儲(chǔ)能熱管理成為核心，液冷技術(shù)快速發(fā)展

風(fēng)冷技術(shù)：空調(diào)制冷，風(fēng)道交換熱量

風(fēng)冷的核心是空調(diào)和風(fēng)道。目前，在功率密度較小的集裝箱儲(chǔ)能系統(tǒng)和通信基站儲(chǔ)能系統(tǒng)中主要采用風(fēng)冷技術(shù)。一方面是因?yàn)轱L(fēng)冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全可靠，并且易于實(shí)現(xiàn)；另一方面是因?yàn)閮?chǔ)能系統(tǒng)對(duì)能量密度和空間的限制不像動(dòng)力電池系統(tǒng)那么苛刻，可以通過增加電池?cái)?shù)目來獲得較低的工作倍率和產(chǎn)熱率。以集裝箱式鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)由標(biāo)準(zhǔn)集裝箱、鋰離子電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能變流器、空調(diào)和風(fēng)道、配電柜、七氟丙烷滅火裝置等組成。

集裝箱式儲(chǔ)能電站風(fēng)冷系統(tǒng)

風(fēng)道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：風(fēng)道包括與空調(diào)出口連接的主風(fēng)道、主風(fēng)道內(nèi)的擋風(fēng)板、風(fēng)道出口以及電池架兩端的擋風(fēng)板。空調(diào)輸出的氣流經(jīng)風(fēng)道出口以一定的速度向下流出后，在電池模塊前端面板風(fēng)扇的作用下，從電池模塊后端面板進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入電池模塊內(nèi)部，流經(jīng)電池單體表面對(duì)電池單體降溫，然后由風(fēng)扇抽出。電池模組后端面板開孔，便于空調(diào)輸出的氣流進(jìn)入模組內(nèi)部；前端面板設(shè)計(jì)軸流風(fēng)扇，用于將氣流抽出，促進(jìn)氣流在電池模組內(nèi)部的流動(dòng)。氣流進(jìn)入電池模塊內(nèi)部后流經(jīng)電池單體表面，與電池單體進(jìn)行冷熱交換后由風(fēng)扇排出，完成對(duì)電池單體的冷卻。

集裝箱式電池儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理風(fēng)冷路線

熱管理控制策略——空調(diào)控制和電池模塊風(fēng)扇控制?？照{(diào)控制由空調(diào)自身邏輯控制來實(shí)現(xiàn)，根據(jù)集裝箱內(nèi)部不同溫度條件可分為制熱模式和制冷模式，制熱模式實(shí)現(xiàn)對(duì)電池低溫下的控制和保護(hù)，制冷模式實(shí)現(xiàn)對(duì)電池溫升的有效控制。電池模塊風(fēng)扇由電池管理系統(tǒng)控制，且每一個(gè)電池模塊的風(fēng)扇可獨(dú)立控制運(yùn)行。

熱管理風(fēng)冷路線控制策略

風(fēng)冷熱管理系統(tǒng)有多種不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案?？照{(diào)結(jié)構(gòu)包括落地一體式、頂置一體式、分體式等構(gòu)型；送風(fēng)方式包括頂部送風(fēng)、背面送風(fēng)、底部送風(fēng)等。落地一體式空調(diào)用于已預(yù)留空調(diào)空間的儲(chǔ)能集裝箱中，通常頂部出風(fēng)，與集裝箱內(nèi)部的風(fēng)道相連接，直接對(duì)電池組進(jìn)行精確送風(fēng)。而如果儲(chǔ)能集裝箱內(nèi)部沒有空間安裝空調(diào)，則需要使用頂置一體式空調(diào)，空調(diào)安裝在集裝箱頂部，從頂部對(duì)電池進(jìn)行制冷。分體式空調(diào)內(nèi)機(jī)安裝在電池組當(dāng)中，前回風(fēng)背送風(fēng)，將空調(diào)出風(fēng)口與風(fēng)道相連，直接對(duì)電池進(jìn)行制冷。

儲(chǔ)能電池?zé)峁芾砭唧w方案

液冷技術(shù)：制冷效率更高

液冷方案在保證儲(chǔ)能系統(tǒng)安全、散熱效率等方面綜合優(yōu)勢(shì)顯著。液冷方案采用水、乙醇、硅油等冷卻液，通過液冷板上均勻分布的導(dǎo)流槽和電芯間接接觸進(jìn)行散熱。其優(yōu)點(diǎn)包括：

1）靠近熱源，高效制冷；

2）與相同容量的集裝箱風(fēng)冷方案相比，液冷系統(tǒng)不需要設(shè)計(jì)風(fēng)道，占地面積節(jié)約 50%以上，更適合未來百 MW 級(jí)以上的大型儲(chǔ)能電站；

3）相比風(fēng)冷系統(tǒng)，由于減少了風(fēng)扇等機(jī)械部件的使用，故障率更低；

4）液冷噪聲低，節(jié)省系統(tǒng)自耗電，環(huán)境友好。

儲(chǔ)能系統(tǒng)熱管理液冷路線

液冷系統(tǒng)的核心為冷水機(jī)和液冷板。其中冷水機(jī)包括壓縮機(jī)、冷凝器、節(jié)流器、蒸發(fā)器和水泵等部件；液冷板是將上游的銅和鋁等原材料進(jìn)行加工成相應(yīng)的板材，液冷板的生產(chǎn)工藝分為釬焊、吹脹、壓鑄、沖壓、攪拌摩擦焊等。

儲(chǔ)能液冷系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈

02

企業(yè)布局：儲(chǔ)能熱管理主要企業(yè)

根據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，2025年全球儲(chǔ)能熱管理市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到141億元。目前儲(chǔ)能熱管理中液冷方案關(guān)注度更高，市面已有成熟方案，新進(jìn)入者眾多，主流供應(yīng)商仍在加速研究迭代，有望成為未來儲(chǔ)能熱管理的主流溫控方案。

由于儲(chǔ)能熱管理屬于單一項(xiàng)目制，因此具有定制化和個(gè)性化的特點(diǎn)，需要企業(yè)擁有在面對(duì)眾多客戶和不同項(xiàng)目時(shí)能具有高效的方案制定和落地的能力。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)經(jīng)濟(jì)性要求高，因此熱管理企業(yè)必須降低綜合成本。

儲(chǔ)能熱管理技術(shù)與精密空調(diào)、家用空調(diào)及新能源車熱管理系統(tǒng)技術(shù)同源，目前切入儲(chǔ)能熱管理賽道的主流企業(yè)大多有相關(guān)業(yè)務(wù)/技術(shù)積累。儲(chǔ)能熱管理主要參與者據(jù)出身可分為空調(diào)主機(jī)企業(yè)、控制系統(tǒng)企業(yè)、汽車熱管理企業(yè)及配件企業(yè)。

當(dāng)前，短期來看，下游儲(chǔ)能集成商及電池廠商格局穩(wěn)定，綜合服務(wù)好、大客戶粘性高的熱管理企業(yè)擁更大勢(shì)能。

中期來看，儲(chǔ)能安全新國標(biāo)已正式發(fā)布（國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 42288-2022《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》將于2023年7月1日起正式實(shí)施），預(yù)計(jì)儲(chǔ)能消防和溫控系統(tǒng)的價(jià)值量或?qū)⑻嵘?。正式版新國?biāo)較征求意見稿進(jìn)一步趨嚴(yán)，但下游客戶需求多樣化，因此具有快速響應(yīng)能力、柔性定制能力的熱管理廠商將處于領(lǐng)先地位，占據(jù)更多市場(chǎng)份額。

長期來看，海外已有國際IEC、歐盟CE、歐洲VDE、美國UL、澳洲CEC、日本JIS、聯(lián)合國UN38.3等儲(chǔ)能資質(zhì)認(rèn)證，預(yù)計(jì)未來我國將在頭部?jī)?chǔ)能系統(tǒng)集成商帶領(lǐng)下形成熱管理體系標(biāo)準(zhǔn)化方案，因此擁有穩(wěn)定的模塊化生產(chǎn)能力的廠商將長期受益。