小部件,大乾坤!储能连接器甄选攻略
发布时间:04/14 —— 2023
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双碳目标愿景下,我国储能市场规模正迎来爆发式增长。
中关村储能产业技术联盟最新数据显示,2022年中国新增投运新型储能项目装机规模达6.9GW/15.3GWh,超过了过去十年累计的装机量5.7GW/11.2GWh,一跃成为全球第一。
具体到企业层面,国内外锂电储能订单暴增,锂电储能产品供不应求,生产线满负荷工作等企业现状,同样向我们诠释了储能的黄金时代大幕已徐徐拉开。
聚光灯下,99%的目光会被储能电池、系统集成、PCS、EMS等吸引,鲜有人知的是,连接器作为储能系统的重要组成部分,也随着储能市场规模的爆发进入发展快车道。
不过,由于业内多数从业者对储能连接器存在着“小零部件,无关紧要”“结构简单,门槛不高”等误解,且随着越来越多玩家蜂拥而至,市场上的企业及产品也呈现出种类繁多,鱼龙混杂,良莠不齐的现象,导致储能厂商选购连接器时无从下手。
那么,储能连接器是否重要?其生产研发门槛是否真的比较低?如何选购更合适、性价比更高的储能连接器?又有哪些评判标准及建议?
众所周知,储能连接器是储能系统内部PACK之间电力传输的的重要元器件之一,连接器的质量关乎PACK箱体乃至整个储能系统的安全和稳定运行,其重要性不言而喻。“连接器在整个储能系统中如同毛细血管一样的存在,东西虽小,意义重大。尤其随着储能项目容量越来越大,所用到的连接器也越来越多,一个储能项目会用到成千上万的连接器,只要其中一个出问题,就是牵一发而动全身,所产生的损失也是不可估量的。尽管储能连接器的重要性毋庸置疑,但储能作为新兴产业,一直在摸索中不断前行,市场机制、盈利模式等尚未完善。而储能连接器更是处于“空白”阶段,市场上缺乏对储能连接器的深入了解,于是流传着“小零部件,无关紧要”“相比汽车连接器结构简单,门槛不高”等观点。“我们专注从事储能连接器行业10来年了,过去确实遇到很多人都认为这么一个小部件,外观基本一致,根本看不出深层次的技术,所以大家会觉得储能连接器的门槛比汽车连接器低。其实,不然。只是技术需求不同,应用场景不同,侧重点不同罢了”。事实上,储能连接器这一专属名词本身就是新鲜事物,最早于2017年左右才被提出,此前在市场发展的最初阶段根本不存在储能连接器,基本都是车载连接器被直接用于储能系统中。同样的情况也存在于电池领域,最早的储能系统也是将汽车的动力电池直接“拿”来用。但随着储能项目的交付与使用,在实践中出现的诸多问题,让大家逐渐意识到将动力电池用于储能会出现“水土不服”,连接器亦如此。储能连接器有自己的特点和要求,主要体现在一致性、可靠性、安全性三个方面。而对于近两年储能连接器市场的快速发展,和众多资本的积极涌入,主要得益于储能市场的火爆。储能经过多年的酝酿,不同商业模式的探索,以及不同技术路线的研发,其商业化已是势在必行。这对整个储能产业链,包括做关键零部件的企业而言,都是一个重大发展机遇。但同时随着储能在不同应用场景的完善和成熟,其对连接器的个性化需求也越来越高,连接器需要在控制成本的同时提高性能,做到质量更高、寿命更长、安全性更强,这对连接器行业来说也是一个很大的挑战。储能连接器由注塑件、连接件、连接端子三部分组成,对于储能连接器的选购建议,不能简单从外观进行分辨,每一部分的选材和制作工艺都大有讲究。从外观来看都是塑料,但不同种类的塑料价格也千差万别。价格不同,材料的特性也随之而变,最终肯定会影响产品性能,包括抗冲击的能力、绝缘的能力、阻燃性能、长时间高低温运行是否会开裂和软化等问题。
其内部连接主要作用是导电,而导电的材料在于铜,为了增强导电能力,此部分材质要求用T2紫铜,且表面还需镀银。但铜的纯度不一样,镀银后也无法从表面分辨出该产品用料是否达标,因此在选购时建议让商家提供原材料构成表。
是快插式连接的核心部件,温升值是端子内在质量的主要衡量指标,不同厂家生产的端子的内部电阻和一致性等有很大差异。所谓温升,即连接器工作时,通过的电流在接触点处产生热量,导致温度上升。大电流的连接器必须考虑温度上升效应,温升是材料的主体电阻作用的结果,而主体电阻由簧片的结构和材料阻抗决定。端子的温升取决于热产生过程中的热传递所造成的热能浪费。因此温升又可以称为依赖于端子材料的热传递能力,电流的大小和连接器的热量对流。
从上述公式中可以很明显地看出,温升与产品的材料导电系数和传热系数成反比。为了降低温升,不仅要提升导电系数,还要提升材料的传热系数以便产生更少和传出更多的热量,最终降低温度的上升量。在我国首部颁布的团体标准“T/CNESA 1001-2019”中规定,额定载流下,储能连接器温升需要在45K以下。端子内部合理的簧片结构设计、簧片材料选型、簧片安装和固定方式以及连接器整体结构设计都与温升水平有密切的关系。此外,他还强调,储能连接器簧片端子材料的抗失效能力也至关重要。连接端子一旦发生失效问题,就会导致整个储能系统电路故障,是储能电站安全事故的最大隐患。针对这些问题,从簧片结构优化、簧片新材料探索等几个方面展开研究。
其中, LD-CNZZ系列液冷专用储能连接器选用的簧片端子,就是利用ANSYSWorkbench软件的Design Explorer 模块对影响扭簧性能的主要尺寸进行多目标优化设计。同时连动电力正在积极开发以Cu-3Ti-5Ni材料为主的端子内部核心簧片材料的试用和验证工作,从源头提升连接器整体性能水平。