电化学储能电站高安全系数热消一体浸没液冷技术

关注

联系合作

成果单位：华北电力大学

合作方式：技术转让技术许可技术入股合作开发

所处阶段：其他

关键词：新能源配储火储调频电厂改造商用储能浸没液冷Pack级冷却簇级冷却相变换热相变均温

成果评价

总得分（满分100）

资本强度（满分0）

该成果得分：0

小果解读

核心问题

近年来，随着全球电池储能电站的大规模推广与应用，安全事故频发成为制约其进一步发展的重要因素。传统的储能系统在安全性、散热效率以及热失控管理方面存在明显不足，导致运维成本高昂且风险难以有效控制。特别是在新能源配储、火储调频、电厂灵活性改造及商用储能等领域，对高效、安全的储能技术需求迫切，亟需一种创新性的解决方案来提升储能电池系统的整体安全性和经济性。

解决方案

本成果开发了国内首个实现Pack级、簇级高安全系数热消一体浸没液冷技术的商业化样机，并成功在工程中进行落地示范。该技术基于浸没式液冷系统，通过以下关键技术点实现了本征安全：

高效相变换热：利用相变材料的特性，实现快速且高效的热量转移，有效解决了电池散热问题，确保电池在最佳工作温度范围内运行。
相变均温特性：相变材料的均温特性使得电芯间的温度差异显著减小，提高了电池组的一致性和稳定性，延长了电池使用寿命。
浸没式阻燃：浸没式设计不仅提高了散热效率，还通过物理隔离和阻燃冷却液的使用，有效防止了热失控的蔓延，极大地提升了系统的安全性。此外，本技术还通过多种结构改进，大幅减少了高成本冷却液的用量（仅为全浸没式的1/5），降低了系统成本，为温控技术的商业化应用提供了可能。

竞争优势

本电化学储能电站高安全系数热消一体浸没液冷技术具有以下显著竞争优势：

高安全性：通过相变换热和浸没式阻燃设计，从根本上提升了储能系统的安全性，有效避免了安全事故的发生。
高效散热：相变均温特性确保了电池组的高效散热和温度均匀性，提高了电池的工作效率和寿命。
成本节约：结构改进后的冷却液用量大幅减少，降低了系统成本，加速了温控技术的商业化进程。
创新性强：作为国内首个实现Pack级、簇级高安全系数热消一体浸没液冷技术的商业化样机，本技术在电力、热力、燃气及水生产和供应业领域具有显著的原始创新性和技术领先性。
应用广泛：适用于新能源配储、火储调频、电厂灵活性改造及商用储能等多个领域，市场需求广阔，应用前景广阔。

成果描述

成果公开日期

20250721

所属产业领域

电力、热力、燃气及水生产和供应业

转化现有基础

（1）新技术：提出新型喷淋式半浸没式温控技术，通过喷淋和电芯间毛细抽吸作用，使用半浸没而非全浸没的冷却方式也能充分利用相变换热的高效冷却效果和均温特性，减小成本占比高的冷却剂的用量（本项目目标较全浸没减少冷却剂用量30%），降低系统成本，使高安全的储能电站浸没式液冷技术规模化商业推广成为可能；（2）新场景示范：采用宽温域的控温技术，建成首个适用于北方地区半浸没式储能电站示范。采用宽温域冷却剂（凝固点-100℃，环境适应性-30℃～40℃）实现夏季制冷冬季加热的全气候温控场景，使高安全系数的浸没式在新能源资源和应用场景更广的北方地区实现规模化推广；（3）新工艺：提出首个Pack级浸没单元，与现有柜机级浸没式单元制冷剂用量大、温差大相比，本项目首次实现Pack基础单元的新型浸没式系统集成方法，可克服现有柜机级流动阻力大、能耗高、温差大的技术瓶颈。此外，采用热控消防（热消）一体化设计：可减少消防系统的成本，使系统集成度更高。夏季制冷过程可利用户外低温散热环境实现浸没液自然冷却，减少能耗。

转化合作需求

寻找应用场景和示范项目资源对接

转化意向范围

仅限国内转让

转化预期效益

据CESA储能应用分会产业数据库不完全统计，2024年1-10月，国内新型储能新增装机共22.969GW/57.819GWh。中金企信预测预计2027年我国电化学储能市场累计规模将达到97.0GW。本技术解决电化学储能本征安全问题，具有重要的市场前景。新能源配储/火储调频，解决安全性问题，电池寿命预计增加2年，总体收益提高约20%。

项目课题来源

北京市昌平区人民政府

摘要

近年来，随着全球电池储能电站的大规模推广和应用，安全事故频发，安全运维问题亟待解决。浸没式液冷系统是目前已知最安全的储能设备，能够显著提升储能电池系统的整体安全性和经济性。本技术开发了国内首个实现Pack级、簇级高安全系数热消一体浸没液冷技术商业化样机并在工程落地示范。相比现有少数单相浸没示范，相变浸没本征安全体现在：（1）高效相变换热解决电池散热问题；（2）相变均温特性解决电芯均温性；（3）浸没式阻燃解决热失控问题。本技术通过多种结构改进，减少高成本冷却液用量（仅为全浸没的1/5），有望使得面向未来的温控技术提前实现商业化应用。应用场景新能源配储、火储调频、电厂灵活性改造、商用储能。