中國儲能網(wǎng)訊：儲能市場的高速增長，帶來了一片藍海的溫控細分市場。
儲熱技術(shù)家族中，相變技術(shù)最有可能在這一市場得到應(yīng)用，但目前卻并沒有實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用，為什么？
溫控大市場
溫控并不是一個新的市場，其被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、通信、消費電子、新能源、動力電池等多個場景，用于保障電池等原器件正常穩(wěn)定的工作運轉(zhuǎn)以及工業(yè)等環(huán)境穩(wěn)定。
國信證券預(yù)測，綜合考慮傳統(tǒng)工業(yè)溫控、IDC機房溫控、儲能溫控、新能源車熱管理及手機溫控空間，預(yù)計2025年溫控市場有望超過1900億元，其中，儲能溫控市場規(guī)模預(yù)計可達120億元，復(fù)合年均增長率高達63%。
▲國內(nèi)溫控市場空間測算（/億元），國信證券
這得益于儲能市場的爆發(fā)式增長。儲能溫控是防止儲能系統(tǒng)容量衰減、壽命減短、熱失控的關(guān)鍵措施。
儲能系統(tǒng)電池數(shù)目多、電池容量和功率大，需要進行有效的電池?zé)峁芾?，否則可能導(dǎo)致電池充放電性能、容量和壽命等下降，甚至引發(fā)熱失控，造成安全事故。此外，在發(fā)電側(cè)儲能系統(tǒng)大容量、調(diào)峰調(diào)頻用儲能系統(tǒng)電池高倍率的大趨勢下，儲能溫控的重要性將不斷上升。
10℃-35℃是鋰電池最佳溫度區(qū)間，以可維持其在最佳使用狀態(tài)，保證儲能系統(tǒng)的性能和壽命。-20℃-45℃內(nèi)是鋰電池常規(guī)工作溫度區(qū)間，但鋰電池會面臨壽命衰減、電解液凝固、抗阻增加、電池容量明顯下降等問題。
溫度超60℃時，鋰電池內(nèi)部有害化學(xué)反應(yīng)速率提高，使得電芯失控、BMS失效、PCS保護失效等。溫度小于-30℃時，電池的容量和功率急劇降低，特別是充電容量和充電功率下降更加明顯，導(dǎo)致儲能系統(tǒng)經(jīng)濟性銳減。
而現(xiàn)實情況是，儲能系統(tǒng)內(nèi)部運行溫度常常高達150-170℃，遠超鋰電池組最佳工作區(qū)間10-35℃，且電池組內(nèi)部溫度一致性極差，最高溫差近20℃。
儲能溫控技術(shù)
因此，儲能系統(tǒng)通過溫控系統(tǒng)對鋰電池進行熱管理十分必要。
目前儲能系統(tǒng)溫控主要采用風(fēng)冷、液冷技術(shù)，在研技術(shù)有熱管冷卻、相變儲熱冷卻技術(shù)。
這幾種技術(shù)的核心區(qū)別在于散熱速率和成本。風(fēng)冷的結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但散熱速率最低；液冷散熱速率高于風(fēng)冷，但結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，成本更高于風(fēng)冷。熱管冷卻和相變材料冷卻仍在實驗室階段，散熱速率更高，但成本也更高。
當(dāng)前，儲能溫控以風(fēng)冷為主，主要系帶電量、功率密度相對較小的項目裝機占比高；但中期預(yù)計液冷占比將快速提升，主要原因是未來單體儲能項目裝機規(guī)模增大，發(fā)熱量將不斷提升，風(fēng)冷無法滿足部分項目的散熱需求。
相變儲熱能分一杯羹嗎？
對于儲熱技術(shù)公司，更關(guān)注的是相變技術(shù)的應(yīng)用。
相變技術(shù)利用相變材料在發(fā)生相變時可以儲能與放能的特性達到對電池低溫加熱與高溫散熱的效果，目前主要有兩種方式，一是將相變材料填充到泡沫金屬或膨脹石墨中，另一種是將相變材料添加到其他導(dǎo)熱性能好的材料中。
相變儲熱具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、無需額外放置空間、無需耗能等優(yōu)點。但目前尚未發(fā)展起來。
2020年11月25日，百度聯(lián)合克萊門特、英維克及申菱三家合作伙伴，發(fā)布"冰川"相變冷卻系統(tǒng)。但在這場發(fā)布會之后，截至目前，未見該相變冷卻技術(shù)的商業(yè)化落地項目。
廣東申菱環(huán)境系統(tǒng)股份有限公司推出了天辰系列相變冷卻系統(tǒng)，由無油泵送、熱管多聯(lián)及室外冷凝三大模塊組成，集成熱管、無油泵送、高效換熱等技術(shù)，實現(xiàn)高效節(jié)能、彈性靈活、高適用性、智能化、模塊化的集成解決方案。
天辰相變冷卻系統(tǒng)為一次循環(huán)，室內(nèi)末端與散熱冷源直接連接，無中間換熱環(huán)節(jié)，降低室外溫度要求，超寬自然冷卻時間；氟泵及小壓比氣泵應(yīng)用，高效節(jié)能的逆卡諾循環(huán)，建立全冷媒過程，實現(xiàn)熱管高效換熱。但亦未見該系統(tǒng)的商業(yè)化應(yīng)用案例。
由此可見，相變技術(shù)未能實現(xiàn)廣泛應(yīng)用，一是因為風(fēng)冷、液冷等技術(shù)的競爭，二是因其自身的缺陷。
相變材料用于儲能熱管理，一般需要滿足幾個條件，材料熱密度高，潛熱量大；導(dǎo)熱率高，吸放熱速度快；穩(wěn)定性好，不易分解或與周邊材料發(fā)生副反應(yīng)，使用周期長，不會對系統(tǒng)造成不良影響；價格低廉。
目前來看，能同時滿足以上條件的相變材料還有待進一步的研發(fā)。目前應(yīng)用于清潔供熱領(lǐng)域的相變儲熱材料難以在儲能溫控市場應(yīng)用。但作為一個潛在研究方向，我們?nèi)匀黄诖嘧儍峒夹g(shù)公司可以在此方面有所突破，以打開一個新的市場空間。
