基于模糊灰色关联分析的岛风光潮储系统液冷POWER-SONIC蓄电池冷板多参数影响分析
2026-07-09 20:39:47 点击： 次
本研讨作业中，液态冷却战略下锂电池储能设备的热功能在归纳岛屿风能与潮汐储能发电体系中受多种要素影响的研讨得以展开。重点考察了冷板流道结构（P1-P4）、冷板厚度（3–6 mm）以及冷却剂进口温度经过建立电池组液冷模型，数值研讨了冷却液温度（20–25°C）与流速（0.1–0.8 m/s）对电池组散热功能的影响。结果表明：与其他流道构型比较，蛇形流道冷板具有最佳的散热功能，但同时会发生最大的压降。叶脉状流道冷板的散热功能仅次于蛇形流道，且压降最低。进出口方位会影响并联流道的热功能。添加冷板厚度可下降电池组的最高温度、最大温差及压降。可优先经过调节流速控制压降，并经过优化...进口温度经过正交实验与灰色相关剖析对比了冷却液进口温度、流速及冷板厚度对电池组热功能的影响。结果表明：当冷板厚度为4 mm、冷却液进口温度为25 °C、流速为0.5 m/s时，归纳功能达到最佳。
导言
中国具有数量众多的岛屿及丰厚的岛礁资源，其清洁高效运用具有重要意义[1,2]。传统的海岛供电方法首要依赖化石动力远距离运送，如柴油发电[3,4]，不仅本钱高昂、效率低下且恶劣环境下供电需求难以保障[5,6]，更会对软弱的岛屿生态环境形成不可逆危害[7,8]。岛屿独特的地理方位使其具有丰厚的可再生动力，添加海岛可再生动力运用可有用处理动力本钱与环境污染问题[9]。微电网体系是一种小型电网，由多种散布式动力构成[10]。微电网技能可以整合多种可再生动力，因而以可再生动力发电为主、柴油发电为辅的海岛微电网体系建设已成为各国研讨重点[11]。海洋可再生动力因其资源丰厚、开发潜力大、运用空间广阔且不受地形约束等优势备受关注[12]。潮汐能作为最具开发远景的海洋动力之一，其可预测性明显优于风能与太阳能[13]，将潮汐能引入海岛风电体系可下降储能需求并削减本钱[14]。现在，国内外大多数海岛微电网项目均属于风柴储类型[15]，仅有少量项目引入了潮汐能、波涛能等海洋动力，且海洋动力在海岛微电网总发电量中占比较小。运用风能与太阳能构建海岛微电网体系的技能已趋于老练，在此基础上归纳开发运用海洋动力已成为发展趋势。
因为可再生动力的间歇性和海岛发电的不确定性，在孤立电力体系中运用储能设备十分必要。首要储能技能包括物理储能、电化学储能与电磁储能[16]。抽水蓄能需求严格的地形条件，不适用于地形平整的海岛[17]。压缩空气储能具有容量大、运用寿数长的特色，但转换效率较低[18]。氢基储能是一种高效清洁的存储方法，但其运用受限于高昂本钱及储运的复杂性[19]。飞轮储能响应速度快，但因为能量密度低且本钱较高，仍处于实验阶段[20]。超导储能具有转换效率高、循环次数多的优势，但本钱极高，在电网中鲜少运用[21]。铅酸蓄电池因其本钱低廉、技能老练而被广泛运用于绝大多数小型岛屿微电网中，但其存在能量密度低、污染严重、运用寿数短等缺陷[22]。与其他储能方法比较，锂离子电池储能具有响应速度快、约束条件少、整体效率高等优势，被视为岛屿电力存储技能的最佳挑选，但电池功能受温度影响较大[23,24]。当锂离子电池作业温度过高时，会导致电池寿数缩短和功能阑珊，严重时甚至引发热失控或爆炸[25]。电池作业温度过低则会形成容量丢失，并下降电池反应速率[26]。为充分发挥锂离子电池功能并保证其作业过程不受温度影响，应保证锂离子电池温度维持在20∼40°C的最佳作业温度区间，且电池组最大温差不超过5°C[27]，因而配备有用的电池热办理体系尤为重要。
电池热办理体系首要分为空气冷却、液体冷却、相变材料冷却和热管冷却[28]。相变材料冷却具有温度调节敏捷和结构简单的特色，但投资和保护本钱较高，通常需与其他冷却方法结合运用[29]。热管冷却温度散布均匀且结构紧凑，但存在热阻大和保护复杂等局限性[30]。该岛屿环境恶劣，具有高温、高湿、高盐的特征，若其储能体系热办理战略选用空气冷却，将导致装备腐蚀加快、体系寿数下降，甚至引发安全隐患。比较之下，液冷式热办理战略具有散热效率高、占地面积小、可靠性好等优势，可以提升整个发电体系的环境适应性与供电连续性，因而更适用于海岛发电用锂电池储能体系。
冷板间接地将电池发生的热量传递至冷却液，是液冷体系的要害组件。Xu等[31]建立了电化学-热耦合模型以研讨单体电池与电池包的热行为，并依据电池包热特性规划了强化液冷战略。Deng等[32]规划了一种U型结构的蛇形通道冷板，探求了通道数量、散布方式及进口温度对冷却功能的影响。结果表明，当流道数量为5且进出口别离位于冷板顶部和底部时，冷板的冷却功能达到最佳。Mubashir等人[33]对比研讨了单蛇形流道与双蛇形流道的冷板功能，结果表明双蛇形流道比较单蛇形流道具有更优的散热功能、更均匀的温度散布及更高的传热速率。Sheng等[34]规划了一种新式双进出口蛇形流道液冷板，研讨了不同工况下流向、流量及流道宽度对电池温度散布的影响。结果表明，双进出口冷板的热办理能力优于单进出口冷板。进口与出口的方位及活动方向对板的温度散布与功耗比具有更明显的影响，将进出口布置于两侧比布置于同侧更具优势。Monika等[35]根据微通道直冷板研讨了多要素对冷却功能的影响，结果表明：通道数为偶数的冷板压降高于通道数为奇数的冷板。Chen等[36]规划了一种歪斜通道冷板，研讨了通道倾角、冷却剂流量和进口温度等要素对冷板功能的影响。结果表明，与直通道冷板比较，歪斜通道冷板具有更好的冷却功能和更低的压降。冷板歪斜视点越大，冷却效率越高。Wang等[37]规划了一种蝶形通道冷板，对比了蝶形与其他通道形状冷板的功能，并研讨了不同结构参数对蝶形通道冷板功能的影响。结果表明，蝶形与蛇形通道冷板的冷却功能附近且优于其他通道冷板，但蝶形通道的温度均匀性更佳，压降更低。Chen等[38]提出了一种用于模拟剖析与参数优化的双层叶脉状流道液冷板，研讨结果表明与传统流道比较，叶脉状流道具有更优的散热功能与更低的功耗（Zuo等）。[39]提出了一种改进型多流道冷板，选用田口实验规划、灰色相关剖析与方差剖析法探求了各要素对冷板功能的影响，研讨表明影响改进型多流道冷板压降、传热系数及j/f因子的主导要素别离为质量流量、流道数量与环境温度（Zhang等）。[40]规划了一种新式叶片状微通道冷板，并经过正交实验与模糊灰色相关剖析研讨了四种结构参数对冷板功能的影响。结果表明：通道高度对冷板平均温度与摩擦系数的影响最为明显，而传热功能受通道内角的影响最大。
综上所述，液冷是锂离子电池组有用的热办理方法，现有多种流道结构的冷板（如蛇形、叶脉形和直通式通道）均表现出良好的冷却功能。然而，在风景潮汐归纳发电体系背景下，针对锂电池储能的液冷战略研讨仍较为匮乏。为此，本研讨针对岛域风景潮储一体化发电体系的液冷储能设备，探求了流道结构、冷板厚度、冷却液进口温度及流速对电池组散热功能的影响。选用灰色相关剖析法研讨了冷却液进口温度、冷却液流量与冷板厚度对电池组热功能的影响程度，该作业为岛式风景潮蓄发电体系储能设备的热规划研讨供给了参考依据。
