2、 行業(yè)趨勢(shì)：風(fēng)冷為主，液冷占比快速提升
2.1、 各類方式對(duì)比：散熱效率和系統(tǒng)溫差是核心
風(fēng)冷系統(tǒng)是當(dāng)前主要的儲(chǔ)能溫控形式，但散熱效率低、占地面積大且易導(dǎo)致 電池溫度分布不均。風(fēng)冷系統(tǒng)將低溫空氣送入系統(tǒng)內(nèi)部，通過熱對(duì)流和熱傳導(dǎo) 兩種傳熱方式帶走電池產(chǎn)生的熱量，從而達(dá)到降溫冷卻的目的。風(fēng)冷系統(tǒng)具有造 價(jià)低、安裝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但空氣比熱較小，隨著鋰電池產(chǎn)熱量的增加，風(fēng)冷系統(tǒng) 占地面積也將不斷增加。同時(shí)，大多集裝箱風(fēng)冷系統(tǒng)采用單風(fēng)道結(jié)構(gòu)，這導(dǎo)致靠 近進(jìn)風(fēng)口的電池溫度偏低，較遠(yuǎn)處的電池溫度偏高，從而導(dǎo)致溫度分布不均勻的 問題。 液冷系統(tǒng)散熱效率高，電池簇間溫差小，可以提升電池壽命和全生命周期經(jīng) 濟(jì)性。根據(jù)接觸方式的不同，可以將液冷分為直接接觸和間接接觸兩種，直接 接觸是將電池包放置于冷卻液中，這種方式易發(fā)生泄露，危險(xiǎn)性較高，所以一般 采用間接接觸的方式，即冷卻液流經(jīng)液冷板，液冷板與電池包直接接觸換熱，從 而控制電池的溫度。冷卻液比熱容較高，且通過流道設(shè)置和流量調(diào)節(jié)可以進(jìn)一步 提升散熱效率。同時(shí)，液冷回路一般采用并聯(lián)回路，這可以減少電池包之間的溫 差，提升系統(tǒng)壽命。
相變材料和熱管冷卻仍處于在研階段，成本和穩(wěn)定性是影響其投產(chǎn)的重要原 因。相變材料冷卻是使電池單體直接接觸相變材料，利用其相變過程吸收熱 量實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰離子電池的冷卻。相變材料冷卻可以明顯提升儲(chǔ)能系統(tǒng)溫度分布 的均勻性，但其價(jià)格較高，且當(dāng)相變材料吸熱時(shí)，其體積變化明顯，容易對(duì) 儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作性能產(chǎn)生影響。熱管是一種利用介質(zhì)在吸熱端的蒸發(fā)帶走熱 量，再在放熱端通過冷凝的方式將熱量傳遞到外界的裝置，這一冷卻技術(shù)已 相對(duì)成熟，但其成本較高，在手機(jī)等電子設(shè)備上使用較多，應(yīng)用于儲(chǔ)能系統(tǒng) 上性價(jià)比低。
2.2、 發(fā)展趨勢(shì)：液冷方案滲透率快速提升
2.2.1、液冷方案的性能與下游需求更加適配
儲(chǔ)能項(xiàng)目整體規(guī)模的增加以及“大電芯”的趨勢(shì)，對(duì)溫控系統(tǒng)散熱效率與溫 差控制提出了更高的需求。 首先，是項(xiàng)目整體規(guī)模的變大：根據(jù)儲(chǔ)能與電力市場(chǎng)不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)已規(guī) 劃啟動(dòng)的單體 GWh 級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目已有 9 個(gè)。以單顆電芯 280Ah、3.2V 匡算， 一個(gè) 1GWh 的儲(chǔ)能電站將包含超過 100 萬顆電芯。這就要求溫控系統(tǒng)有更高 的散熱效率以及更好的溫差控制能力。 其次，是單體電芯容量的變大：2022 年電站儲(chǔ)能中最常見的電芯容量為 280Ah，進(jìn)入 2023 年之后，各大廠商又陸續(xù)推出了超過 300Ah 的電芯產(chǎn)品， 其中，億緯鋰能甚至推出了 560Ah 的儲(chǔ)能專用電芯。這就要求溫控系統(tǒng)有更 高的散熱效率。 無論是電芯單體層面容量的變大、還是儲(chǔ)能項(xiàng)目整體規(guī)模的變大，都對(duì)溫控 系統(tǒng)的性能提出了更高的要求，在這種情況下，散熱效率更高、溫差控制更 優(yōu)的液冷方案更受青睞。
2.2.2、液冷方案對(duì)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的提升明顯
需求方對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性有了更高的要求。此前，中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)是由政策 強(qiáng)制配儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)的，儲(chǔ)能設(shè)施更多的作為風(fēng)光建設(shè)的“路條”，很多儲(chǔ)能裝置 并不投入到實(shí)際的使用中，或者實(shí)際調(diào)用次數(shù)很少，使得需求方對(duì)于儲(chǔ)能系 統(tǒng)的壽命不會(huì)過多關(guān)注。隨著電力市場(chǎng)市場(chǎng)化的不斷推進(jìn)、儲(chǔ)能盈利模式的 逐步完善，未來的儲(chǔ)能電站將通過價(jià)差套利、輔助服務(wù)等方式賺取收益。在 這種情況下，需求方對(duì)于儲(chǔ)能電站的壽命、經(jīng)濟(jì)性就有了更高的要求。 液冷方案在系統(tǒng)壽命上的增益，使得其經(jīng)濟(jì)性凸顯。根據(jù)遠(yuǎn)景能源實(shí)測(cè)數(shù)據(jù) 顯示，與普通風(fēng)冷儲(chǔ)能產(chǎn)品相比，液冷儲(chǔ)能產(chǎn)品的電池壽命提升了 20%。我 們進(jìn)行了簡(jiǎn)易的測(cè)算： 假設(shè) 1：液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)較風(fēng)冷儲(chǔ)能系統(tǒng)的單位投資成本增加額為 0.03 元/Wh; 假設(shè) 2：液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)于儲(chǔ)能壽命的增益為 20%。 測(cè)算得風(fēng)冷儲(chǔ)能系統(tǒng)的度電成本為 0.39元，液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)的度電成本為 0.33 元，液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)的度電成本較風(fēng)冷系統(tǒng)下降 15%。
2.2.3、主流集成廠商近年來均推出液冷產(chǎn)品
各大主流集成廠商近年來均推出了液冷產(chǎn)品，在能量密度、電池壽命上較風(fēng) 冷產(chǎn)品有了顯著提升。陽(yáng)光電源的 PowerTitan 產(chǎn)品采用液冷溫控的方式，實(shí) 現(xiàn)了所有電芯溫差小于 2.5℃，使電池壽命延長(zhǎng) 2 年以上。海博思創(chuàng)的HyperA2-C3354、HyperA2-C6709 產(chǎn)品采用了同程均衡液冷管路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了 溫差不超過 3℃，電池壽命延長(zhǎng) 20%。比亞迪的 Cube T28 產(chǎn)品采用了液冷技術(shù)， 空間利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)預(yù)留風(fēng)道的風(fēng)冷系統(tǒng)。寧德時(shí)代的 EnerC 產(chǎn)品，能量 密度較傳統(tǒng)風(fēng)冷系統(tǒng)提高了近兩倍，可將單簇 416 個(gè)電芯溫差控制在 3°C 以內(nèi)， 全系統(tǒng) 4160 個(gè)電芯溫差控制在 5°C 以內(nèi)。
2.2.4、全沉浸液冷系統(tǒng)嶄露頭角
全沉浸液冷系統(tǒng)的溫差控制能力更強(qiáng)，同時(shí)安全性更高。與傳統(tǒng)的液冷方案 不同，全沉浸液冷系統(tǒng)中，電池系統(tǒng)整體浸沒于冷卻絕緣液中，通過液體循環(huán)實(shí)現(xiàn)散熱。由于浸沒液與電芯全方位接觸，更好地控制電芯的溫差水平;此外，采 用非油類的冷卻液時(shí)，液體本身就具有滅火能力，起到了溫控與消防融合的效果。
多家公司已經(jīng)推出全沉浸液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品，在大型儲(chǔ)能電站中，也逐漸開 始示范應(yīng)用。佛山久安、易事特、科創(chuàng)儲(chǔ)能、南瑞繼保、儲(chǔ)能在線等多個(gè) 公司已經(jīng)推出全浸沒液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品，并且在大型儲(chǔ)能電站中，全液冷 儲(chǔ)能系統(tǒng)也開始示范應(yīng)用。2023 年 3 月，南方電網(wǎng)梅州寶湖儲(chǔ)能電站全浸 沒液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)投運(yùn)(項(xiàng)目總規(guī)模 70MW/140MWh，其中全浸沒液冷儲(chǔ)能 系統(tǒng) 15MW/30MWh)。2023 年 4 月，廣東佛山南海電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立電池儲(chǔ)能 電站，75MW/150MWh 浸沒式艙級(jí)管理液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)集成招標(biāo)。當(dāng)前全浸 沒液冷系統(tǒng)的成本與傳統(tǒng)的風(fēng)冷、液冷相比相對(duì)較高，在一些對(duì)安全敏感 性更高的場(chǎng)景有望率先取得較大范圍的應(yīng)用。
評(píng)論