为了早日达到“碳达峰、碳中和”的目标，全国各地正在火热地建设智能电网。储能作为智能电网的中间调节环节，可实现电网削峰填谷，提高电力设备的利用率和电网稳定性，保证电网的安全可靠。随着储能设备需求的旺盛，定制化的要求也越来越多。如何快速响应市场需求，以价格更低、性能更可靠的储能设备提高市场的占有率越发显得重要。目前，储能市场的竞争日趋激烈，降本增效势在必行。储能设备散热系统的合理化设计，仍是结构设计的核心技术难题。本文运用热仿真软件分析对比了散热系统的3种送、回风方式的散热效果，并通过高温箱模拟高、低温进行热测试，热仿真与热测试相结合，以最快的速度、最低的成本实现散热系统的优化设计。

1 高防护户外储能柜散热系统优化设计及对比

本文所提及的产品是容量为100kW·h的高防护户外储能柜，其防护等级可达IP55。该柜创新地采用组合式散热系统，其中对温度和环境敏感度高的电池舱采用空调散热系统，对温度和环境敏感度低的配电舱采用风冷散热系统。由于风冷散热系统的设计较为成熟，且成本已压缩到极限，因此此次组合式散热系统的优化设计只针对电池舱的空调散热系统进行。电池舱优化共设计出3种方案，通过热仿真软件Flotherm进行分析对比，择优选用。

方案一为电池舱空调的出风和回风均为自由进出风；方案二在电池舱空调的出风口加装专用风道；方案三是在方案二的基础上，局部加上风机辅助出风，可实现远离空调的柜体能够均分空调吹出的冷风。3种方案的示意图如图1所示。其中方案三风机的理论选型设计如下:电池舱内空调出风口均分为三路，其内循环风机的风量为380m³/h，则每一路出风口的平均风量约为130m³/h，由风机的风压理论推导公式可得出，单个风机压力损失P=12.7Pa，据此初步选择型号为8030的直流风机。根据其P－Q性能曲线图可知，两台风机的自由风量相加为160m³/h，且在压力为10～15Pa时，两台风机的有效风量为120～140m³/h，理论估算出的风量和风压均满足设计需求，故风机选型符合设计要求。

高防护储能柜的组合式散热系统理论上是风冷组合式散热系统，采用Flotherm软件进行热仿真，软件中Model Setup设置时，需考虑到热传导和对流换热，选用Flow and transfer解决方案，选择湍流模型中的Automatic Algebraic选项，软件可自动计算出湍动黏度，适用于小空间风冷电子设备散热仿真的绝大多数情况。流体特性定义为:海平面1个标准大气压下40℃空气的物性参数，并定义缺省的环境温度为40℃。打开辐射开关，根据储能柜建设地的经纬度定义太阳辐射的角度和强度。设置Solver Control时，选择多网格求解器，迭代步数为500步，FanRelaxation选用0.7，并选用usedoubleprecisionsolver选项，这样设置有助于计算结果的收敛。自由对流风速、监测点温度和压力等其他参数采用软件默认参数。

网格划分时，对系统网格进行全局约束，在考虑计算机计算能力的基础上，需全力确保网格的质量。为了确保能够扫描到最小模型上的最小网格，设置网格最小尺寸为1mm，最大尺寸为30mm，并打开smooth按钮，调整平滑过渡参数，使得网格的长宽比无剧烈的变化。同时对风扇和空调进、出风口等流场变化剧烈的地方局部加密和网格膨胀，风扇的长、宽方向网格膨胀距离为25%，厚度方向为100%，并确保风扇长、宽方向不少于25个网格，膨胀区域不少于6个网格，风扇厚度方向和膨胀区域各不少于15个网格。经以上设置，划分好的系统网格在300万个左右，最大长宽比在20以内，网格质量较好。其中重点关注的流体域电池模组的网格划分如图2所示。

该储能柜应用在安徽芜湖，所处地为北纬31°，设备前门朝南，时间设置为7月下旬中午1点，太阳辐射强度为904W/㎡，图2中箭头为太阳辐照角度。环境温度设为40℃，空调停止制冷温度设置为25℃，制冷量为1.5kW。储能柜内发热元器件建模后，参照表1进行参数设置。

原标题：高防护户外储能柜散热系统优化设计