申菱環(huán)境張學(xué)偉：以“數字能環(huán)”垂直一體化解決方案護航鋰電生產(chǎn)
“在我們的CNAS國家認可實(shí)驗室，能夠模擬全國各地的氣候條件，如低溫、高溫、高濕等諸多運行環(huán)境工況。”在日前舉辦的第七屆動(dòng)力電池應用國際峰會(huì )(CBIS2022)上，廣東申菱環(huán)境系統股份有限公司總工程師張學(xué)偉博士，作了主題為《鋰電池潔凈低濕廠(chǎng)房環(huán)控垂直一體化解決方案》的演講。
圖為廣東申菱環(huán)境系統股份有限公司總工程師張學(xué)偉博士在峰會(huì )演講
申菱環(huán)境主營(yíng)環(huán)境系統調控業(yè)務(wù)，簡(jiǎn)單地講就是對空間內的溫度、濕度、潔凈度、氣流速度等參數的控制。公司成立于2000年，以做專(zhuān)業(yè)特種空調起家，2002年中標三峽電廠(chǎng)暖通空調設備、2004年供貨大亞灣核電站、2007年中標首都機場(chǎng)飛機地面空調，到2010年后拓展數字能源熱管理、智慧能源管理系統，以及基于行業(yè)細分的環(huán)境系統解決方案，包括儲能熱管理解決方案等。公司總部位于佛山順德，目前建有三大基地，2021年在A(yíng)股上市。曾兩次榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。
隨著(zhù)國家雙碳目標的提出，以及能源綠色低碳轉型，申菱環(huán)境也緊跟時(shí)代的發(fā)展步伐主攻“數字能環(huán)”?！碍h(huán)控過(guò)程中能耗非常高，節能的潛力也很大，為此我們更多聚焦行業(yè)專(zhuān)用節能方案?！睆垖W(xué)偉介紹內容包括信息的數據整理、智能化控制等，公司推出基于行業(yè)應用的AIoT工業(yè)物料網(wǎng)平臺，專(zhuān)注于智慧能管與智慧運維，從而實(shí)現從方案規劃、系統設計、設備定制、集成實(shí)施到智慧總控、智能運維的垂直一體化解決，為客戶(hù)提供端到端、全生命周期的環(huán)境系統低碳方案。
針對新能源行業(yè)，申菱環(huán)境推出了幾款鋰電池溫控產(chǎn)品。第一類(lèi)是電化學(xué)儲能溫控產(chǎn)品，主要是對集裝箱或者電池的冷卻，包括液冷和風(fēng)冷。他介紹，電池的液冷溫控，實(shí)際上就是供給18-25℃的水進(jìn)行調控，令電池保持恒溫。電池在夏季或者充放電時(shí)是放熱的，那么就需要冷卻;而在冬季，則用熱泵來(lái)反向加熱，所以能耗會(huì )比夏天更高些。
而電池的風(fēng)冷溫控，顧名思義就是靠風(fēng)來(lái)冷卻。設備送出來(lái)的是冷風(fēng)或者熱風(fēng)，跟家用空調類(lèi)似，但它同時(shí)能控制濕度和潔凈度，“如果里面有有毒的氣體會(huì )排掉，保持機箱的正壓，”張學(xué)偉說(shuō)。該系統的溫度范圍能滿(mǎn)足-20℃到50℃的工況，定制工況可以達到-40℃到-50℃，用在區域受限制的場(chǎng)景。
在具體產(chǎn)品方面，申菱環(huán)境既有分體式安裝的空調，還有嵌裝式一體空調、內置一體空調、***式一體空調?！案鷶祿行挠行╊?lèi)似，但是它的規模一般比數據中心小，因為電池的發(fā)熱密度要比數據中心小，但是微控的精度要求更高，”張學(xué)偉說(shuō)。
而在鋰電池的生產(chǎn)過(guò)程中，其環(huán)境對濕度的要求則更高，主要包括生產(chǎn)過(guò)程的廠(chǎng)房，以及局部的工藝環(huán)境的控制。溫度要求大概20-25℃，相對濕度范圍是2%-30%。極限低的露點(diǎn)大概是-80℃，用于電芯烘烤、注液、封口等工藝車(chē)間。
溫度控制相對來(lái)說(shuō)好理解，張學(xué)偉指出，濕度相對常規的生產(chǎn)環(huán)境而言是非常低的，有些局部濕度更低。保持低濕度和高潔凈度需要的能耗非常高，“1立方米的新鮮空氣，潔凈1萬(wàn)級的空氣大概在1毛錢(qián)，每天的能耗非常大” 。
目前，申菱環(huán)境主要有四類(lèi)除濕產(chǎn)品。一種是常規工業(yè)工藝用的立柜式除濕機(包括升溫型、降溫型、調溫型等)，一種是針對更低濕度應用需求的臥式組合轉輪除濕機，后者又分單轉輪機組和雙轉輪機組，這類(lèi)產(chǎn)品主要用于鋰電池生產(chǎn)、國防、科研等場(chǎng)景。“雙轉輪機組可以做到送風(fēng)露點(diǎn)-75℃，單轉輪基本上應用在相對濕度5%-40%的場(chǎng)景”。根據不同的場(chǎng)景配置機組，雙轉輪雖然成本要高些，但運行自由度高，能耗比較低。單轉輪壓力比較低，壽命比較長(cháng)。
“我們比較推薦雙轉輪?！睆垖W(xué)偉說(shuō)。
為降低能耗，申菱環(huán)境重點(diǎn)對產(chǎn)品做了一些節能的設計，他介紹，因為能源再生的過(guò)程是需要用電加熱或者蒸汽加熱，而且現在電費很貴，蒸汽的成本也很高，所以就對排出的熱風(fēng)(廢熱)進(jìn)行熱回收，這樣就可以節約大量的能源。
“我們轉輪的處理過(guò)程，首先冷卻、干燥，送到房間，它的再生風(fēng)從外面吸進(jìn)來(lái)，或者是處理過(guò)的新風(fēng)經(jīng)過(guò)加熱再生，再生冷卻之后把熱收回來(lái)?！睆垖W(xué)偉講解。這樣大概回收率可以做到80%，能耗大概節約75%?！跋鄬?lái)說(shuō)，綜合能效可以達到6.0，是比較節能的，”他說(shuō)。
另外，張學(xué)偉還介紹了公司的水蓄能的技術(shù)，“晚上按設定時(shí)間開(kāi)始蓄冷或者蓄熱運行，白天的時(shí)候進(jìn)行放冷或放熱”。利用夜間的低谷電價(jià)，同時(shí)冷機可以在夜間狀態(tài)下滿(mǎn)負荷運行，實(shí)現能效更高，但是用電成本只有常規系統的20%，也就是說(shuō)可以節約80%的成本，投資回收期大約在2-4年。
目前申菱環(huán)境的控制系統已經(jīng)實(shí)現了智能化，能夠主動(dòng)尋優(yōu)、系統聯(lián)動(dòng)、自動(dòng)控制、故障自診斷，實(shí)現無(wú)人值守的高效智慧運行。通過(guò)遠程就可以監控設備的運行狀態(tài)，包括溫度、濕度、負荷、能效，檢測健康狀況，還有負荷預測、能耗分析、電費統計、節能優(yōu)化，以及運行模式的調整監控，等等。
“這就是基于申菱數字能環(huán)的一種解決方案?！睆垖W(xué)偉說(shuō)。
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