申菱環(huán)境張學(xué)偉：以“數(shù)字能環(huán)”垂直一體化解決方案護(hù)航鋰電生產(chǎn)
“在我們的CNAS國家認(rèn)可實(shí)驗(yàn)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(yùn)行環(huán)境工況。”在日前舉辦的第七屆動(dòng)力電池應(yīng)用國際峰會(huì)(CBIS2022)上，廣東申菱環(huán)境系統(tǒng)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(xué)偉博士在峰會(huì)演講
申菱環(huán)境主營環(huán)境系統(tǒng)調(diào)控業(yè)務(wù)，簡單地講就是對(duì)空間內(nèi)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(diào)起家，2002年中標(biāo)三峽電廠暖通空調(diào)設(shè)備、2004年供貨大亞灣核電站、2007年中標(biāo)首都機(jī)場飛機(jī)地面空調(diào)，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(xì)分的環(huán)境系統(tǒng)解決方案，包括儲(chǔ)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(shù)發(fā)明獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
隨著國家雙碳目標(biāo)的提出，以及能源綠色低碳轉(zhuǎn)型，申菱環(huán)境也緊跟時(shí)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(xué)偉介紹內(nèi)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(yīng)用的AIoT工業(yè)物料網(wǎng)平臺(tái)，專注于智慧能管與智慧運(yùn)維，從而實(shí)現(xiàn)從方案規(guī)劃、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備定制、集成實(shí)施到智慧總控、智能運(yùn)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(duì)新能源行業(yè)，申菱環(huán)境推出了幾款鋰電池溫控產(chǎn)品。第一類是電化學(xué)儲(chǔ)能溫控產(chǎn)品，主要是對(duì)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(diào)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)來冷卻。設(shè)備送出來的是冷風(fēng)或者熱風(fēng)，跟家用空調(diào)類似，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(jī)箱的正壓，”張學(xué)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(dá)到-40℃到-50℃，用在區(qū)域受限制的場景。
在具體產(chǎn)品方面，申菱環(huán)境既有分體式安裝的空調(diào)，還有嵌裝式一體空調(diào)、內(nèi)置一體空調(diào)、***式一體空調(diào)。“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?yàn)殡姵氐陌l(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(xué)偉說。
而在鋰電池的生產(chǎn)過程中，其環(huán)境對(duì)濕度的要求則更高，主要包括生產(chǎn)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(duì)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、封口等工藝車間。
溫度控制相對(duì)來說好理解，張學(xué)偉指出，濕度相對(duì)常規(guī)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1萬級(jí)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(chǎn)品。一種是常規(guī)工業(yè)工藝用的立柜式除濕機(jī)(包括升溫型、降溫型、調(diào)溫型等)，一種是針對(duì)更低濕度應(yīng)用需求的臥式組合轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)，后者又分單轉(zhuǎn)輪機(jī)組和雙轉(zhuǎn)輪機(jī)組，這類產(chǎn)品主要用于鋰電池生產(chǎn)、國防、科研等場景。“雙轉(zhuǎn)輪機(jī)組可以做到送風(fēng)露點(diǎn)-75℃，單轉(zhuǎn)輪基本上應(yīng)用在相對(duì)濕度5%-40%的場景”。根據(jù)不同的場景配置機(jī)組，雙轉(zhuǎn)輪雖然成本要高些，但運(yùn)行自由度高，能耗比較低。單轉(zhuǎn)輪壓力比較低，壽命比較長。
“我們比較推薦雙轉(zhuǎn)輪。”張學(xué)偉說。
為降低能耗，申菱環(huán)境重點(diǎn)對(duì)產(chǎn)品做了一些節(jié)能的設(shè)計(jì)，他介紹，因?yàn)槟茉丛偕倪^程是需要用電加熱或者蒸汽加熱，而且現(xiàn)在電費(fèi)很貴，蒸汽的成本也很高，所以就對(duì)排出的熱風(fēng)(廢熱)進(jìn)行熱回收，這樣就可以節(jié)約大量的能源。
“我們轉(zhuǎn)輪的處理過程，首先冷卻、干燥，送到房間，它的再生風(fēng)從外面吸進(jìn)來，或者是處理過的新風(fēng)經(jīng)過加熱再生，再生冷卻之后把熱收回來。”張學(xué)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(duì)來說，綜合能效可以達(dá)到6.0，是比較節(jié)能的，”他說。
另外，張學(xué)偉還介紹了公司的水蓄能的技術(shù)，“晚上按設(shè)定時(shí)間開始蓄冷或者蓄熱運(yùn)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(jī)可以在夜間狀態(tài)下滿負(fù)荷運(yùn)行，實(shí)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(shí)現(xiàn)了智能化，能夠主動(dòng)尋優(yōu)、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、自動(dòng)控制、故障自診斷，實(shí)現(xiàn)無人值守的高效智慧運(yùn)行。通過遠(yuǎn)程就可以監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，包括溫度、濕度、負(fù)荷、能效，檢測健康狀況，還有負(fù)荷預(yù)測、能耗分析、電費(fèi)統(tǒng)計(jì)、節(jié)能優(yōu)化，以及運(yùn)行模式的調(diào)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(xué)偉說。
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