中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3月10-13日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司指導(dǎo)，中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十四屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)（簡(jiǎn)稱“CIES”）在杭州國(guó)際博覽中心召開(kāi)。
CIES大會(huì)以“共建儲(chǔ)能生態(tài)鏈，共創(chuàng)儲(chǔ)能新發(fā)展”為主題，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問(wèn)題展開(kāi)充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場(chǎng)、國(guó)際市場(chǎng)、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來(lái)自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國(guó)內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的2011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)， 53417位線上注冊(cè)嘉賓將參加本屆CIES大會(huì)，儲(chǔ)能網(wǎng)視頻號(hào)線上直播11萬(wàn)人參與觀看與交流。其中300余家企業(yè)集中展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測(cè)認(rèn)證、飛輪儲(chǔ)能、液流電池、熔鹽儲(chǔ)熱、壓縮空氣儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
3月12日上午，寧波億儲(chǔ)電氣科技有限公司熱管理專家郭向吉受邀在新型儲(chǔ)能系統(tǒng)集成解決方案專場(chǎng)（下）分享主題報(bào)告，報(bào)告題目為《 大功率IGBT模塊的高效散熱技術(shù)在PCS中的應(yīng)用》。以下為報(bào)告主要內(nèi)容：
郭向吉：當(dāng)億儲(chǔ)電氣遇見(jiàn)大連理工大學(xué)寧波研究院，一場(chǎng)革命性的科技變革悄然展開(kāi)。我們聯(lián)合推出的3D TPLT技術(shù)讓散熱擁有新選擇，通過(guò)相變熱虹吸管設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了高效集成的散熱系統(tǒng)。不僅是一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新，它是未來(lái)儲(chǔ)能電站散熱解決方案的新選擇。
我們團(tuán)隊(duì)初來(lái)寧波，以前專為軍用飛機(jī)相控雷達(dá)打造微通道散熱，為尾噴管提供熱防護(hù)?，F(xiàn)在我們同億儲(chǔ)電器深度合作，將這份技術(shù)帶到儲(chǔ)能領(lǐng)域，用于解決PCS系統(tǒng)中的熱管理挑戰(zhàn)。
儲(chǔ)能PCS，這個(gè)電力轉(zhuǎn)換的心臟，正面臨一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：如何在狹窄的空間內(nèi)高效散熱？
我們的散熱策略有四大方向，首先是建立一個(gè)高效的散熱系統(tǒng)；然后，利用先進(jìn)材料如石墨烯和相變材料來(lái)提高散熱表現(xiàn)；接著，通過(guò)ICPEEK精準(zhǔn)的熱仿真和建模來(lái)設(shè)計(jì)；最后，實(shí)現(xiàn)熱管理設(shè)備與電氣設(shè)備的高度集成化設(shè)。
在PCS柜內(nèi)部，主要發(fā)熱部件包括IGBT模塊、電容器和變壓器等。從IGBT芯片到外殼，從125℃到80℃，殼溫控制在80℃一下，這一步的散熱是關(guān)鍵。
面對(duì)PCS散熱的“不可能三角”，我們的3D TPLT技術(shù)不僅僅是技術(shù)上的突破，同時(shí)力求在散熱效率、系統(tǒng)成本和尺寸緊湊性之間找到完美的平衡。
在儲(chǔ)能領(lǐng)域，PCS柜的設(shè)計(jì)，滿足四大需求：首先，PCS柜滿足IP66的高防護(hù)等級(jí)，以確保內(nèi)部元件免受塵埃和水的侵襲。其次，大量發(fā)熱元件在柜體內(nèi)部造成嚴(yán)重的積溫現(xiàn)象。我們需要芯片擁有足夠好的均溫性。再來(lái)是面對(duì)重負(fù)荷持續(xù)充放電的考驗(yàn)，PCS柜必須能應(yīng)對(duì)復(fù)雜的熱負(fù)荷。最后，考慮到市場(chǎng)和后期運(yùn)維的需求，我們需要一個(gè)既高效又易于維護(hù)的系統(tǒng)。
傳統(tǒng)的風(fēng)冷散熱技術(shù)，雖然歷經(jīng)時(shí)間考驗(yàn)，但現(xiàn)在看來(lái)，十幾公斤的鋁合金翅片，重且體積大，散熱已接近其極限。而液冷散熱技術(shù)，盡管散熱性能優(yōu)越，但壓縮機(jī)電力消耗巨大，冷水機(jī)組維護(hù)復(fù)雜。液冷系統(tǒng)潛在的漏液?jiǎn)栴}、單相散熱的均溫性較差，令人望而卻步。
傳統(tǒng)的熱管技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備中，從CPU至最新的5G手機(jī)中的一維熱管。但我們所提出的，基于熱虹吸環(huán)路效應(yīng)，形成了一種高效的三維熱管理系統(tǒng)。在其封閉腔內(nèi)，蒸發(fā)與冷凝的相變過(guò)程為散熱提供了更大的效率提升。
在現(xiàn)場(chǎng)，我們展示了兩套原理樣機(jī)：一套致力于可視化研究，采用透明軟管來(lái)深入探索這一技術(shù)的工作機(jī)理；另一套則專注于實(shí)際應(yīng)用，面對(duì)PCS中的三個(gè)IGBT模塊，通過(guò)定制的蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)高效散熱，最終利用氣體上升管和一個(gè)大風(fēng)扇完成冷凝過(guò)程。
相比傳統(tǒng)空氣或水冷系統(tǒng)，我們的系統(tǒng)在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了流動(dòng)換熱，換熱系數(shù)得到了顯著提升。通過(guò)在蒸發(fā)器的冷板上采用微通道強(qiáng)化傳熱技術(shù)，并對(duì)散熱表面進(jìn)行特殊處理，我們不僅提升了換熱性能，還實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的均溫性能和緊湊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
我們實(shí)驗(yàn)室的最新突破是單個(gè)IGBT，600W熱量熱管理，殼溫最低下降到60度，而同行業(yè)的IGBT模塊勉強(qiáng)在85度。在30度環(huán)溫下，風(fēng)扇只有3000轉(zhuǎn)，噪聲30分貝不到。
均溫性是我們的技術(shù)一大亮點(diǎn)，外殼溫度梯度最大不超過(guò)1℃，均溫系數(shù)高達(dá)98.7%。提高了30%的散熱效率，而且均溫性也有了顯著提升。重量和體積對(duì)我們來(lái)說(shuō)不是太大問(wèn)題。整個(gè)散熱系統(tǒng)輕到只有5斤。此外，多個(gè)風(fēng)扇可以集成到一個(gè)風(fēng)扇，功耗比水冷算下來(lái)只有它的1/10，甚至1/20。原則設(shè)計(jì)時(shí)，環(huán)境溫度55度，滿足最大熱負(fù)荷，向下兼容較低熱負(fù)荷。
柔性軟管搭建成的熱管系統(tǒng)，分隔氣液通道讓熱量傳遞更迅速，從一厘米到四五米，都能適應(yīng)運(yùn)行。我們從原理上控制凝露風(fēng)險(xiǎn)，冷凝器件始終高于環(huán)境露點(diǎn)10℃左右。采用全密封的設(shè)計(jì)，基本上無(wú)泄漏風(fēng)險(xiǎn)。我們?cè)诖筮B實(shí)驗(yàn)室改建超算散熱。2017年落地，至仍在正常運(yùn)轉(zhuǎn)，從來(lái)沒(méi)有發(fā)生過(guò)泄漏和凝露的問(wèn)題，運(yùn)維成本大幅度下降。
寧波億儲(chǔ)公司主要面向工商業(yè)儲(chǔ)能柜，儲(chǔ)能電站。公司產(chǎn)品技術(shù)研發(fā)主要包括特種電源，工商業(yè)儲(chǔ)能PCS柜，DCDC功率模塊等。核心研發(fā)人員來(lái)自上海交大，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)。雙方預(yù)計(jì)今年將3D TPLT技術(shù)正式落地于PCS中。
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