储能热管理温控行业分析报告.docx

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1、储能热管理温控行业分析报告1、重要性：保障系统安全、提升系统寿命1.K温控系统是储能安全的重要保障随着储能电站装机规模的增加，安全问题成了当前储能大规模推广和应用的核心制约因素。根据中关村储能产业技术联盟统计，不包括户用场景的情况下，从2011年到2022年3月，全球储能安全事故超过70起；其中，仅2022年第一季度，就发生了17起。随着全球范围内储能装机规模的迅速上升，储能安全事故出现的频率也大幅提升。锂电池热失控是影响储能电站安全运行的主要原因。热失控是指当锂电池遭遇机械滥用、电滥用和热滥用时，电池材料受到破坏产生异常发热，热量不断聚集并最终造成电池内部温升不可控的现象。根据我们的不完全统

2、计，大多数储能安全事故发生在充电中或充电休止后，此时电池电压较高，电池活性较大，并联电池簇间形成环流，导致电芯处于过充状态，电压升高形成内短路，因此容易造成火灾事故。温度控制是避免锂电池热失控的重要因素。合理高效的热管理系统是解决热失控问题的重要方法。可以通过对锂电池状态的实时检测,依靠热管理装置将电芯控制在合理的温度，从而避免热失控现象发生。在储能系统中，一般由电池管理系统（BMS）实时监测电池数据并调整热管理策略，而温控系统在接收相关信号后通过调节设备参数，使储能系统内部温度保持动态稳定，从而保证电池组的安全运行。2:能聚跳热流程示BB环港度1.2、温控系统可以助力储能系统性能提升温度是影

3、响电池性能的重要因素。温度对锂电池有着较大的影响,一方面锂电池的容量和寿命会随着温度的变化而变化，另一方面高温会使电池的内部材料发生分解，从而影响锂电池的稳定性。综合考虑锂电池的高效性和安全性，目前普遍认为锂电池的最佳温度区间为1035oCo在大型储能系统中，温差控制与系统寿命密不可分。以海辰储能的3.44MWh的储能集装箱系统为例，其使用了10P384S的电芯串并联方案，即整个集装箱中包含3840节280Ah的电芯。在运行过程中，各个电芯之间会出现一定的温度差异，进而使得电芯的性能出现差异:在串联电路中，会造成串联容量失配；在并联电路中，会造成电池簇间“充电充不满、放电放不尽”的现象。长期如

4、此，会影响到整个系统的效率与循环寿命。这就要求尽可能的保证单体电芯之间的温度差距，一般要求各单体电池之间的温差不超过5。因此，温控系统在整个储能系统中的作用至关重要。4：/见儡能电池构成示280Ah电芯51.2Vfft128OV电池廉（3.2V）（16个电芯串联）（400个电芯串联）2、行业趋势：风冷为主，液冷占比快速提升2.1、 各类方式对比：散热效率和系统温差是核心风冷系统是当前主要的储能温控形式，但散热效率低、占地面积大且易导致电池温度分布不均。风冷系统将低温空气送入系统内部,通过热对流和热传导两种传热方式带走电池产生的热量，从而达到降温冷却的目的。风冷系统具有造价低、安装简单等优点，但

5、空气比热较小，随着锂电池产热量的增加，风冷系统占地面积也将不断增加。同时，大多集装箱风冷系统采用单风道结构，这导致靠近进风口的电池温度偏低，较远处的电池温度偏高，从而导致温度分布不均匀的问题。液冷系统散热效率高，电池簇间温差小，可以提升电池寿命和全生命周期经济性。根据接触方式的不同，可以将液冷分为直接接触和间接接触两种，直接接触是将电池包放置于冷却液中，这种方式易发生泄露，危险性较高，所以一般采用间接接触的方式，即冷却液流经液冷板，液冷板与电池包直接接触换热，从而控制电池的温度。冷却液比热容较高，且通过流道设置和流量调节可以进一步提升散热效率。同时，液冷回路一般采用并联回路，这可以减少电池包之

6、间的温差，提升系统寿命。相变材料和热管冷却仍处于在研阶段，成本和稳定性是影响其投产的重要原因。相变材料冷却是使电池单体直接接触相变材料，利用其相变过程吸收热量实现对锂离子电池的冷却。相变材料冷却可以明显提升储能系统温度分布的均匀性，但其价格较高，且当相变材料吸热时，其体积变化明显，容易对储能系统的工作性能产生影响。热管是一种利用介质在吸热端的蒸发带走热量，再在放热端通过冷凝的方式将热量传递到外界的装置，这一冷却技术已相对成熟，但其成本较高，在手机等电子设备上使用较多，应用于储能系统上性价比低。图8：热管冷却结构责料来源：（集装91储籍系虢用理系统的现状及发腰（朱信龙等）2.2、 发展趋势：液冷

7、方案渗透率快速提升2.3、 K液冷方案的性能与下游需求更加适配储能项目整体规模的增加以及“大电芯”的趋势，对温控系统散热效率与温差控制提出了更高的需求。首先，是项目整体规模的变大：根据储能与电力市场不完全统计，国内已规划启动的单体GWh级储能项目已有9个。以单颗电芯280Ah、3.2V匡算，一个IGWh的储能电站将包含超过100万颗电芯。这就要求温控系统有更高的散热效率以及更好的温差控制能力。其次，是单体电芯容量的变大：2022年电站储能中最常见的电芯容量为280Ah,进入2023年之后，各大厂商又陆续推出了超过300Ah的电芯产品，其中，亿纬锂能甚至推出了560Ah的储能专用电芯。这就要求温

8、控系统有更高的散热效率。无论是电芯单体层面容量的变大、还是储能项目整体规模的变大，都对温控系统的性能提出了更高的要求，在这种情况下，散热效率更高、温差控制更优的液冷方案更受青睐。2.2.2、液冷方案对系统经济性的提升明显需求方对于储能系统经济性有了更高的要求。此前，中国储能市场是由政策强制配储驱动的，储能设施更多的作为风光建设的“路条”,很多储能装置并不投入到实际的使用中，或者实际调用次数很少，使得需求方对于储能系统的寿命不会过多关注。随着电力市场市场化的不断推进、储能盈利模式的逐步完善，未来的储能电站将通过价差套利、辅助服务等方式赚取收益。在这种情况下，需求方对于储能电站的寿命、经济性就有了

9、更高的要求。液冷方案在系统寿命上的增益，使得其经济性凸显。根据远景能源实测数据显示，与普通风冷储能产品相比，液冷储能产品的电池寿命提升了20虬我们进行了简易的测算：假设1：液冷储能系统较风冷储能系统的单位投资成本增加额为0.03元/Wh；假设2：液冷储能系统对于储能寿命的增益为20%。测算得风冷储能系统的度电成本为0.39元，液冷储能系统的度电成本为0.33元，液冷储能系统的度电成本较风冷系统下降15%o2. 2.3.主流集成厂商近年来均推出液冷产品各大主流集成厂商近年来均推出了液冷产品，在能量密度、电池寿命上较风冷产品有了显著提升。阳光电源的PowerTitan产品采用液冷温控的方式，实现了

10、所有电芯温差小于2.5,使电池寿命延长2年以上。海博思创的HyperA2-C3354HyperA2-C6709产品采用了同程均衡液冷管路设计，实现了温差不超过3,电池寿命延长20%o比亚迪的CUbeT28产品采用了液冷技术，空间利用率远远高于传统预留风道的风冷系统。宁德时代的EnerC产品，能量密度较传统风冷系统提高了近两倍，可将单簇416个电芯温差控制在3。C以内，全系统4160个电芯温差控制在5。C以内。9:宁时代液冷IV决方案EnerC安全O长寿命2.4.4、 全沉浸液冷系统崭露头角全沉浸液冷系统的温差控制能力更强，同时安全性更高。与传统的液冷方案不同，全沉浸液冷系统中，电池系统整体浸没

11、于冷却绝缘液中，通过液体循环实现散热。由于浸没液与电芯全方位接触，更好地控制电芯的温差水平；此外，采用非油类的冷却液时，液体本身就具有灭火能力，起到了温控与消防融合的效果。多家公司已经推出全沉浸液冷储能系统产品，在大型储能电站中,也逐渐开始示范应用。佛山久安、易事特、科创储能、南瑞继保、储能在线等多个公司已经推出全浸没液冷储能系统产品，并且在大型储能电站中，全液冷储能系统也开始示范应用。2023年3月，南方电网梅州宝湖储能电站全浸没液冷储能系统投运（项目总规模70MW/140MWh,其中全浸没液冷储能系统15MW30MWh）2023年4月，广东佛山南海电网侧独立电池储能电站，75MW150MW

12、h浸没式舱级管理液冷储能系统集成招标。当前全浸没液冷系统的成本与传统的风冷、液冷相比相对较高，在一些对安全敏感性更高的场景有望率先取得较大范围的应用。3、行业空间：量价齐升，预计25年全球市场规模近百亿元3. 1、储能行业发展带动“量”增全球大储市场高速发展，带动储能温控需求大幅提升。随着全球范围上风电、光伏装机的快速提升，中国、美国、欧洲I、澳洲等各大市场对于大储的需求均呈现快速增长态势。我们预计2023-2025年中国大储需求增速分别为100%60%50%;美国大储需求增速分别为150%50%40%,其他地区大储需求增速分别为80%70%60%,测算得2023-2025年全球大储需求分别为

13、91145218GWh,2022-2025年复合增长率达71%。11：全球大mi求偿避3.2、 液冷方案渗透率提升带动“价”升液冷系统较风冷系统价值量提升明显。风冷系统一般由储能温控厂商直接提供整体产品，核心部件包括压缩机、风机、换热器等。而液冷系统一般由电池包液冷系统和外部液冷系统两部分组成，其中温控厂商一般负责提供外部制冷工业系统，核心部件包括水泵、压缩机、换热器等。内部电池包液冷系统包括液冷板、管路等零部件，一般由储能系统集成商负责采购和组装。就系统整体而言，液冷系统的价值量要高于风冷系统。3.3、 2025年预计全球储能温控市场规模达94亿元预计2025年，全球储能温控市场规模将达到9

14、4亿元。根据我们预测，2023-2025年全球储能温控市场规模分别为37/61/94亿元，同比+126%+65%+54%假设1：全球储能市场快速增长，预计2023-2025年全球大储新增装机规模分别为91145218GWh,同比+106%+60%+50%;假设2：随着业主对于系统循环寿命的要求提升，预计液冷占比逐步提升。2022年9月，中核汇能发布了2022-2023年新能源储能系统集中采购公告，包含锂电储能4.5GWh,其中40%为液冷系统。我们预计2023-2025年液冷占比分别为40%50%60%;假设3：随着规模效应的显现，预计风冷、液冷的单位价值量分别有所下降,预计2023-2025

15、年风冷系统的价值量分别为0.27/0.26/0.24亿元/GWh；液冷系统的价值量分别为0.62/0.59/0.56亿元GTVh4、竞争格局：原始赛道不同带来差异化，客户是核心壁垒4.1、 温控方案技术核心在于定制化设计风冷是当前主流储能方案，技术难点在于风道设计和空调控制。不同储能系统内电池的散热量及摆放位置不同，为保持系统内部温差较小，需要对其内部的风道进行定制化设计。相较于家用空调，储能温控系统中使用的精密空调具有温湿度控制精度高、寿命长等特点，技术壁垒较高，家用空调企业跨界存在较大难度，目前这一领域的代表性企业有英维克、申菱环境等。7：儡能用密空与我用空对比应用*0向ifi工作讦以像PIft町动作,人IR评地，以像粉健工作依本.N少也行眩今为海求生满勤为目的空气舞阎空气.评次H大时个室网均为修家不,评次B小段曜以嬉为主.*11，氏心比，小（！N负tt例Ifi大.IftitAIIfiBfttt.AttWflLSWdI热定性*波动4rc-WfXlflttiv5XSffW睁境时逑*雷双,V4t三X35更生及即0学40-65M,范0克,段也在行绛境端行耳地：-40C45T5-*45xIfWC24f*75FM行xne:*8小时“天”设计寿命M第