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。

  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信息的数据整理、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。

  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。