電化學儲能當前的兩大關鍵問題君可由良好的溫度控制來有效解決。一是度電成本, 溫控可以有效幫助延緩電池容量衰減;另一個問題則是安全性,有效溫控可以防止電池 熱失控。2025 年中國電化學儲能溫控市場規模有望達 22.8-40.8 億元,對應的 2022-2025 年年均復合增速為 77%和 91%。未來,高容量、高倍率儲能應用增多,將對溫控提出更高 要求,其應用必要性將愈發突出。 儲能溫控技術主要包括風冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻。其中,風冷系統結構簡 單、可靠性高、壽命長、成本低、易于實現,是目前國內主流技術路徑。液冷系統散熱 效率高、散熱速度快,在高倍率、高容量場景下優勢凸顯,故全球儲能系統正呈現液冷 加速滲透,取代風冷的趨勢。熱管冷卻、相變冷卻需與風冷、液冷配合使用,因價格較 高,目前在儲能領域應用較少。
2.3.1 風冷
風冷以空氣為電池側的冷卻介質,利用空氣對流換熱降低電池溫度,風冷可以分為 自然風冷和強制風冷兩種,自然風冷通過空氣本身與電池表面的溫度差產生熱對流,強 制風冷需要在 PACK 內額外安裝風扇等來強化空氣對流散熱。風冷方案在冷源側的主要 產品形態是空調機組,原材料包括壓縮機、風機、換熱器、電源模塊、變頻器、傳感器、 膨脹閥等。
風冷溫控系統一般由儲能溫控廠商直接提供整體系統產品,其中核心部件包括壓縮 機、風機、換熱器等。風冷具備方案成熟、成本低、結構簡單等優點,但同時由于空氣 的比熱容低,導熱系數低,風冷一般應用于功率較低場景。
風冷系統:價值量約為 3000 萬/GWh
風冷系統與傳統的空調系統構成相似,風冷系統的核心零部件包括:壓縮機、電機、 冷凝器、蒸發器,主要材料包括冷軋板、 鍍鋅板、銅、鋁等。其中壓縮機成本占比最高, 電機和電控次之。目前儲能熱管理中風冷應用占比最高。 據華經產業研究院,2021 年儲 能風冷系統成本約為 3000 萬元/GWh,方案較為成熟。風冷系統優點是結構較為簡單,系 統鋪設方案成熟,整體成本和維護成本較低。缺點在于冷卻介質比熱容較低,風冷的換 熱系數較低(25~100),易導致電池簇間溫差,整體散熱效率低于液冷方案,同時通道 占地更大,對預留面積要求更高。
2.3.2 液冷
液冷主要以乙二醇水溶液等液體為電池側的冷卻介質,將電芯集成后布置在液冷板 上形成 PACK 單元。儲能液冷溫控系統一般分為液冷板、管路、接頭、冷機(包含水泵、 壓縮機、冷凝器、蒸發器、膨脹閥等零部件)等環節,液冷板、管路、快速連接器更加 偏重精密加工制造等能力,冷機涉及到流道的設計等,看重整體系統設計能力和系統集 成能力。液冷系統中,電芯可實現 3-5℃左右的溫度均衡,有效提升電池的一致性水平, 提高儲能全壽命周期的電池能量利用率,降低電池的熱失控風險,儲能集成商應用液冷 比例大幅提升。
液冷系統:價值量約為 9000 萬/GWh
據華經產業研究院,2021 年液冷系統價值量在 9000 萬元/GWh。從價值量拆分來看, 液冷主機價值量最高,其中包括壓縮機、冷凝器、節流器、蒸發器、水泵等零部件,其 次是液冷板,液冷主機和液冷板合計占比約為 68%;換熱器 占比約為 10%,管路占比約 為 8%。
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