基于Ansys的磷酸铁锂储能电池系统热分析及优化

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.007

电器与能效管理技术 ›› 2020, Vol. 0 ›› Issue (10): 41-46.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2020.10.007

基于Ansys的磷酸铁锂储能电池系统热分析及优化

陈旭海¹, 罗景生¹, 陈永福², 谢建华¹, 陈恺¹, 董纪清²

1.中国电建集团福建省电力勘测设计院有限公司,福建福州 350003
2.福州大学电气工程与自动化学院,福建福州 350108

收稿日期:2020-05-17 出版日期:2020-10-30 发布日期:2020-11-24
作者简介:陈旭海(1983—),男,高级工程师,博士,主要从事智能变电站设计与储能技术、仪器测试技术等研究。|罗景生(1974—),男,高级工程师,主要从事输电线路及地下管廊的设计和研究工作。|陈永福(1995—),男,硕士,研究方向为电力电子变流技术。
基金资助:
* 中国电力建设股份有限公司项目(DJ-ZDXM-2018-43);福建省科学技术厅项目(《百兆瓦时级大规模锂电池储能站关键技术研究及示范应用》)(2019H01010204)

Thermal Simulation and Optimization of Lithium Iron Phosphate Battery Modules Based on Ansys

CHEN Xuhai¹, LUO Jingsheng¹, CHEN Yongfu², XIE Jianhua¹, CHEN Kai¹, DONG Jiqing²

1. POWERCHINA Fujian Electric Power Survey & Design Institute Co.,Ltd.,Fuzhou 350003,China
2. College of Electrical Engineering and Automation,Fuzhou University,Fuzhou 350108,China

Received:2020-05-17 Online:2020-10-30 Published:2020-11-24

摘要/Abstract

摘要：

基于Ansys/Fluent有限元分析软件,对电网储能系统的磷酸铁锂储能电池进行建模,并对电池模块进行温度场和流场的仿真。仿真结果表明,电池机柜顶层与底层流体流量存在较大差异,导致不同电池模块层间温度分布不均匀,温差较大。对电池机柜前、后门进行改进,优化了前、后主风道,降低了电池机柜内的最高温度;在机柜门上增加导流板,改善了电池机柜内温度场和流场分布的均匀性,有效降低了不同电池模块间的温差。

关键词: 磷酸铁锂电池模块, 热仿真, 温度场, 流场, 挡风板

Abstract:

Based on the finite element analysis software of Ansys/Fluent,this paper built the model of lithium iron phosphate batteries and simulated the temperature field and flow field of the battery modules used in the power grid energy storage system.The simulation results show that there is a large difference in the fluid flow between the top layer and the bottom layer of the battery modules,leading a large uneven temperature difference between different layers of the battery module.By improving the front and rear doors of the battery cabinet,the front and rear main air passages were optimized to reduce the maximum temperature in the battery cabinet.Then,by adding deflector plates on the cabinet door,the uniformity of temperature field and flow field distribution in the battery cabinet was improved,and the temperature difference between different battery modules was effectively reduced.

Key words: lithium iron phosphate battery module, thermal simulation, temperature field, flow field, deflector plate

中图分类号:

TM912.1

陈旭海, 罗景生, 陈永福, 谢建华, 陈恺, 董纪清. 基于Ansys的磷酸铁锂储能电池系统热分析及优化[J]. 电器与能效管理技术, 2020, 0(10): 41-46.

CHEN Xuhai, LUO Jingsheng, CHEN Yongfu, XIE Jianhua, CHEN Kai, DONG Jiqing. Thermal Simulation and Optimization of Lithium Iron Phosphate Battery Modules Based on Ansys[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2020, 0(10): 41-46.

图/表 12

表1

图1

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参考文献 15

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属性	材料	比热容/ [J·(kg·K)^-1]	导热系数/ [W·(m·K)^-1]
正极	磷酸铁锂	1 569	1.58
负极	石墨	1 437	1.04
叠片	聚乙烯	1 978	0.33
正极金属极耳	铝	951	237.50
负极金属极耳	铜	385	400.00

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Thermal Simulation and Optimization of Lithium Iron Phosphate Battery Modules Based on Ansys

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