中國儲能網訊：今年以來，中核集團、華電集團、南網、國家能源集團等大型能源集團相繼啟動液冷儲能系統招標項目，其中6月華電集團完成5GWh磷酸鐵鋰儲能系統集采，其中液冷系統集采規(guī)模占比60%達3GWh。
液冷儲能備案項目也開始上量，今年6-8月，僅廣東、浙江兩省采用液冷技術方案的儲能備案項目超30個，總規(guī)模超9.6GWh，涉及總投資金額超1300億元。
陽光電源、比亞迪、寧德時代、科華數能、海博思創(chuàng)、中車株洲所、易事特、遠景能源、億緯鋰能、采日能源、天合儲能等數十家儲能系統廠商已跟進液冷趨勢，發(fā)布液冷儲能產品。
隨著液冷與風冷成本的進一步縮小，投資商、儲能系統系統集成商逐漸偏向選用安全系數更高的液冷系統。隨著越來越多儲能廠商進場以及應用項目的落地，液冷正在加速成為儲能系統主流溫控技術。
1.什么是液冷儲能？
1.1 溫控是儲能系統重要環(huán)節(jié)
電化學儲能電站的運行需要一個穩(wěn)定的溫度。溫度過高或過低，都將影響儲能電站的運行效率和使用壽命。尤其在溫度過高的情況下，還可能引發(fā)電芯的著火、爆炸，給儲能電站帶來安全威脅。
由于電化學電池的熱特性，控溫成為電化學儲能產業(yè)鏈關鍵一環(huán)。溫控就是指通過加熱或冷卻技術對電池的溫度進行有效控制和調節(jié)的過程。溫控系統與電池管理系統配合，對鋰電池進行恒溫控制，使其維持在安全的參數范圍內，避免電池進入熱失控狀態(tài)。
從產業(yè)鏈價值量拆分來看，儲能系統中電池成本占比約55%，PCS占比約20%，BMS和EMS合計占比約11%，熱管理成本根據所選溫控技術方案的不同，成本在2-4%之間。雖然溫控價值量占比不高，但溫控設備將儲能電池設備溫度保持在合理區(qū)間，是保障儲能系統安全性和工作壽命的關鍵設備。
數源：GGII
1.2 液冷溫控技術正在加速滲透
目前電池溫控技術有風冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻等，其中熱管和相變冷卻技術尚未成熟，風冷和液冷是目前主流溫控技術路線。
從溫控技術路線來看，儲能溫控以風冷為主，液冷正在加速滲透。目前儲能溫控系統正處于風冷與液冷兩種技術方案并存的發(fā)展階段。
風冷系統主要由壓縮機空調系統和機柜內的氣流遏制風道設計構成，系統簡潔、成熟。液冷系統由冷機、管路、(電池Pack內的)液冷板、以及液冷工質構成。
性能優(yōu)秀的液冷系統可實現更小的電芯間溫差從而延長電池壽命，也有助于儲能系統空間緊湊等優(yōu)勢，因此液冷系統的滲透率在逐年提升。隨著實際使用經驗的豐富，儲能系統集成商和終端業(yè)主對液冷系統的多鏈條復雜性和長周期可靠運維的挑戰(zhàn)認識愈加清晰，將進一步促進液冷系統完善配置、優(yōu)化產業(yè)鏈分工配合，以更好匹配儲能熱管理的長壽命、高可靠等應用場景特點。
1.3 液冷技術路線
根據導熱方式，主流液冷技術路線有冷板式液冷、浸沒式液冷和噴淋式液冷。近兩年來，浸沒式液冷技術方案在儲能領域的應用備受關注。浸沒式液冷儲能，就是在儲能系統中，將儲能電芯直接浸沒于冷卻液中，使電芯與空氣、水分等完全隔離，以達到控制儲能電池系統運行溫度、實現熱管理的目的。
易事特、南瑞繼保、楚能新能源、科創(chuàng)儲能、昆宇電源等多個公司相繼推出了浸沒式液冷儲能系統。今年3月，南網廣東梅州寶湖浸沒式液冷儲能電站投運（項目總規(guī)模70MW/140MWh，其中全浸沒液冷儲能系統15MW/30MWh），這是全球首個沉浸式液冷儲能電站，南網儲能首次將電池直接浸泡在艙內的冷卻液中，實現對電池的直接、快速、充分冷卻和降溫，以確保電池在最佳溫度范圍內運行。4月，南瑞繼保發(fā)布浸沒式液冷儲能一體柜，將電芯全時浸沒在冷卻液中，解決電芯溫度管理的難題。
浸沒式液冷儲能系統示意圖
圖源：南網儲能
浸沒式液冷系統，從設計結構來看，有單相浸沒式、雙相浸沒式兩種設計結構。
單相浸沒式液冷，將電池浸沒在裝有冷卻介質的密封槽中，冷卻介質經過發(fā)熱設備后利用升溫顯熱交換熱量，過程中不發(fā)生形態(tài)變化，升溫后的液體在泵的作用下流入冷卻器降溫并回流至冷卻介質槽，繼續(xù)散熱循環(huán)。
兩相浸沒式液冷，讓液體在冷卻介質槽內與熱源接觸，在循環(huán)散熱的過程中不斷經歷氣態(tài)至液態(tài)的轉化。
單相（左）、雙相（右）浸沒式液冷系統結構參考圖
對比而言，單相浸沒式結構設計更簡單，兩相浸沒式冷卻效果更好。單相浸沒式液冷系統結構設計更為簡單，冷卻工質（氟化液）更易操作、維護。而兩相浸沒式液冷系統盡管因其沸騰傳熱特性，可以達到更大的傳熱系數和更高的散熱極限，冷卻效果更好，但設計難度較高，且成本也較高，系統研發(fā)卻相對緩慢。
2.液冷溫控核心企業(yè)
國內儲能溫控解決方案提供商目前主要可分為三類：一是工業(yè)制冷設備廠商拓展至儲能行業(yè)，比如同飛股份、高瀾股份等；二是數據中心溫控廠商，如英維克；三是傳統空調、壓縮機、汽車熱管理轉型，如申菱環(huán)境、朗進科技、奧特佳、松芝股份、銀輪股份等。
英維克是最早涉足電化學儲能系統溫控的廠商，長年在國內儲能溫控行業(yè)處于領導地位，也是眾多 國內外儲能系統提供商的主力溫控產品供應商。高瀾股份是電網特高壓直流水冷龍頭，市場份額居前，具備良好的產品、服務口碑和渠道基礎，有望在電網側儲能項目中獲得更好的市場份額。
同飛股份是工業(yè)溫控設備廠商，設備應用領域在原有的數控機床、激光行業(yè)、電力電子裝置等產業(yè)的基礎上，逐步向儲能、半導體制造、氫能等領域拓展，并作為公司未來戰(zhàn)略性發(fā)展領域。朗進科技，截至2023上半年，公司已獲許繼電氣、山東電工、國軒高科、沃太能源、陽光電源、林洋能源、采日能源、天合光能等儲能裝備溫控產品的供應商資質；完成 10 余個百兆瓦級新能源基地及國內重大示范儲能電站項目液冷和風冷溫控產品配套，累計出貨2GWh。
電源側、電網側、用戶側不同應用場景對儲能系統的要求存在較大差異，不同儲能系統集成商的技術方案也有差別，因此儲能溫控系統定制化程度較高，儲能溫控廠商的核心競爭力在于整體系統的設計與集成能力，與下游電池或集成商客戶之間存在較強的粘性。另一方面，儲能系統集成商也更加傾向于那些已形成長期合作關系、產品可靠性得到實際項目驗證的溫控廠商。起步早、項目經驗豐富的頭部廠商具有較強的先發(fā)優(yōu)勢。
溫控廠商正在縱向深耕溫控領域，同時向儲能產業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)橫向拓展，進一步打開盈利空間。比如高瀾股份斥資10億元投資“高瀾全場景熱管理研發(fā)與儲能高端制造項目”，項目建成后主要生產經營全場景熱管理研發(fā)與儲能電池Pack系統等全鏈條方面的研發(fā)、生產及銷售；朗進科技已推出搭載寧德時代電芯的液冷工商業(yè)儲能一體柜產品。
3.液冷儲能系統集成廠商
國內儲能市場“狂飆”，液冷與風冷成本進一步縮小，投資商、系統集成商也逐漸偏向選用安全系數更高的液冷系統。隨著越來越多集成商進場以及應用項目的落地，液冷儲能系統正在快速成為市場的主流技術路線。
今年以來，中核集團、華電集團、南網、國家能源集團等大型能源集團相繼啟動液冷儲能系統招標項目，其中核集團旗下中核匯能完成5.5GWh儲能系統集采，其中液冷系統規(guī)模占比33%達1.8GWh；華電集團完成5GWh磷酸鐵鋰儲能系統集采，其中液冷系統集采規(guī)模占60%達3GWh。
液冷儲能備案項目也開始上量。據能源電力說不完全統計，今年6-8月，僅廣東、浙江兩省采用液冷技術方案的儲能備案項目超30個，總規(guī)模超9.6GWh，涉及總投資金額超1300億元；技術路線涵蓋磷酸鐵鋰、鉛碳電池、鈉離子電池等；項目應用場景包含獨立儲能、用戶側儲能、電源側儲能、光儲/光儲充一體化項目。28個液冷儲能系統項目共1.8GW/7.5GWh擬在今年開工。
在多種液冷電化學儲能技術路線中，值得關注的除了磷酸鐵鋰，還有液冷鉛碳電池系統，在今年6-8月廣東、浙江兩省備案液冷儲能項目中，液冷液冷鉛碳電池系統項目14個，總規(guī)模達2.1GW/9.1GWh，其中液冷鉛碳電池系統由太湖能谷提供。
各大儲能系統廠商紛紛推出液冷產品。陽光電源、比亞迪、寧德時代、科華數能、海博思創(chuàng)、中車株洲所、易事特、遠景能源、億緯鋰能、采日能源、天合儲能等數十家廠商已跟進液冷趨勢，發(fā)布液冷溫控方案儲能產品，產品涵蓋了大儲、工商業(yè)等應用場景。
未來隨著新能源電站、離網儲能等更大電池容量、更高系統功率密度的儲能電站需求起步，儲能系統能量密度與發(fā)熱量更大，對安全性和壽命的要求更高，將推動行業(yè)更多轉向采用液冷方案。大型能源集團、大型系統集成商的龍頭示范效應，也將驅動液冷技術在儲能產業(yè)的加速滲透。
