中國儲能網(wǎng)訊：玩笑言之，儲能溫控領(lǐng)域，初代是風(fēng)冷，二代也是時下之主為冷板式液冷，浸沒式液冷還在努力成為三代的路上，直冷突然橫空出世，并高調(diào)入局，共競?cè)影嗳酥弧?
中國儲能產(chǎn)業(yè)，已進(jìn)入高速發(fā)展階段，而持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新與多元技術(shù)路線同頻，正是處于這一時期的重要表現(xiàn)之一。
特別是隨著儲能電芯向大容量演進(jìn)，系統(tǒng)集成朝更大規(guī)模、更高能量密度趨勢發(fā)展，應(yīng)用場景又愈發(fā)復(fù)雜多元，這都對儲能系統(tǒng)的壽命、安全、成本等要素提出了更高的要求。從系統(tǒng)集成，到包括電芯、3S、溫控消防等在內(nèi)的核心部件，技術(shù)迭代正在持續(xù)上演。
作為儲能系統(tǒng)中的關(guān)鍵一環(huán)，溫控系統(tǒng)對儲能的安全、效率、壽命等起著至關(guān)重要的作用，尤其是隨著長時儲能、高倍率儲能等應(yīng)用需求的增加，更整體拔高了對于溫控部件的性能指標(biāo)。
從第一代風(fēng)冷，到當(dāng)下的主流路線冷板式液冷，再到正被廣泛關(guān)注的浸沒式液冷，圍繞電池易受熱影響和溫度分布不均勻等問題的持續(xù)優(yōu)化，近年來溫控技術(shù)端可謂多管齊下。
月初，又有一則大消息傳來，中車株洲所聯(lián)合英維克、海信網(wǎng)絡(luò)能源、同飛股份、美的等14家產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)發(fā)布了一款面向未來的6.9MWh系統(tǒng)，其中溫控環(huán)節(jié)首次采用了12kW儲能直冷機(jī)組。此消息一出，即引發(fā)行業(yè)側(cè)目。
原本應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域的直冷技術(shù)就此聲勢浩大的進(jìn)入儲能，高調(diào)支持的聲音有之，提出異議的聲音亦有之。
直冷劍指儲能溫控3.0？
過去兩年來，全球可再生能源裝機(jī)量迅猛增長，據(jù)國際能源署發(fā)布的《2023年可再生能源》年度市場報告顯示，2023年，全球可再生能源新增裝機(jī)容量較2022年增長50%，裝機(jī)容量增長速度已超過去30年。在此背景下，儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來了愈加廣闊的市場天地。
與此同時，中國儲能企業(yè)身陷內(nèi)卷漩渦，要破局突圍，技術(shù)是最核心的競爭力，而高安全、低成本、高效率，則是儲能技術(shù)升級最重要的門檻。
特別是在電芯大型化、儲能系統(tǒng)集成功率密度不斷提升的趨勢下，電池的工作效率，以及熱失控的風(fēng)險，更成為行業(yè)重點(diǎn)攻關(guān)的方向。而這其中，溫控系統(tǒng)發(fā)揮著重要作用。
細(xì)看儲能溫控技術(shù)的進(jìn)階之路，初代的風(fēng)冷系統(tǒng)簡單、制造成本低、便于安裝；二代冷板式液冷開始采用液體作為換熱媒介，載熱量大、換熱效率高；而今尚處于發(fā)展初期的浸沒式液冷，具備有效防止熱失控，極致均溫性等優(yōu)勢，但困于成本較高的難題，尚未塵埃落定。
處在行業(yè)快速發(fā)展，技術(shù)疾速迭代的當(dāng)口，直冷突然高調(diào)下場。據(jù)悉，上述12kW儲能直冷機(jī)組，采用了冷媒直冷技術(shù)，降低了換熱損失，令系統(tǒng)能效更高，且降低了成本；同時，采用無需水路循環(huán)設(shè)計，漏液風(fēng)險為“零”，且機(jī)組體積更小，噪音更低，能夠在有限空間內(nèi)提供更大的制冷量，契合儲能系統(tǒng)能量密度漸趨增大、可利用空間愈發(fā)減小的發(fā)展趨向。
有供應(yīng)鏈企業(yè)表示，直冷溫控技術(shù)將為儲能行業(yè)的發(fā)展提供更多的選擇與方向，并有望成為未來儲能熱管理領(lǐng)域的主要發(fā)展趨勢。
海信網(wǎng)絡(luò)能源溫控事業(yè)部總經(jīng)理劉文瓊更公開提出，溫控技術(shù)的迭代路徑是從風(fēng)冷1.0到液冷2.0再到直冷3.0，儲能溫控直冷時代已開啟。
對于這樣的觀點(diǎn)，也有一些行業(yè)人士提出了異議，在中國儲能網(wǎng)的走訪中，有企業(yè)直言，因?yàn)殡娦景l(fā)熱量并不夠聚集，單位面積的發(fā)熱量不是很大，還不需要直冷這樣的高強(qiáng)傳熱的制冷技術(shù)來解決。
最大優(yōu)勢是高換熱效率
直冷到底是什么？根據(jù)公開資料的解釋，直冷就是采用無需水路循環(huán)的極簡冷卻設(shè)計，使制冷劑通過氟冷板直接冷卻電芯，通過熱交換將產(chǎn)生的熱量迅速帶走。
這里將直冷與其他幾種溫控技術(shù)進(jìn)行一下簡單對比。
目前較為常見的溫控技術(shù)主要以風(fēng)冷和冷板式液冷為主，浸沒式液冷仍處于發(fā)展初期。上表所示四種溫控技術(shù)，除風(fēng)冷是以空氣為冷卻介質(zhì)外，冷板式液冷、浸沒式液冷以及直冷均采用的是液體。
在這三種液冷技術(shù)中，只有浸沒式采用的是將電芯直接泡在浸沒液里，中間沒有導(dǎo)熱環(huán)節(jié)的直接接觸方式。而冷板式液冷和直冷采用的都是間接接觸。
從結(jié)構(gòu)形式上來看，直冷和冷板式液冷比較接近，有行業(yè)人士介紹，傳統(tǒng)冷板式液冷技術(shù)，是通過將冷水進(jìn)到液冷板，實(shí)現(xiàn)給電池底部散熱，而直冷則是將冷板式液冷中的水，換成了制冷劑，再通過氟冷板冷卻電芯。
不過雖然形式相似，但這兩種技術(shù)的換熱原理卻不盡相同。
EK儲能溫控總經(jīng)理樊小虎在接受中國儲能網(wǎng)記者采訪時表示，傳統(tǒng)的冷板式液冷，是利用較低溫度的水或乙二醇水溶液，為較高溫度的電芯進(jìn)行降溫，實(shí)現(xiàn)溫差換熱，兩者之間通過液冷板導(dǎo)熱。
而在直冷中，一方面利用了溫差換熱，因?yàn)橹评鋭囟容^低，同時制冷劑本身具有遠(yuǎn)大于水的比熱容，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的換熱效率；另一方面，直冷還利用了蒸發(fā)吸熱的原理，通過制冷劑從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)，來吸收周圍的熱量。
對此，也有行業(yè)人士解釋為，“將電池冷卻系統(tǒng)與空調(diào)系統(tǒng)的高度耦合，相當(dāng)于將空調(diào)系統(tǒng)中的蒸發(fā)器直接放入電池包中?！?
由此可見，直冷以這樣的雙重?fù)Q熱方式所能帶走的熱量，遠(yuǎn)超單純靠溫差換熱的冷板式液冷。
樊小虎也表示，在不同的運(yùn)行原理之下，直冷相較于傳統(tǒng)液冷，最大的優(yōu)勢就在于換熱效率的提升。
優(yōu)秀的換熱能力和整機(jī)效率，確實(shí)令直冷在儲能領(lǐng)域看起來頗具市場空間。
除中車株洲所聯(lián)合14家供應(yīng)鏈企業(yè)重磅打造直冷儲能系統(tǒng)外，清安儲能技術(shù)（重慶）有限公司此前也發(fā)布了直冷儲能產(chǎn)品。
今年1月，其全球首發(fā)了新一代直冷儲能解決方案——Luminary ultra系列儲能系統(tǒng)；9月13日，其又舉辦了Luminary Ultra系列規(guī)?；逃脝觾x式，以此標(biāo)志該系統(tǒng)成功將直冷技術(shù)應(yīng)用于儲能的實(shí)際場景。
直冷仍處于技術(shù)儲備階段
事實(shí)上，將直冷溫控技術(shù)應(yīng)用于儲能領(lǐng)域的想法，很早就有被提出過，只是相關(guān)產(chǎn)品及應(yīng)用較為少見，甚至在新型研究的應(yīng)用中都很少見。究其原因，在于直冷技術(shù)仍存在多個方面的問題尚未突破。
在直冷溫控產(chǎn)品的宣傳中，安全往往被放在非常突出的位置上，據(jù)悉，一旦發(fā)生泄露，制冷劑將自動蒸發(fā)為氣體，使漏液零風(fēng)險，可有效避免常規(guī)冷卻介質(zhì)泄露后導(dǎo)致的電氣短路及熱失控情況發(fā)生。
然而在中國儲能網(wǎng)的采訪中，有溫控企業(yè)負(fù)責(zé)人直言，對于整個儲能系統(tǒng)而言，是否漏液對于安全的影響其實(shí)并不大，而且直冷雖然不漏液，但卻可能漏氟，這同樣存在泄露的風(fēng)險。
另外值得關(guān)注的是，直冷系統(tǒng)要面臨更大的壓力強(qiáng)度。一方面，氟的壓力相對于水要大得多，水壓不過幾公斤，但是氟壓比之要高出幾十公斤；另一方面，制冷劑蒸發(fā)的壓力一般會達(dá)到3-4個大氣壓，而液冷板的工作壓力一般在1.3個大氣壓以內(nèi)。
因此直冷對冷板、接頭、管路的承壓強(qiáng)度要求會大幅度提升，比如目前常規(guī)的尼龍管就根本無法承受這樣的壓力。而直冷板的耐壓等級至少要達(dá)到蒸發(fā)壓力的4倍。
此外，直冷對于冷板的密封性要求也會比傳統(tǒng)液冷高很多。
這種種，將讓供應(yīng)鏈企業(yè)面臨很大的技術(shù)迭代難度，同時零部件成本也會相應(yīng)提升。
在系統(tǒng)控制上，直冷也更為復(fù)雜，因?yàn)橐櫦安煌琍ACK之間的流量分配，蒸發(fā)溫度的控制，以及冷板流道的設(shè)計等等。
以直冷板中冷媒的流向設(shè)計為例，由于電池包不光要保證電芯工作在合理溫度下，同時還要控制不同的模組之間的溫差，一般要求電芯溫差不超過5℃，因此保證電池冷板本身的溫度均勻尤為重要，是以，通過優(yōu)化直冷板中冷媒的流向，提升儲能電池溫度均勻性正是直冷系統(tǒng)需要突破的難點(diǎn)。
由此可見，直冷技術(shù)要真正應(yīng)用于儲能領(lǐng)域仍然問題重重，要實(shí)現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用還需要不短的時日。
直冷在未來儲能中究竟會扮演什么樣的角色，我們暫且不論，“但就目前來看，直冷仍然處在技術(shù)儲備的階段?！庇行袠I(yè)人士如此對中國儲能網(wǎng)記者說道。
