中國儲能網(wǎng)訊：今年以來，中核集團(tuán)、華電集團(tuán)、南網(wǎng)、國家能源集團(tuán)等大型能源集團(tuán)相繼啟動(dòng)液冷儲能系統(tǒng)招標(biāo)項(xiàng)目，其中6月華電集團(tuán)完成5GWh磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)集采，其中液冷系統(tǒng)集采規(guī)模占比60%達(dá)3GWh。
液冷儲能備案項(xiàng)目也開始上量，今年6-8月，僅廣東、浙江兩省采用液冷技術(shù)方案的儲能備案項(xiàng)目超30個(gè)，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(shí)代、科華數(shù)能、海博思創(chuàng)、中車株洲所、易事特、遠(yuǎn)景能源、億緯鋰能、采日能源、天合儲能等數(shù)十家儲能系統(tǒng)廠商已跟進(jìn)液冷趨勢，發(fā)布液冷儲能產(chǎn)品。
隨著液冷與風(fēng)冷成本的進(jìn)一步縮小，投資商、儲能系統(tǒng)系統(tǒng)集成商逐漸偏向選用安全系數(shù)更高的液冷系統(tǒng)。隨著越來越多儲能廠商進(jìn)場以及應(yīng)用項(xiàng)目的落地，液冷正在加速成為儲能系統(tǒng)主流溫控技術(shù)。
什么是液冷儲能？
1.溫控是儲能系統(tǒng)重要環(huán)節(jié)
電化學(xué)儲能電站的運(yùn)行需要一個(gè)穩(wěn)定的溫度。溫度過高或過低，都將影響儲能電站的運(yùn)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(xué)電池的熱特性，控溫成為電化學(xué)儲能產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵一環(huán)。溫控就是指通過加熱或冷卻技術(shù)對電池的溫度進(jìn)行有效控制和調(diào)節(jié)的過程。溫控系統(tǒng)與電池管理系統(tǒng)配合，對鋰電池進(jìn)行恒溫控制，使其維持在安全的參數(shù)范圍內(nèi)，避免電池進(jìn)入熱失控狀態(tài)。
從產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值量拆分來看，儲能系統(tǒng)中電池成本占比約55%，PCS占比約20%，BMS和EMS合計(jì)占比約11%，熱管理成本根據(jù)所選溫控技術(shù)方案的不同，成本在2-4%之間。雖然溫控價(jià)值量占比不高，但溫控設(shè)備將儲能電池設(shè)備溫度保持在合理區(qū)間，是保障儲能系統(tǒng)安全性和工作壽命的關(guān)鍵設(shè)備。
數(shù)源：GGII
2.液冷溫控技術(shù)正在加速滲透
目前電池溫控技術(shù)有風(fēng)冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻等，其中熱管和相變冷卻技術(shù)尚未成熟，風(fēng)冷和液冷是目前主流溫控技術(shù)路線。
從溫控技術(shù)路線來看，儲能溫控以風(fēng)冷為主，液冷正在加速滲透。目前儲能溫控系統(tǒng)正處于風(fēng)冷與液冷兩種技術(shù)方案并存的發(fā)展階段。
風(fēng)冷系統(tǒng)主要由壓縮機(jī)空調(diào)系統(tǒng)和機(jī)柜內(nèi)的氣流遏制風(fēng)道設(shè)計(jì)構(gòu)成，系統(tǒng)簡潔、成熟。液冷系統(tǒng)由冷機(jī)、管路、(電池Pack內(nèi)的)液冷板、以及液冷工質(zhì)構(gòu)成。
性能優(yōu)秀的液冷系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)更小的電芯間溫差從而延長電池壽命，也有助于儲能系統(tǒng)空間緊湊等優(yōu)勢，因此液冷系統(tǒng)的滲透率在逐年提升。隨著實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)的豐富，儲能系統(tǒng)集成商和終端業(yè)主對液冷系統(tǒng)的多鏈條復(fù)雜性和長周期可靠運(yùn)維的挑戰(zhàn)認(rèn)識愈加清晰，將進(jìn)一步促進(jìn)液冷系統(tǒng)完善配置、優(yōu)化產(chǎn)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(yīng)用場景特點(diǎn)。
3.液冷技術(shù)路線
根據(jù)導(dǎo)熱方式，主流液冷技術(shù)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(shù)方案在儲能領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。浸沒式液冷儲能，就是在儲能系統(tǒng)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(dá)到控制儲能電池系統(tǒng)運(yùn)行溫度、實(shí)現(xiàn)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(gè)公司相繼推出了浸沒式液冷儲能系統(tǒng)。今年3月，南網(wǎng)廣東梅州寶湖浸沒式液冷儲能電站投運(yùn)（項(xiàng)目總規(guī)模70MW/140MWh，其中全浸沒液冷儲能系統(tǒng)15MW/30MWh），這是全球首個(gè)沉浸式液冷儲能電站，南網(wǎng)儲能首次將電池直接浸泡在艙內(nèi)的冷卻液中，實(shí)現(xiàn)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(nèi)運(yùn)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(shí)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(tǒng)示意圖
圖源：南網(wǎng)儲能
浸沒式液冷系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)來看，有單相浸沒式、雙相浸沒式兩種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。
單相浸沒式液冷，將電池浸沒在裝有冷卻介質(zhì)的密封槽中，冷卻介質(zhì)經(jīng)過發(fā)熱設(shè)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(zhì)槽，繼續(xù)散熱循環(huán)。
兩相浸沒式液冷，讓液體在冷卻介質(zhì)槽內(nèi)與熱源接觸，在循環(huán)散熱的過程中不斷經(jīng)歷氣態(tài)至液態(tài)的轉(zhuǎn)化。
單相（左）、雙相（右）浸沒式液冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參考圖
對比而言，單相浸沒式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更簡單，兩相浸沒式冷卻效果更好。單相浸沒式液冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為簡單，冷卻工質(zhì)（氟化液）更易操作、維護(hù)。而兩相浸沒式液冷系統(tǒng)盡管因其沸騰傳熱特性，可以達(dá)到更大的傳熱系數(shù)和更高的散熱極限，冷卻效果更好，但設(shè)計(jì)難度較高，且成本也較高，系統(tǒng)研發(fā)卻相對緩慢。
液冷溫控核心企業(yè)
國內(nèi)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(shè)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(shù)據(jù)中心溫控廠商，如英維克；三是傳統(tǒng)空調(diào)、壓縮機(jī)、汽車熱管理轉(zhuǎn)型，如申菱環(huán)境、朗進(jìn)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(xué)儲能系統(tǒng)溫控的廠商，長年在國內(nèi)儲能溫控行業(yè)處于領(lǐng)導(dǎo)地位，也是眾多 國內(nèi)外儲能系統(tǒng)提供商的主力溫控產(chǎn)品供應(yīng)商。高瀾股份是電網(wǎng)特高壓直流水冷龍頭，市場份額居前，具備良好的產(chǎn)品、服務(wù)口碑和渠道基礎(chǔ)，有望在電網(wǎng)側(cè)儲能項(xiàng)目中獲得更好的市場份額。
同飛股份是工業(yè)溫控設(shè)備廠商，設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域在原有的數(shù)控機(jī)床、激光行業(yè)、電力電子裝置等產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)上，逐步向儲能、半導(dǎo)體制造、氫能等領(lǐng)域拓展，并作為公司未來戰(zhàn)略性發(fā)展領(lǐng)域。朗進(jìn)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(chǎn)品的供應(yīng)商資質(zhì)；完成 10 余個(gè)百兆瓦級新能源基地及國內(nèi)重大示范儲能電站項(xiàng)目液冷和風(fēng)冷溫控產(chǎn)品配套，累計(jì)出貨2GWh。
電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)不同應(yīng)用場景對儲能系統(tǒng)的要求存在較大差異，不同儲能系統(tǒng)集成商的技術(shù)方案也有差別，因此儲能溫控系統(tǒng)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(tǒng)的設(shè)計(jì)與集成能力，與下游電池或集成商客戶之間存在較強(qiáng)的粘性。另一方面，儲能系統(tǒng)集成商也更加傾向于那些已形成長期合作關(guān)系、產(chǎn)品可靠性得到實(shí)際項(xiàng)目驗(yàn)證的溫控廠商。起步早、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)豐富的頭部廠商具有較強(qiáng)的先發(fā)優(yōu)勢。
溫控廠商正在縱向深耕溫控領(lǐng)域，同時(shí)向儲能產(chǎn)業(yè)鏈其他環(huán)節(jié)橫向拓展，進(jìn)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(xiàng)目”，項(xiàng)目建成后主要生產(chǎn)經(jīng)營全場景熱管理研發(fā)與儲能電池Pack系統(tǒng)等全鏈條方面的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售；朗進(jìn)科技已推出搭載寧德時(shí)代電芯的液冷工商業(yè)儲能一體柜產(chǎn)品。
液冷儲能系統(tǒng)集成廠商
國內(nèi)儲能市場“狂飆”，液冷與風(fēng)冷成本進(jìn)一步縮小，投資商、系統(tǒng)集成商也逐漸偏向選用安全系數(shù)更高的液冷系統(tǒng)。隨著越來越多集成商進(jìn)場以及應(yīng)用項(xiàng)目的落地，液冷儲能系統(tǒng)正在快速成為市場的主流技術(shù)路線。
今年以來，中核集團(tuán)、華電集團(tuán)、南網(wǎng)、國家能源集團(tuán)等大型能源集團(tuán)相繼啟動(dòng)液冷儲能系統(tǒng)招標(biāo)項(xiàng)目，其中核集團(tuán)旗下中核匯能完成5.5GWh儲能系統(tǒng)集采，其中液冷系統(tǒng)規(guī)模占比33%達(dá)1.8GWh；華電集團(tuán)完成5GWh磷酸鐵鋰儲能系統(tǒng)集采，其中液冷系統(tǒng)集采規(guī)模占60%達(dá)3GWh。
液冷儲能備案項(xiàng)目也開始上量。據(jù)能源電力說不完全統(tǒng)計(jì)，今年6-8月，僅廣東、浙江兩省采用液冷技術(shù)方案的儲能備案項(xiàng)目超30個(gè)，總規(guī)模超9.6GWh，涉及總投資金額超1300億元；技術(shù)路線涵蓋磷酸鐵鋰、鉛碳電池、鈉離子電池等；項(xiàng)目應(yīng)用場景包含獨(dú)立儲能、用戶側(cè)儲能、電源側(cè)儲能、光儲/光儲充一體化項(xiàng)目。28個(gè)液冷儲能系統(tǒng)項(xiàng)目共1.8GW/7.5GWh擬在今年開工。
在多種液冷電化學(xué)儲能技術(shù)路線中，值得關(guān)注的除了磷酸鐵鋰，還有液冷鉛碳電池系統(tǒng)，在今年6-8月廣東、浙江兩省備案液冷儲能項(xiàng)目中，液冷液冷鉛碳電池系統(tǒng)項(xiàng)目14個(gè)，總規(guī)模達(dá)2.1GW/9.1GWh，其中液冷鉛碳電池系統(tǒng)由太湖能谷提供。
各大儲能系統(tǒng)廠商紛紛推出液冷產(chǎn)品。陽光電源、比亞迪、寧德時(shí)代、科華數(shù)能、海博思創(chuàng)、中車株洲所、易事特、遠(yuǎn)景能源、億緯鋰能、采日能源、天合儲能等數(shù)十家廠商已跟進(jìn)液冷趨勢，發(fā)布液冷溫控方案儲能產(chǎn)品，產(chǎn)品涵蓋了大儲、工商業(yè)等應(yīng)用場景。
未來隨著新能源電站、離網(wǎng)儲能等更大電池容量、更高系統(tǒng)功率密度的儲能電站需求起步，儲能系統(tǒng)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(dòng)行業(yè)更多轉(zhuǎn)向采用液冷方案。大型能源集團(tuán)、大型系統(tǒng)集成商的龍頭示范效應(yīng)，也將驅(qū)動(dòng)液冷技術(shù)在儲能產(chǎn)業(yè)的加速滲透。
