风冷体系因其结构简略且成本低价，在电池热办理体系中具有重要意义。本研讨运用CFD技能分析了1540 kWh集装箱式储能电池体系的热功能并对其热办理体系进行了优化。该研讨首要探讨了不同送风视点对传热特性的影响。其次，选用散热功率、换气功率、温度和速度均匀性系数作为点评指标，经过Topsis办法挑选出最佳送风视点。随后，根据最佳送风视点优化回风口方位，然后取得最优解。研讨表明，增大送风视点可增强集装箱内的空气混合作用，同时降低电池包外表温度。当送风视点为90°时，最高温度降至33.58 °C，较30°时降低了19.52%。各电池外表的温差也下降了16.02%，降至3.46 °C。调整回风口方位进一步改进了电池舱内的温度均匀性和气流散布。当送风视点为90°且回风口均匀散布在靠近防火门Z = 0.85 m处时，完成了最佳的均匀温度散布。这使最高外表温度从36.67 °C降至30.63 °C，降幅达16.47%。

引言

近年来，为推动交通运输绿色低碳转型，全电动内河集装箱船的试点工作得到了广泛推广[1]。这些船舶配备了集装箱式储能电池体系，选用“即插即用”的换电模式，仅需10至20分钟即可完成单次替换操作[2]。因而，该体系可运用于船舶上完成“船电别离”，并进步换电功率。此外，集装箱式储能体系在热力发电、风力发电和太阳能等动力的传输、分配与运用中发挥着重要作用[3,4]。锂电池因其高能量密度、大输出功率、低自放电率、长运用寿命及快速充电等优势，被广泛运用于储能体系中[5,6]。
但是，作为储能体系的核心，锂离子电池的温度是影响其功能和安全性的关键因素。通常情况下，锂离子电池的最佳工作温度应控制在10 °C至40 °C范围内[7]。高温或许导致电池过热甚至起火。此外，温度散布不均会导致电池降解速率不同，然后影响储能电池体系的全体充放电功能[8,9]。因而，规划一个高效且合理的Battery Thermal Management System (BTMS)，以调理高温环境下电池组的最大温度和温度均匀性显得尤为重要。
目前，电池冷却技能首要包含air cooling、liquid cooling和phase change material (PCM) cooling [10,11]。Liquid cooling体系经过流体活动换热完成高功率，但结构杂乱，增加了分量并占用更多空间 [12]。PCM cooling运用相变过程中的吸热特性来完成低温升和均匀的温度散布，但是相变过程中明显的体积变化会影响thermal management systems [13,14]。Air cooling体系因其成本低、结构简略且空间运用率高而遭到青睐，被广泛运用于实际储能运用中 [15]。但是，它们在高放电倍率和高温下表现出较低的功率，导致电池温度散布不均 [16,17]。因而，很多研讨集中于经过各种办法来提升air-cooling计划的全体热功能。
Bao等人[18]研讨了单向流热办理体系。他们发现，当空气流经电池包时，会吸收电池单元发生的热量，导致温度沿下游逐步升高。这会导致对流换热系数降低，使得电池包后方电池单元的散热作用变差，并造成电池包温度散布不均。Yu等人[19]发现，经过减小电池距离能够降低温度，且不同的电池模组规划计划会影响活动方向上的温度梯度，但温度散布不可避免地存在不均匀性。为了处理电池包温度不均的问题，Zhang等人[20]研讨了一种用于棱柱形锂电池包往复冷却的电池热办理体系。成果表明，该往复冷却体系降低了电池包的不均匀性和最高温度。
但是，往复式流体体系无法满意电池布置密集且容量巨大的储能体系的需求。位于中间的电池会面对温度过高以及全体温度散布不均等问题[21]。因而，一些研讨人员经过改变冷空气通道的数量和尺寸来降低电池外表温度。Park等人[22]在垂直方向的进气口和出气口处扩展为锥形风道，并在出气管道壁上增加了一个矩形孔。这完成了体系的减压通风，并提升了热办理体系的冷却作用。Sun等人[23]分析了一种“Z”型冷却通道结构。他们的研讨成果表明，选用锥形进出口风道能够明显减少冷却通道内的流量波动，然后使电池组最高温度降低约8.0 °C。Xu等人[24]发现，运用双“U”型管道替代双“I”型管道可改进电池模块的散热功能并降低温度。Liu等人[25]经过结合并优化“U”型和“Z”型结构，提出了一种新型的“J”型气室热办理体系。这种优化的“J”型结构能够经过自适应控制来满意冷却需求。
根据上述研讨，一些学者经过改变电池距离和摆放结构来进步全体温度散布的均匀性。Fan等[26]评论了锂离子电池单体对齐方式对强制风冷热办理体系冷却作用的影响。成果表明，对齐摆放具有最佳的温度散布均匀性和冷却作用，其次是交织摆放，最终是交叉摆放。Qin等[27]为圆柱形电池组件开发了一种内部翅片结构，即使在4C倍率运行下，也能将最高温度和温差控制在48.5 °C和4.8 °C以下。Wang等[28]发现，在电池间隙中参加扰流板可增强电池散热。他们运用CFD模仿结合多目标遗传算法（MOGA）进行优化。成果显现，最大温度降低了2.24 K，体积减小了4.87 %。
上述冷却技能虽然在控制电池温度方面有效，但首要集中于动力电池体系中的小型电池组[29]。针对集装箱式电池体系等大规模储能体系的研讨相对有限。高容量储能体系因为电池组摆放密集，往往面对气流死区和温度散布不均的问题[30]。为处理这一问题，咱们提出了一种集成百叶窗式送风口和均匀散布回风口的冷却体系。百叶窗出风口经过调理气流视点来缓解死区问题，而相应的均匀散布回风口则提升了全体的温度均匀性。此外，许多以往的研讨仅依赖温度作为选择终究优化计划的规范，这或许对整个热办理体系而言视角较为局限[27,31]。因而，本研讨选用了散热功率、温度和速度均匀性以及换气功率等额外指标进行综合功能评估，并运用Topsis办法来挑选最优计划。
因而，咱们运用CFD仿真技能分析了1540 kWh集装箱式储能电池体系的气流组织和电池外表温度散布。首要，经过比照试验成果与数值成果验证了仿真办法的可行性。随后，探讨了不同送风视点对舱内气流散布及传热特性的影响。接着，选用Topsis法确定了最佳送风视点。最终，根据最佳送风视点优化了回风口方位，并运用Topsis点评法挑选出最优计划。该办法不仅进步了散热功率并降低了试验成本，还为集装箱式储能电池冷却体系的规划供给了参考。

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