申菱環(huán)境張學偉：以“數(shù)字能環(huán)”垂直一體化解決方案護航鋰電生產
“在我們的CNAS國家認可實驗室，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力電池應用國際峰會(CBIS2022)上，廣東申菱環(huán)境系統(tǒng)股份有限公司總工程師張學偉博士，作了主題為《鋰電池潔凈低濕廠房環(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(tǒng)股份有限公司總工程師張學偉博士在峰會演講
申菱環(huán)境主營環(huán)境系統(tǒng)調控業(yè)務，簡單地講就是對空間內的溫度、濕度、潔凈度、氣流速度等參數(shù)的控制。公司成立于2000年，以做專業(yè)特種空調起家，2002年中標三峽電廠暖通空調設備、2004年供貨大亞灣核電站、2007年中標首都機場飛機地面空調，到2010年后拓展數(shù)字能源熱管理、智慧能源管理系統(tǒng)，以及基于行業(yè)細分的環(huán)境系統(tǒng)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股上市。曾兩次榮獲國家技術發(fā)明獎二等獎。
隨著國家雙碳目標的提出，以及能源綠色低碳轉型，申菱環(huán)境也緊跟時代的發(fā)展步伐主攻“數(shù)字能環(huán)”。“環(huán)控過程中能耗非常高，節(jié)能的潛力也很大，為此我們更多聚焦行業(yè)專用節(jié)能方案。”張學偉介紹內容包括信息的數(shù)據(jù)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，專注于智慧能管與智慧運維，從而實現(xiàn)從方案規(guī)劃、系統(tǒng)設計、設備定制、集成實施到智慧總控、智能運維的垂直一體化解決，為客戶提供端到端、全生命周期的環(huán)境系統(tǒng)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品。第一類是電化學儲能溫控產品，主要是對集裝箱或者電池的冷卻，包括液冷和風冷。他介紹，電池的液冷溫控，實際上就是供給18-25℃的水進行調控，令電池保持恒溫。電池在夏季或者充放電時是放熱的，那么就需要冷卻;而在冬季，則用熱泵來反向加熱，所以能耗會比夏天更高些。
而電池的風冷溫控，顧名思義就是靠風來冷卻。設備送出來的是冷風或者熱風，跟家用空調類似，但它同時能控制濕度和潔凈度，“如果里面有有毒的氣體會排掉，保持機箱的正壓，”張學偉說。該系統(tǒng)的溫度范圍能滿足-20℃到50℃的工況，定制工況可以達到-40℃到-50℃，用在區(qū)域受限制的場景。
在具體產品方面，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。“跟數(shù)據(jù)中心有些類似，但是它的規(guī)模一般比數(shù)據(jù)中心小，因為電池的發(fā)熱密度要比數(shù)據(jù)中心小，但是微控的精度要求更高，”張學偉說。
而在鋰電池的生產過程中，其環(huán)境對濕度的要求則更高，主要包括生產過程的廠房，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%。極限低的露點大概是-80℃，用于電芯烘烤、注液、封口等工藝車間。
溫度控制相對來說好理解，張學偉指出，濕度相對常規(guī)的生產環(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1萬級的空氣大概在1毛錢，每天的能耗非常大” 。
目前，申菱環(huán)境主要有四類除濕產品。一種是常規(guī)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，這類產品主要用于鋰電池生產、國防、科研等場景。“雙轉輪機組可以做到送風露點-75℃，單轉輪基本上應用在相對濕度5%-40%的場景”。根據(jù)不同的場景配置機組，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。
“我們比較推薦雙轉輪。”張學偉說。
為降低能耗，申菱環(huán)境重點對產品做了一些節(jié)能的設計，他介紹，因為能源再生的過程是需要用電加熱或者蒸汽加熱，而且現(xiàn)在電費很貴，蒸汽的成本也很高，所以就對排出的熱風(廢熱)進行熱回收，這樣就可以節(jié)約大量的能源。
“我們轉輪的處理過程，首先冷卻、干燥，送到房間，它的再生風從外面吸進來，或者是處理過的新風經(jīng)過加熱再生，再生冷卻之后把熱收回來。”張學偉講解。這樣大概回收率可以做到80%，能耗大概節(jié)約75%。“相對來說，綜合能效可以達到6.0，是比較節(jié)能的，”他說。
另外，張學偉還介紹了公司的水蓄能的技術，“晚上按設定時間開始蓄冷或者蓄熱運行，白天的時候進行放冷或放熱”。利用夜間的低谷電價，同時冷機可以在夜間狀態(tài)下滿負荷運行，實現(xiàn)能效更高，但是用電成本只有常規(guī)系統(tǒng)的20%，也就是說可以節(jié)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(tǒng)已經(jīng)實現(xiàn)了智能化，能夠主動尋優(yōu)、系統(tǒng)聯(lián)動、自動控制、故障自診斷，實現(xiàn)無人值守的高效智慧運行。通過遠程就可以監(jiān)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(tǒng)計、節(jié)能優(yōu)化，以及運行模式的調整監(jiān)控，等等。
“這就是基于申菱數(shù)字能環(huán)的一種解決方案。”張學偉說。
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