申菱环境张学伟以“数字能环”垂直一体化解决方案护航锂电生产

“在我们的CNAS国家认可实验室，能够模拟全国各地的气候条件，如低温、高温、高湿等诸多运行环境工况。”在日前举办的第七届动力电池应用国际峰会(CBIS2022)上，广东申菱环境系统股份有限公司总工程师张学伟博士，作了主题为《锂电池洁净低湿厂房环控垂直一体化解决方案》的演讲。

图为广东申菱环境系统股份有限公司总工程师张学伟博士在峰会演讲

(资料图片)

申菱环境主营环境系统调控业务，简单地讲就是对空间内的温度、湿度、洁净度、气流速度等参数的控制。公司成立于2000年，以做专业特种空调起家，2002年中标三峡电厂暖通空调设备、2004年供货大亚湾核电站、2007年中标首都机场飞机地面空调，到2010年后拓展数字能源热管理、智慧能源管理系统，以及基于行业细分的环境系统解决方案，包括储能热管理解决方案等。公司总部位于佛山顺德，目前建有三大基地，2021年在A股上市。曾两次荣获国家技术发明奖二等奖。

随着国家双碳目标的提出，以及能源绿色低碳转型，申菱环境也紧跟时代的发展步伐主攻“数字能环”。“环控过程中能耗非常高，节能的潜力也很大，为此我们更多聚焦行业专用节能方案。”张学伟介绍内容包括息的数据整理、智能化控制等，公司推出基于行业应用的AIoT工业物料网平台，专注于智慧能管与智慧运维，从而实现从方案规划、系统设计、设备定制、集成实施到智慧总控、智能运维的垂直一体化解决，为客户提供端到端、全生命周期的环境系统低碳方案。

针对新能源行业，申菱环境推出了几款锂电池温控产品。第一类是电化学储能温控产品，主要是对集装箱或者电池的冷却，包括液冷和风冷。他介绍，电池的液冷温控，实际上就是供给18-25℃的水进行调控，令电池保持恒温。电池在夏季或者充放电时是放热的，那么就需要冷却;而在冬季，则用热泵来反向加热，所以能耗会比夏天更高些。

而电池的风冷温控，顾名思义就是靠风来冷却。设备送出来的是冷风或者热风，跟家用空调类似，但它同时能控制湿度和洁净度，“如果里面有有毒的气体会排掉，保持机箱的正压，”张学伟说。该系统的温度范围能满足-20℃到50℃的工况，定制工况可以达到-40℃到-50℃，用在区域受限制的场景。

在具体产品方面，申菱环境既有分体式安装的空调，还有嵌装式一体空调、内置一体空调、***式一体空调。“跟数据中心有些类似，但是它的规模一般比数据中心小，因为电池的发热密度要比数据中心小，但是微控的精度要求更高，”张学伟说。

而在锂电池的生产过程中，其环境对湿度的要求则更高，主要包括生产过程的厂房，以及局部的工艺环境的控制。温度要求大概20-25℃，相对湿度范围是2%-30%。极限低的露点大概是-80℃，用于电芯烘烤、注液、封口等工艺车间。

温度控制相对来说好理解，张学伟指出，湿度相对常规的生产环境而言是非常低的，有些局部湿度更低。保持低湿度和高洁净度需要的能耗非常高，“1立方米的新鲜空气，洁净1万级的空气大概在1毛钱，每天的能耗非常大” 。

目前，申菱环境主要有四类除湿产品。一种是常规工业工艺用的立柜式除湿机(包括升温型、降温型、调温型等)，一种是针对更低湿度应用需求的卧式组合转轮除湿机，后者又分单转轮机组和双转轮机组，这类产品主要用于锂电池生产、国防、科研等场景。“双转轮机组可以做到送风露点-75℃，单转轮基本上应用在相对湿度5%-40%的场景”。根据不同的场景配置机组，双转轮虽然成本要高些，但运行自由度高，能耗比较低。单转轮压力比较低，寿命比较长。

“我们比较推荐双转轮。”张学伟说。

为降低能耗，申菱环境重点对产品做了一些节能的设计，他介绍，因为能源再生的过程是需要用电加热或者蒸汽加热，而且现在电费很贵，蒸汽的成本也很高，所以就对排出的热风(废热)进行热回收，这样就可以节约大量的能源。

“我们转轮的处理过程，首先冷却、干燥，送到房间，它的再生风从外面吸进来，或者是处理过的新风经过加热再生，再生冷却之后把热收回来。”张学伟讲解。这样大概回收率可以做到80%，能耗大概节约75%。“相对来说，综合能效可以达到6.0，是比较节能的，”他说。

另外，张学伟还介绍了公司的水蓄能的技术，“晚上按设定时间开始蓄冷或者蓄热运行，白天的时候进行放冷或放热”。利用夜间的低谷电价，同时冷机可以在夜间状态下满负荷运行，实现能效更高，但是用电成本只有常规系统的20%，也就是说可以节约80%的成本，投资回收期大约在2-4年。

目前申菱环境的控制系统已经实现了智能化，能够主动寻优、系统联动、自动控制、故障自诊断，实现无人值守的高效智慧运行。通过远程就可以监控设备的运行状态，包括温度、湿度、负荷、能效，检测健康状况，还有负荷预测、能耗分析、电费统计、节能优化，以及运行模式的调整监控，等等。

“这就是基于申菱数字能环的一种解决方案。”张学伟说。

关键词： 解决方案 环境系统 垂直一体化