液冷储能系统冷凝水问题

　　当前电化学储能系统产品采用空水冷(相对于电池或IGBT来说，称为液冷)的冷却方式已经成为主流。但这种冷却方式很容易形成冷凝水造成内部电芯外部短路或电路板上电子器件短路损坏失效。这些需引起重点关注。

　　首先了解下形成冷凝水原理，有三个条件：1)空气中水分要含量高，湿度大。2)舱室内外有温度差且温差超过10℃以上。3)水蒸气遇到温度较低的物体表面容易形成凝露。

　　液冷锂电池储能电池舱室里，由于电池Pack内部电芯是通过水冷散热方式将热量带走。舱室内的液冷管路是个相对隔热且隔离的独立管道，一级管路为金属材质，表面需包保温隔热棉。二级和三级管路为PVC或塑料材质，导热性较差，表面不容易产生凝露。电池Pack内的液冷板与电芯集成在IP67的密闭箱壳内，水气不能进入。

　　今年5月份时，有个朋友跟我说他们的20英尺液冷储能电池集装箱在工厂做测试，停机后打开舱门，发现电池舱室内器件表面有很多冷凝水，问我有没有解决办法。然后我们电话聊了下，询问现场的情况。那几天工厂测试时，经常下雨，厂区内湿度比较大。他们的20英尺电池舱室只装了一排电池簇，背面一排电池架没装电池Pack，是空着的。另外电池舱室的一级液冷管路进/出水管口没有完全封堵，外面的空气能进入到电池舱室内。了解到这些信息，基本满足以上形成冷凝水的三个条件。下图是当时拍的电池舱室内冷凝水照片。

　　然后我给出解决办法，1)把液冷一级管路进/出水管口密封堵住，不要让外界空气进入电池舱。2)电池集装箱有无装有除湿空调，有的话打开除湿功能。3)将空着的电池架隔舱空间做个简易隔绝，他们用纸箱板放在一排装有电池Pack的电池簇背面，将装有电池簇的舱室与未装电池簇的舱室隔开。过了几天，我问他效果怎样，他回复没有再形成冷凝水，问题解决了。

　　根据我去年做液冷储能电池系统的设计经验，液冷散热的电池Pack防护等级一定要做到IP67，另外电池Pack上的防爆泄压阀选型需要带呼吸功能且可过滤掉空气中的小水珠。

　　关于储能电池集装箱的防冷凝水的办法，有些厂家是装带除湿功能的空调，需要计算下整个电池舱室的除湿量，选择相应的空调功率大小。

　　C公司的20尺液冷电池集装箱是将电池Pack舱室与直流高压控制盒、配电/通讯控制柜隔开，请看下面3D模型图。在电池Pack与直流控制盒间再加装一道隔离层钢板。

　　另外国内也有家储能公司做的CTS的液冷储能电池柜，其防护等级设计只做到IP55，后期在交付运行时发现柜内有冷凝水，造成电芯外部短路、接地、绝缘故障等问题。

　　以上是液冷电池系统内出现冷凝水的设计缺陷问题。国内也有储能变流器采用的是空水冷的方案。IGBT模块是通过液冷散热，液冷板与其他电路控制板放置在一块，铜排和PCBA板表面很容易形成冷凝水，造成设备故障。另外冷却水水箱和蒸发器安装在柜内且在电抗器的正上方位置。如冷却水管路发生漏水，冷却水直接滴到电抗器上，造成电抗器短路。

　　以上都是储能产品集成设计的宝贵经验和教训，与同行交流分享，避免再次踩雷。技术发展也是通过不断试错，不断改进，才能往更好的方向发展。