华涧新能源与上海交大联合成功开发制冷行业离心压缩机储能热管理系统
发布时间:2024-03-23    浏览量:226

近日,华涧新能源科技(上海)有限公司与上海交通大学陈江平教授课题组联合开展的《基于气浮轴承的冷水机组ORC系统开发》项目成功结题。该项目以高速气浮离心压缩机为基础,成功研制出了制冷量高达50kW的储能热管理机组,其系统COP达到3.99。经上海交通大学溧阳研究院实验测试结果显示,该机组的性能与效率远超市场上同类产品。

项目结题仪式

项目背景基于目前全球范围内可持续发展能源的转型变革。风能、光伏等可再生能源的发电具有广泛前景,其装机量不断增加。截至2022年,全国风电、光伏发电新增装机已突破1.2亿千瓦,达到历史新高;预计到2025年,全球储能装机量规模可能达到362GWh,全球储能市场规模有望达到4336亿元。

热管理对储能系统的安全性起着至关重要的作用。储能电站中的核心部件,如锂电池,在工作条件下需要维持较窄的温度范围,大约在10℃至35℃之间。此外,储能系统产生的热量较大,而其散热空间有限。若散热不良,容易影响电池的寿命和安全性。更为严重的是,如果发生热失控,可能引发火灾、爆炸等严重事故,从而导致不必要的财产损失,甚至威胁到生命安全。

在这一背景下,华涧新能源科技(上海)有限公司与上海交通大学陈江平教授课题组联合开发了用于储能电站的热管理机组。该项目创新性地采用了高速气浮离心压缩机技术,压缩机转速高达12万转,相较于传统压缩机,具有体积小(仅为相同制冷量涡旋压缩机的1/6)、无油压缩和高效率等特点,为高速小型无油离心式压缩机在制冷行业中的首次应用。额定工况下,机组制冷量验收测量值达到48kW,COP(综合性能系数)验收测量值高达3.37,实际完成指标超出合同要求。此外,机组还经历了严苛的环境温度测试(-30℃至55℃),测试表现优异,展现出了良好的稳定性和适应性。机组功耗仅为市场同类产品的50%,能效上极具优势。若以机组20年工作寿命,每天工作8小时为例计算,则该机组可为用户节省电费50万,为环境减少二氧化碳排放600吨。

高速气浮离心压缩机仅为传统压缩机体积的1/6(相同能力)

机组部分测试结果

在冷水机组设计方面,团队进行了原理机组的设计与试验验证,初步验证了设计方案与技术路线的可行性;建立了理论分析模型,对系统进行了热力学理论分析,提出了压缩机设计要求,并辅助系统设计;建立了仿真分析模型,对系统的制冷能力、功耗、控制等方面进行了初步分析,并初步确定了机组控制逻辑;进行了零部件选型工作,确定了各主要零部件的选型参数,并提供了完整的选型报告;进行了机组性能与压缩机MAP图测试,包括系统匹配试验(充注量、风扇间距)、系统性能试验(变环境温度、水流量等)和压缩机性能map图测试;进行了机组标定工作,整定了压缩机、电子膨胀阀、水泵控制参数,并优化了系统制冷剂充注量、系统架构、风扇转速等方面。

ORC系统开发方面,团队设计开发了ORC一维系统分析程序,用于分析系统工质、性能、效率等;通过大量的文献调研与理论分析,确定了系统工质;设计了系统循环架构图并提供了设计方案;提供了主要零部件的选型参数要求。

目前所开发的储能热管理机组已成功下线,并在储能系统中得到广泛应用。该项目也开创了高速小型无油离心式压缩机在制冷行业中的首次应用。

华涧热管理产品已成功下线,并在储能系统中得到应用

华涧新能源是上海华培动力科技(集团)股份有限公司(证券代码:603121)孵化的致力于超高速离心机电在热管理与氢能领域开发与应用的现代高科技公司。依托集团公司在汽车零部件高端材料、精密铸造、精密加工和传感器领域近20年的积累的赋能,华涧新能源不断深耕技术研发,为客户提供燃料电池BOP系统和储能热管理系统解决方案,通过一个个创新性的产品帮助客户满足行业快速变革的需求。

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