20尺5MWH储能集装箱-热管理液冷机组选项计算书

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储能热管理设计

储能系统采用方形铝壳磷酸铁锂 LF314电芯（3.2 V/314 Ah），电池包的串并联方式是1P52S，单个电池包有52块LF280K电芯，电池包容量是 52.25 kW·h，电池系统由12*12组电池簇并联，每组电池簇由 8 个电池包串联，储能系统容量为5 MW·h

液冷热管理系统由液冷板、液冷机组、液冷管路、高低压线束和冷却液组成，电池包的液冷板是铝合金压铸一体成型，集成了底座和液冷板的功能，其中液冷板和密封盖板采用搅拌摩擦焊连接；同时液冷板也会做气密性检测，保证液冷板密封性能良好。电池包液冷板采用“蛇形”流道，冷却液采用 50% 水+50% 乙二醇，液冷系统通过一定的热管理策略对电池包进行制冷或制热。

液冷机组热管理系统的策略：文中Tmax指电池最高温度；Tvag指电池平均温度；Tmin指电池最低温度。当 Tmax≥32 ℃、Tvag≥28 ℃时，液冷机组进入制冷模式，当 Tmax≤27 ℃ 、Tvag≤24 ℃时，停止制冷模式。当 Tmin≤12 ℃、Tvag≤15 ℃时，液冷机组进入制热模式，当 Tmin≥20 ℃、Tvag≥23 ℃时，停止制热模式。当进水口温度≤12 ℃，液冷机组进入自循环模式

冷却功率计算选择

集装箱内一些主要的热负荷为电芯发热功率P、电芯温升吸热Q，单体电芯在不同倍率下的充电或放电功率可用式（1）表示。

P0=I2×R×1.2

（1）式中：I为电芯容量；R为电芯直流电阻。储能系统设定的充放电倍率为 0.5C，电芯 LF314AH电芯在0.5C充放电的发热功率平均值为15 W

储能系统的总电芯数量为 n，整个储能系统有12*8*52=4992个电芯，电芯总发热功率（0.5C 充电）为 P=n×P0=15×4992=74880W。设置电芯的30%的热量被电芯吸收，所以需求的制冷量为P1=74.88*0.7=52.4KW，液冷机组的制冷负荷P2>-P1 ·k，其中，k 为安全系数，一般取1.2，P2=62.9 kW，所以制冷功率设定为60kW。

加热功率计算选择

因为锂离子电池的工作温度为-20~50 ℃，充电温度为 0~50 ℃，所以若锂电池在零下低温环境中重新开始工作，就需要先预热一段时间，将电芯温度提升到 0 ℃及以上。假定环境温度为-30 ℃，电池吸收的热量为 Q1=CmΔT1，其中ΔT1=-30 ℃，电池吸收的热量为 Q1=526980.09kJ，电池的吸热功率为 P2=Q1/t1，其中，t1=6h，P2=24.4kW，所以制热功率设定为 24 kW。液冷机组为非标定制化设计，将其制热制冷功率参数确定下来，然后在试验中检验其性能。