第44卷第2期108电力与能源2023年4月储能电站集中式液冷换热方案设计及控制策略张建府(中国华能集团有限公司.北京100031)摘要：在电池储能集装箱系统中，由于液冷方式相比空冷方式具有更好的换热效果，电池液冷方式逐渐得到应用。以液冷储能集装箱系统为对象，从工程应用角度对电站集中式液冷换热系统方案进行开发设计，提出了换热系统总体布置工艺方案及压缩冷水机组设计方案：在此基础上，提出了以调节进入集装箱的闭式水的温度和流量来进行电池温度控制的调控策路，实现了储能电站的集中温度调控。该方案可大幅降低储能电站的厂用电率，提高换热效率，并降低储能电站换热系统的投资费用及运维成本，适用于无人值守的大型电池储能电站。关键词：储能电站：液冷换热：集中式：温度控制作者简介：张建府(1984一).男.硕士.高级工程师，主要从事电池储能系统设计，建设，运行，维护等工作。中图分类号：TM912文献标志码：A文章编号：2095-1256(2023)02-0108-02Design and Control Strategy of Centralized Liquid-cooling Heat Exchange Scheme forEnergy Storage Power StationsZHANG Jianfu(China Huaneng Group Co..Ltd..Beijing 100031.China)Abstract:In the battery energy storage container system,because the liquid-cooling mode has better heat ex-change effect than air-cooling mode.the battery liqui-cooling mode is gradually being used.Taking the liquid-cooling energy storage container system as the object.from the perspective of engineering application.the central-ized heat exchange system scheme of power station is developed and designed.and the overall layout technologyscheme of heat exchange system and the design scheme of compression chiller are proposed.Thereupon.the con-trol strategy of battery temperature control by adjusting the temperature and flow of the water entering the con-tainer is proposed,which realizes the centralized temperature control of the energy storage power station.and re-duce the cost of investment,operation and maintenance of the heat exchange system of the energy storage powerstation.The proposed scheme can greatly reduce the plant power consumption rate.improve the heat exchangeKey words:energy storage power station,liquid cooling heat,centralized type,temperature control电池储能技术具有充放电效率高、响应速度前电池储能电站液冷系统多以单个集装箱为对象快、建设周期短等优势，近年来得到了快速发进行冷却方案的设计，少有以整个电站为对象进展。电池储能技术目前存在的主要问题是电行整体的优化设计，导致投资运维成本高、效率池系统存在热失控着火的安全风险。针对这一问低、厂用电率高。题，国内现已投用的电化学储能电站大多采用空本技术方案以整个储能电站为对象，创新设调冷却方案。由于空调冷却风量分配不均匀且空计一种电站集中式液冷换热方案，并研究电站的气比热较小，在实际运行的电池储能站中，电芯的温度控制策略。温差普遍较大，可达5K以上。液冷方式能够提1方案开发设计高冷却效率和解决冷却不均匀的问题，因此液冷方案正逐步成为电化学储能电站的发展方向。目目前大部分锂电池储能电站都采用预制集装(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net张建府：储能电站集中式液冷换热方案设计及控制策略109箱的方式。一个典型的100MW/100MWh容量体，然后进入风冷空气侧换热器被强制冷却，再经的储能电站，现场约有40个集装箱，储能系统集电子膨胀阀节流后进入管壳式换热器（对外输出成商通常会配套40套液冷装置来匹配相应的集冷量给闭式水)，最后再回到螺杆压缩机入口，继装箱。这种设计方案需要使用大量的液冷系统设续下一次循环。备，包括数量众多的压缩机动设备，不利于设备的制热循环：螺杆压缩机→水侧换热器·电子大型化、集中化管理，与常规电站的大型化、集中膨胀阀→空气侧换热器。化设计原则不匹配，也不利于电站的无人值守运制冷剂进人螺杆压缩机被压缩为高温高压气维管理。体，气体经四通阀进人管壳式换热器被冷却（对外本文以整个储能电站为对象来考虑电站的集输出热量给闭式水)，再经电子膨胀阀节流，进入中液冷系统方案设计，创新性地采用压缩冷水机风冷换热器吸收环境热量，汽化后被螺杆压缩机组及闭式水循环组合成集中式液冷换热系统，可吸入，完成一个循环。通过调节闭式水温度和进入每个集装箱的闭冷水(2)闭式水循环系统。从压缩冷水机组水侧流量的方式稳定控制电池模块的温度，系统调节换热器出口流出的闭式水，通过循环水泵输送至方便灵活，运行可靠。各电池集装箱，在每个集装箱入口支路管道上设本设计方案包含了压缩冷水机组和闭式水循置入口三通阀，以便根据每个集装箱不同的运行环系统，可适用于多种不同形式的电池内部液冷负荷来调节进入各个集装箱的闭式水流量。换热设计，如管板式、浸人式等换热方式。闭式水循环系统示意见图2。(1)压缩冷水机组。压缩冷水机组采用螺杆压缩机、空气侧换热器、电子膨胀阀、水侧换热器集装箱补给水组成一个循环回路，制冷剂可以根据电池运行温补水箱闭式水循环泵度范围进行选择，如常用的R22制冷剂。螺杆压缩机可根据现场实际需要的容量进行选型。空气回水母管冷水侧换热器采用翅片管（制冷剂走管道）机械强制风冷方式，使用风扇进行强制冷却。水侧换热器采图2闭式水循环系统示意用管壳式换热器，制冷剂走管程，闭式水走壳程。本方案的主要优势如下。压缩冷水机组示意如图1所示。(1)可根据储能电站的容量规模、环境气候条螺杆压缩机件等进行量身定制。制冷剂(2)方便大型化、集中化布置，降低成本。闭式水水侧换热器进水口空气侧换热器(3)采用风冷方式对压缩冷水机组的制冷剂(强制风冷)进行冷却，可节约用水，不受水源限制。(4)系统设备数量少，运行可靠性高。闭式水出水口(5)运行控制简单，温度调节灵活方便。(6)组成系统的关键动设备为螺杆压缩机。该设备工业应用广泛，技术成熟可靠，运行寿命制热长，运维简单，成本低。图1压缩冷水机组示意制冷循环：螺杆压缩机→空气侧换热器→电2温度控制策略子膨胀阀→水侧换热器。储能系统温度控制策略包括制冷循环和制热制冷剂进人螺杆压缩机被压缩为高温高压气(下转第156页)(C)1994-2023 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http://www.cnki.net