغيل المستدام والآمن لأنظمة تخزين الطاقة. تم تطوير تقنية التبريد السائل لتحسين دقة التحكم في درجة الحرارة وتقليل الاختلافات في درجات الحرارة وتعزيز كفاءة تبديد الحرارة.

س3. ما الفرق بين التبريد السائل والتبريد الهوائي؟
يستخدم التبريد السائل سائل التبريد لتحقيق تبديد الحرارة الاتجاهي، بينما يعتمد تبريد الهواء فقط على تدفق الهواء. يوفر التبريد السائل تبديدًا أسرع للحرارة، وتوحيدًا أفضل لدرجة الحرارة، وأمانًا أعلى، مما يجعله مناسبًا لأنظمة تخزين الطاقة واسعة النطاق. يعاني تبريد الهواء، رغم أنه غير مكلف نسبيًا، من التحكم غير المتساوي في درجة الحرارة وهو أكثر ملاءمة لتخزين الطاقة على نطاق صغير. مع توسع مواقع تخزين الطاقة، يحل التبريد السائل بشكل متزايد محل تبريد الهواء باعتباره الحل السائد.

س 4. ما هو المبرد في نظام التبريد السائل؟ هل هو خطير؟
يكون سائل التبريد عمومًا عبارة عن خليط من جلايكول الإيثيلين والماء، ويمتلك موصلية حرارية ممتازة، وعدم قابلية للاشتعال، وتقلب منخفض، ومقاومة للتآكل، ومقاومة للتجميد. الموصلية الكهربائية منخفضة للغاية، لذلك لن تتسبب التسربات على الفور في حدوث ماس كهربائي. معظم المبردات آمنة للغاية، مثل مبردات المركبات، ولا يتم تصنيفها كمواد خطرة.

(2) الأسئلة الشائعة المتعلقة بمبادئ العمل
س5. كيف يقوم نظام التبريد السائل بتبريد البطارية؟
يتكون قلب نظام التبريد السائل من لوحة تبريد سائلة، ومبرد، ومضخة مياه، ومبادل حراري، وجهاز تحكم. عندما تولد البطارية حرارة أثناء التشغيل، يتم نقل الحرارة إلى سائل التبريد من خلال الاتصال بين وحدة البطارية ولوحة التبريد السائلة. يدور المبرد تحت محرك مضخة المياه، ويحمل الحرارة وينقلها إلى المبادل الحراري، حيث يتم بعد ذلك تبديدها من خلال الهواء أو معدات التبريد. يشكل النظام بأكمله دورة تبادل حراري مستمرة، مما يحافظ على البطارية ضمن نطاق درجة حرارة صحي.

س6. ما هي وظيفة لوحة التبريد السائل؟
يتم توصيل لوحة التبريد السائلة مباشرة بوحدة البطارية وهي مكون رئيسي لنقل الحرارة. يسمح تصميم قناة التدفق الداخلي الدقيق للمبرد بالاتصال بالتساوي بسطح تبديد الحرارة، مما يحقق تبديدًا فعالاً للحرارة والحد الأدنى من التحكم في فرق درجة الحرارة. يحدد أداء لوحة التبريد السائل جودة تبديد الحرارة لنظام التبريد السائل وعمر البطارية.

س7. هل يتطلب نظام التبريد السائل التحكم الذكي؟
نعم. عادةً ما يتم دمج أنظمة التبريد السائلة مع أنظمة إدارة البطارية (BMS). عندما ترتفع درجة الحرارة، يقوم النظام تلقائيًا بزيادة تدفق سائل التبريد، وضبط أوضاع الصمام، وتنشيط أوضاع التعزيز لتحقيق التحكم الدقيق في درجة الحرارة. لا يعمل التحكم الذكي على تحسين الكفاءة فحسب، بل يوفر أيضًا إنذارات أو إيقاف تشغيل في الوقت المناسب في المواقف غير الطبيعية، مما يضمن السلامة.

(3) الأسئلة الشائعة حول ميزة الأداء
س8. ما هي المزايا الأساسية لحزم تخزين الطاقة المبردة بالسائل؟
تشمل المزايا الرئيسية لحزم تخزين الطاقة المبردة بالسائل ما يلي:
تحكم أكثر دقة في درجة الحرارة، مع التحكم في اختلافات درجة الحرارة بين البطاريات في حدود 3 درجات مئوية؛
ردود فعل أسرع لتبديد الحرارة، قادرة على التعامل مع تطبيقات الطاقة العالية؛
تحسين عمر دورة البطارية، وإطالة عمرها بنسبة 20% إلى 40%؛
تشغيل أكثر أمانًا، مما يقلل من خطر الهروب الحراري؛
كثافة طاقة أعلى، مما يسمح بنظام أكثر إحكاما؛
انخفاض مستوى الضجيج، ومناسبة للتطبيقات الصناعية والتجارية.

س9. هل يستهلك نظام التبريد السائل الكهرباء؟ هل سيقلل من كفاءة تخزين الطاقة؟
يستهلك نظام التبريد السائل بعض الطاقة لتشغيل المضخة والتبادل الحراري. ومع ذلك، فإن إجمالي استهلاك الطاقة منخفض جدًا، بشكل عام 1%-3% من إجمالي الطاقة لنظام تخزين الطاقة. بالمقارنة مع السلامة المحسنة والعمر الطويل الذي توفره، فإن استهلاك الطاقة هذا يقع ضمن الحدود المقبولة تمامًا.

س10. هل تؤثر الضوضاء الصادرة عن نظام التبريد السائل على استخدامه؟
الضجيج الناتج عن نظام التبريد السائل يأتي بشكل أساسي من مضخة الماء والمروحة، وهو بشكل عام أقل من نظام تبريد الهواء. نظرًا لأن التبريد السائل يتميز بكفاءة عالية في تبديد الحرارة، فإن المروحة لا تحتاج إلى العمل بسرعة عالية، مما يؤدي إلى انخفاض الضوضاء الإجمالية، مما يجعلها مناسبة للمناطق الحساسة للضوضاء مثل المصانع والمباني التجارية.

(4) الأسئلة الشائعة حول سيناريوهات التطبيق
س11. ما هي السيناريوهات المناسبة لاستخدام حزم تخزين الطاقة المبردة بالسائل؟
تعد حزم تخزين الطاقة المبردة بالسائل مناسبة لجميع السيناريوهات ذات المتطلبات العالية لتبديد الحرارة والسلامة والعمر الافتراضي، بما في ذلك:
محطات توليد الطاقة لتخزين الطاقة على نطاق واسع على جانب الشبكة؛
تخزين الطاقة الصناعية والتجارية؛
تخزين الطاقة الضوئية، وتخزين طاقة الرياح؛
أنظمة الشبكة الصغيرة؛
الطاقة الاحتياطية لمركز البيانات؛
محطات الشحن السريع، ومحطات تبديل البطاريات، وتخزين الطاقة؛
نشر تخزين الطاقة في البيئات ذات درجة الحرارة العالية أو شديدة البرودة.

س12. هل يتطلب تخزين الطاقة السكنية التبريد السائل؟
عادة لا. تخزين الطاقة السكنية صغير الحجم، ومنخفض الطاقة، ويولد حرارة قليلة؛ تبريد الهواء كافي. تعد أنظمة التبريد السائلة أكثر ملاءمة لأنظمة تخزين الطاقة ذات السعة الكبيرة التي تتراوح من 50 كيلووات في الساعة إلى ميجاوات في الساعة.

س13. هل تخزين الطاقة المبردة بالسائل مناسب للمناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة؟
مناسب جدًا. يمكن لأنظمة التبريد السائلة الحفاظ على تحكم ثابت في درجة الحرارة في المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة، والأداء الجيد بشكل خاص في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة مثل الصحاري ومحطات الطاقة وكبائن الحاويات. وفي درجات الحرارة الشديدة، يمكن أيضًا أن يعمل جنبًا إلى جنب مع تكييف الهواء.

س14. هل يمكن لأنظمة التبريد السائلة أن تعمل في المناطق الباردة؟
نعم. يتمتع المبرد بخصائص مضادة للتجمد، ويمكن لنظام التبريد السائل الحفاظ على السيولة عند درجات حرارة منخفضة. ويمكنه أيضًا رفع درجة حرارة حزمة البطارية من خلال استراتيجيات التحكم في درجة الحرارة، مما يتيح للنظام العمل بشكل طبيعي في بيئات تبلغ درجة حرارتها عشرات الدرجات تحت الصفر.

(5) الأسئلة الشائعة حول التثبيت والاستخدام
س15. ما الذي يجب ملاحظته عند تركيب حزمة تخزين الطاقة المبردة بالسائل؟
أثناء التثبيت، تأكد من:
التهوية الجيدة وعدم وجود عوائق في الموقع.
قاعدة معدات ثابتة ومقاومة للماء والغبار؛
وصلات أنابيب سائل التبريد محكمة ومانعة للتسرب؛
الأسلاك الموحدة لخطوط الاتصالات والكهرباء؛
يجب ألا يتصل الضوء المحيط والرياح والمطر مباشرة بحزمة البطارية؛
يجب إجراء التشغيل الشامل بعد تركيب النظام، بما في ذلك اختبارات معدل التدفق والضغط ودرجة الحرارة. التثبيت الصحيح يمكن أن يقلل بشكل كبير من حالات الفشل اللاحقة ويحسن السلامة.

س16. هل يمكن تركيب حزم تخزين الطاقة المبردة بالسائل في الهواء الطلق؟
تعتمد معظم منتجات تخزين الطاقة المبردة بالسائل تصميمات على شكل حاويات أو مثبتة على حامل ويمكن نشرها مباشرة في الهواء الطلق. ومع ذلك، فإن تدابير حماية البيئة ضرورية، مثل المظلات، والملاجئ المطرية، والأساسات المقاومة للرطوبة، وأجهزة الحماية من الصواعق.

س17. هل يحتاج النظام المبرد بالسائل إلى إعادة ملئه بعد التثبيت؟
تأتي بعض الأنظمة مملوءة مسبقًا بسائل التبريد، بينما يتطلب البعض الآخر إضافة سائل التبريد في الموقع. يجب إضافة سائل التبريد وفقًا للتركيز والنسبة المطلوبة من قبل الشركة المصنعة. بعد إضافة سائل التبريد، يجب إجراء خطوة تطهير الهواء للتأكد من عدم وجود فقاعات هواء في النظام، والحفاظ على قنوات التدفق الجيدة.

(6) الأسئلة الشائعة حول الصيانة
س18. كم مرة يجب تغيير سائل التبريد في نظام التبريد السائل؟
يوصى عمومًا بتغييره كل 1-2 سنوات. في البيئات ذات درجات الحرارة المرتفعة وسيناريوهات التشغيل عالية الطاقة طويلة المدى، يمكن تقصير دورة الاستبدال بشكل مناسب. إذا وجد أن سائل التبريد غائم أو متغير اللون أو يحتوي على شوائب، فيجب استبداله على الفور.

س19. متى يجب فحص الأنابيب المبردة بالسائل؟ الحالات التالية تتطلب الفحص الفوري:
ارتفاع غير طبيعي في درجة حرارة البطارية.
إنذار النظام يشير إلى انخفاض معدل التدفق؛
تقلبات ضغط المبرد.
آثار سائلة على الأرض؛
ضجيج غير طبيعي للمضخة أو اهتزاز كبير.
يمكن لعمليات التفتيش المنتظمة أن تمنع مخاطر السلامة الناجمة عن التسريبات الصغيرة المطولة.

س20. هل ستتضرر مضخة الماء في نظام التبريد السائل؟
تعتبر مضخة المياه أحد مكونات التشغيل ذات التحميل العالي وقد تتآكل بعد التشغيل لفترة طويلة. ويبلغ العمر الافتراضي لها عشرات الآلاف من الساعات أو أكثر، ويمكن استبدالها إذا لزم الأمر. يمكن للمراقبة المنتظمة للضوضاء ومعدل التدفق ودرجة الحرارة اكتشاف علامات تقادم المضخة مسبقًا.

س21. هل يحتاج نظام التبريد السائل للتنظيف؟
نعم. سوف تقلل الرواسب أو الحجم الموجود في سائل التبريد من كفاءة التبادل الحراري. تعتمد دورة التنظيف على بيئة التشغيل وجودة سائل التبريد؛ يوصى بالتنظيف الكامل كل 1-2 سنوات.

(7) الأسئلة الشائعة المتعلقة بالسلامة
س22. هل سيؤدي التسرب في نظام التبريد السائل إلى حدوث ماس كهربائي؟
لا، لن يتسبب ذلك في حدوث ماس كهربائي فوري. يتمتع المبرد بموصلية منخفضة للغاية وهو أكثر أمانًا من الماء النقي. تحتوي حجرة البطارية أيضًا على وظائف كشف التسرب والإنذار؛ سيتم إيقاف تشغيل النظام تلقائيًا عند اكتشاف أي خطر. تعتبر حوادث التسرب نادرة للغاية عند صيانتها وفقًا للمواصفات.

س23. هل يمكن لتخزين الطاقة المبردة بالسائل تجربة الهروب الحراري؟
يحمل أي نظام بطارية ليثيوم مخاطرة نظرية، ولكن التبريد السائل يقلل بشكل كبير من هذا الاحتمال. بفضل التحكم الدقيق في درجة الحرارة، وتبديد الحرارة الموحد، وآليات الحماية الذكية، يعمل التبريد السائل على منع انتشار الانفلات الحراري بشكل فعال، مما يجعله أحد أكثر طرق التحكم في درجة حرارة تخزين الطاقة أمانًا المتاحة حاليًا.

س24. ماذا يحدث إذا فقد نظام التبريد السائل الطاقة؟
سيتوقف النظام عن الدوران، ولكن طالما لم تستمر درجة حرارة البطارية في الارتفاع، فلن يكون هناك خطر مباشر. في حالة التشغيل بطاقة عالية، سيقوم نظام إدارة المباني (BMS) تلقائيًا بتقليل الطاقة أو إيقاف التشغيل لضمان عدم استمرار ارتفاع درجة حرارة البطارية.

س25. ما هي تدابير الوقاية من الحرائق المتاحة لتخزين الطاقة المبردة بالسائل؟
وتشمل هذه عادةً ما يلي: مراقبة أجهزة استشعار الدخان ودرجة الحرارة؛ أنظمة الإطفاء بالغاز (مثل سداسي فلوريد الكبريت، والغازات الخاملة)؛ تدابير السلامة الكهربائية مثل حماية الصمامات والحد من التيار؛ وتصميم عزل حراري مستقل لحجرة التخزين.

(8) الأسئلة الشائعة حول المشتريات والاختيار
س26. ما هي المؤشرات التي يجب مراعاتها عند اختيار حزمة تخزين الطاقة المبردة بالسائل؟ بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر: القدرة على التحكم في فرق درجة الحرارة؛ نوع البطارية (على سبيل المثال، فوسفات الحديد الليثيوم)؛ كثافة الطاقة تصميم هيكل التبريد السائل المتقدم. متانة سائل التبريد مستوى الذكاء BMS. شهادة سلامة النظام؛ عمر النظام وخدمة الضمان. التوافق مع EMS.

س27. هل تخزين الطاقة المبردة بالسائل أكثر تكلفة من تخزين الطاقة المبردة بالهواء؟
في حين أن تكلفة المعدات الأولية أعلى بالفعل، فإن التبريد السائل يوفر مزايا كبيرة مقارنة بالتشغيل طويل المدى: عمر أطول للبطارية؛ حالات فشل أقل؛ انخفاض خطر وقوع حوادث تتعلق بالسلامة؛ انخفاض تكاليف الصيانة.
التكلفة الإجمالية لدورة الحياة هي في الواقع أكثر فائدة.

أصبحت حزم تخزين طاقة البطاريات المبردة بالسائل، بمزاياها المتعددة مثل السلامة والموثوقية والكفاءة العالية والعمر الطويل، اتجاهًا تكنولوجيًا أساسيًا في صناعة تخزين الطاقة. من خلال الفهم الشامل للأساسيات وآليات التشغيل واستراتيجيات السلامة وطرق الصيانة وسيناريوهات تطبيق الأنظمة المبردة بالسوائل، يمكن للمستخدمين تقييم واستخدام وإدارة تقنية تخزين الطاقة المتقدمة هذه بشكل علمي.