近日，華澗新能源科技(上海)有限公司與上海交通大學(xué)陳江平教授課題組聯(lián)合開(kāi)展的《基于氣浮軸承的冷水機(jī)組及ORC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)》項(xiàng)目成功結(jié)題。該項(xiàng)目以高速氣浮離心壓縮機(jī)為基礎(chǔ)，成功研制出了制冷量高達(dá)50kW的儲(chǔ)能熱管理機(jī)組，其系統(tǒng)COP達(dá)到3.99。經(jīng)上海交通大學(xué)溧陽(yáng)研究院實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果顯示，該機(jī)組的性能與效率遠(yuǎn)超市場(chǎng)上同類產(chǎn)品。

　　項(xiàng)目結(jié)題儀式

　　項(xiàng)目背景基于目前全球范圍內(nèi)可持續(xù)發(fā)展能源的轉(zhuǎn)型變革。風(fēng)能、光伏等可再生能源的發(fā)電具有廣泛前景，其裝機(jī)量不斷增加。截至2022年，全國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)已突破1.2億千瓦，達(dá)到歷史新高;預(yù)計(jì)到2025年，全球儲(chǔ)能裝機(jī)量規(guī)?？赡苓_(dá)到362GWh，全球儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到4336億元。

　　熱管理對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性起著至關(guān)重要的作用。儲(chǔ)能電站中的核心部件，如鋰電池，在工作條件下需要維持較窄的溫度范圍，大約在10℃至35℃之間。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量較大，而其散熱空間有限。若散熱不良，容易影響電池的壽命和安全性。更為嚴(yán)重的是，如果發(fā)生熱失控，可能引發(fā)火災(zāi)、爆炸等嚴(yán)重事故，從而導(dǎo)致不必要的財(cái)產(chǎn)損失，甚至威脅到生命安全。

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　　在這一背景下，華澗新能源科技(上海)有限公司與上海交通大學(xué)陳江平教授課題組聯(lián)合開(kāi)發(fā)了用于儲(chǔ)能電站的熱管理機(jī)組。該項(xiàng)目創(chuàng)新性地采用了高速氣浮離心壓縮機(jī)技術(shù)，壓縮機(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)12萬(wàn)轉(zhuǎn)，相較于傳統(tǒng)壓縮機(jī)，具有體積小(僅為相同制冷量渦旋壓縮機(jī)的1/6)、無(wú)油壓縮和高效率等特點(diǎn)，為高速小型無(wú)油離心式壓縮機(jī)在制冷行業(yè)中的首次應(yīng)用。額定工況下，機(jī)組制冷量驗(yàn)收測(cè)量值達(dá)到48kW，COP(綜合性能系數(shù))驗(yàn)收測(cè)量值高達(dá)3.37，實(shí)際完成指標(biāo)超出合同要求。此外，機(jī)組還經(jīng)歷了嚴(yán)苛的環(huán)境溫度測(cè)試(-30℃至55℃)，測(cè)試表現(xiàn)優(yōu)異，展現(xiàn)出了良好的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。機(jī)組功耗僅為市場(chǎng)同類產(chǎn)品的50%，能效上極具優(yōu)勢(shì)。若以機(jī)組20年工作壽命，每天工作8小時(shí)為例計(jì)算，則該機(jī)組可為用戶節(jié)省電費(fèi)50萬(wàn)，為環(huán)境減少二氧化碳排放600噸。

　　高速氣浮離心壓縮機(jī)僅為傳統(tǒng)壓縮機(jī)體積的1/6(相同能力)

　　機(jī)組部分測(cè)試結(jié)果

　　在冷水機(jī)組設(shè)計(jì)方面，團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了原理機(jī)組的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)驗(yàn)證，初步驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案與技術(shù)路線的可行性;建立了理論分析模型，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了熱力學(xué)理論分析，提出了壓縮機(jī)設(shè)計(jì)要求，并輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì);建立了仿真分析模型，對(duì)系統(tǒng)的制冷能力、功耗、控制等方面進(jìn)行了初步分析，并初步確定了機(jī)組控制邏輯;進(jìn)行了零部件選型工作，確定了各主要零部件的選型參數(shù)，并提供了完整的選型報(bào)告;進(jìn)行了機(jī)組性能與壓縮機(jī)MAP圖測(cè)試，包括系統(tǒng)匹配試驗(yàn)(充注量、風(fēng)扇間距)、系統(tǒng)性能試驗(yàn)(變環(huán)境溫度、水流量等)和壓縮機(jī)性能map圖測(cè)試;進(jìn)行了機(jī)組標(biāo)定工作，整定了壓縮機(jī)、電子膨脹閥、水泵控制參數(shù)，并優(yōu)化了系統(tǒng)制冷劑充注量、系統(tǒng)架構(gòu)、風(fēng)扇轉(zhuǎn)速等方面。

　　在ORC系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方面，團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了ORC一維系統(tǒng)分析程序，用于分析系統(tǒng)工質(zhì)、性能、效率等;通過(guò)大量的文獻(xiàn)調(diào)研與理論分析，確定了系統(tǒng)工質(zhì);設(shè)計(jì)了系統(tǒng)循環(huán)架構(gòu)圖并提供了設(shè)計(jì)方案;提供了主要零部件的選型參數(shù)要求。

　　目前所開(kāi)發(fā)的儲(chǔ)能熱管理機(jī)組已成功下線，并在儲(chǔ)能系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。該項(xiàng)目也開(kāi)創(chuàng)了高速小型無(wú)油離心式壓縮機(jī)在制冷行業(yè)中的首次應(yīng)用。

　　華澗熱管理產(chǎn)品已成功下線，并在儲(chǔ)能系統(tǒng)中得到應(yīng)用

　　華澗新能源是上海華培動(dòng)力科技(集團(tuán))股份有限公司(證券代碼：603121)孵化的致力于超高速離心機(jī)電在熱管理與氫能領(lǐng)域開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的現(xiàn)代高科技公司。依托集團(tuán)公司在汽車零部件高端材料、精密鑄造、精密加工和傳感器領(lǐng)域近20年的積累的賦能，華澗新能源不斷深耕技術(shù)研發(fā)，為客戶提供燃料電池BOP系統(tǒng)和儲(chǔ)能熱管理系統(tǒng)解決方案，通過(guò)一個(gè)個(gè)創(chuàng)新性的產(chǎn)品幫助客戶滿足行業(yè)快速變革的需求。