一、國家電力溫控基本知識點

電力溫控設備，是電力系統穩定運行的重要保障設施。電力溫控設備屬于專用性空調的重要應用領域。專用性空調是為滿足某 些工業工藝和特殊環境的需求，將被控環境的物理參數(如溫度、濕度、 風壓、風速)、化學參數(如腐蝕性氣體的濃度) 、生物參數(如空氣 含塵量、微生物量)等嚴格控制在特定范圍內而設計制造的設備， 或者為使用場景的特殊要求(如防爆、防震、抗沖擊) 專門設計制造的設備。

環境溫控設備，是保障電力設備安全運行和使用壽命提高的重要設施。電力設備運行過程中，內部溫度環境過高或過低均不利于電力設備的穩定可靠運行。同時， 由于電流熱效應存在，電流通過導體時電阻會消耗部 分電能， 而這部分電能會轉化為熱能，從而使得發電和送電設備產生發 熱問題， 影響電力設備的運行安全和使用壽命。

因而，為保障電力設備安全、穩定的運行，在電力系統中會配置相應的環境溫控設備，保障電力設備運行在恒溫恒濕的環境下，降低電力設備出現事故的概率。此外， 部分溫控設備由于節能降耗設計， 運行能耗低，有助于推進電力系統降低能耗。

溫控設備廣泛應用于發電、輸電和配電等電力產業鏈主要環節。

1、發電端：

汽力發電機組蒸汽乏汽以及輔助設備的冷卻。

（火力發電廠溫控保護系統）

（典型火力發電廠直接空冷系統主要構成）

2、輸電端：

換流站晶閘管換流閥的冷卻。

（運行中的±800kV/5000A 特高壓換流閥)

（閥冷卻系統結構示意圖)

3、配電端：

變壓器及室外控制柜的冷卻。 

（采用強制循環風冷的某發電廠的主變壓器)

（山東臨沂變電站控制柜冷卻)

二、國家電力熱管理

國家電力熱管理，是儲能系統安全運行保障，市場關注度提升。

1、多技術適用熱管理多場景：蒸發冷卻

蒸發冷卻，是一種具有優異冷卻效果且能隨負荷變 化自平衡的冷卻方式。蒸發冷卻分為直接蒸發冷卻。 

（直接蒸發冷卻介質流動形式）

（間接蒸發冷卻介質流動形式）

間接蒸發冷卻系統技術發展完善， 應用場景廣泛。按照冷卻器結構可以 分為板式間接蒸發冷卻器和管式間接蒸發冷卻器兩種形式。

2、不同應用場景下， 間接蒸發冷卻系統與傳統制冷方案和其他自然冷卻方法相比優勢明顯：

對于發電- 電動機等應用領域而言：

1 )蒸發冷卻系統實現無泵自循環，運行時系統內部壓力低，發生工質泄漏的可能性小。

2)蒸發冷卻系統可自動根據熱負荷調整運行狀態，無需外加調節控制裝 置。

3)蒸發冷卻介質絕緣具有高絕緣性與不燃性，即使發生介質泄漏問 題， 也不會造成短路等重大事故，因此具有較好的安全性。

4)蒸發冷卻 系統散熱能力強，采用管道內冷的形式應用于發電- 電動機定子線棒冷卻 上，可有效降低銅導桿與主絕緣間溫差，使線棒在軸向和周向上溫度分 布更均勻， 從而降低熱應力、提高主絕緣壽命。

5)蒸發冷卻系統維護方便，運行、維護成本低。 

對于數據中心等應用領域而言：

1)自然冷源 利用效率高

2)換熱鏈路短，高效換熱

3)集成度高，環境要求簡單

4) 與傳統機械制冷方法相比， 可實現有效節能

5) 戶外安裝的制冷設備使得空氣處理機組的維護更方便

3、多技術適用熱管理多場景：空冷/液冷散熱

空冷/液冷通過空氣/液體流經發熱部件，通過接觸 換熱的方式進行降溫。空冷結構簡單、成本低、易維護，相較于液冷和 相變材料冷卻，空冷的穩定性好， 但空氣的低熱導率限制了空冷系統的 冷卻性能，所以空冷系統冷卻速度較慢，散熱效果不佳，雖然強制風冷可加強氣流運動， 提高散熱效率， 但使用風扇或氣泵強制對流將造成系 統能量損失。

液冷冷卻的冷卻劑為液體，相對空氣來說，液體具有更大比熱容、溫度傳遞快、吸收熱量大等優點。同體積液體帶走的熱量顯著大于風冷，熱傳導的效率亦顯著高于空冷，液冷冷卻技術優勢明顯。液冷技術可以分為間接制冷和直接制冷兩種方式，電力設備考慮安全問題，一般以間接為主。

（常見電池空冷/液冷結構示意圖）

（自然冷卻與空/液冷特性對比）

液冷冷卻目前已大規模應用在數據中心等場合。液冷技術中， 間接制冷或者冷板式比較簡單，主要通過冷板與 ICT 設備進行熱交換，冷板設計 可給數據中心機架安裝液冷門， 也可深入到 ICT 設備中， 與 CPU 等發熱器件貼合帶走熱量，可有效降低數據中心能耗和能源使用效率。

（華為TaiShan X6000  全液冷系統）

（曙光冷板式液冷系統示意圖）

4、多技術適用熱管理多場景：變相材料冷卻

相變材料是一類溫度變化時發生相變的材料，一 般利用相變過程吸收或釋放大量潛熱，以達到熱管理的目的。常見相變 材料按物理狀態可分為氣固相變、固液相變、固固相變和氣液相變四類，氣固和氣液相變材料雖然儲能密度大，但是發生相變過程時體積變化較 大，不利于實際應用；固固相變材料在相變過程中體積變化小，無氣、 液泄漏風險，但是材料難以獲取， 且相變溫度較高；相比之下，固液相 變材料在熔化或凝固過程中體積變化小，熔點低， 相變潛熱大，因此受 到廣泛應用。

（固液相變原理示意圖）

相變材料散熱應用前景較為廣闊。

相變材料散熱系統的優點是散熱效果 好，無需消耗電池額外能量，同時可用于散熱和加熱使用；缺點是相變 前的低熱導率和相變傳熱的遲緩性會限制其在極端服役工況下的應用。相變材料散熱方法已有較多研究， 其適用范圍廣，但當電池發熱量小， 未達到相變材料熔點時， 相變材料無法通過相變過程潛熱， 即相變冷卻失效，所以相變材料冷卻適用于發熱量較大的電池包。考慮到在大倍率放電過程中電池發熱量的不一致性。

因此， 在發熱量較大部位的相變材 料中插入質量輕的鋁熱管可以輔助散熱，提高電池均溫性。目前相變材料冷卻多用于電子設備散熱。相變材料作為一種被動換能材料具有節能、 環保等優勢，目前產業處于起步階段，未來技術突破將驅動產業加快發展，未來市場前景廣闊。

三、智能電網基本知識點

1、電力系統需求：

1.1.電力消費增加

電力是全球能源需求中增長最快的部分，在《能源技術展望》基準情景中， 2007 年到 2050 年之間的消費增加有望超過 150%。新興經濟體將需要使用智能電網高效地滿足迅速增加的電力需求。

1.2.波動性發電技術的推廣

1.3.交通電氣化

藍圖情景估計，到 2050 年交通運輸行業會占到總體電力消費的 10%，因為電動汽車和插 電式混合電動汽車會大量增加。如果汽車充電不能實現智能管理， 可能會增加電力基礎 設施的高峰負荷，增加當前住宅和服務行業的高峰需求，而且要求進行重大基礎設施投資以避免供應失效。

2、電力系統需求：基礎設施老化；高峰需求；電力可靠性。

3、因此，智能電網出現：

3-1.何為智能電網：

智能電網是使用數字技術和其他先進技術對來自所有發電源的電力輸送進行監測和管理以 滿足終端用戶不同電力需求的電力網絡。智能電網概念可以適用于各種商品的基礎設施，包括供水、供氣、供電和供氫。“更加智能的電力系統”只關注電力系統概念。

（更加智能的電力系統）

3-2.智能電網推廣：

有許多智能電網技術領域，每個領域都由多套單項技術組成， 這些技術橫跨整個電網， 從發 電到輸電和配電到各類電力消費者。一些技術正得到積極推廣，在開發和應用方面都被認為是成 熟的， 而其他技術則要求進一步開發和示范。一個完全優化的電力系統將推廣中的所有技術領域。然而，并非需要安裝所有技術才能增加電網的“智能性”。

（完全優化的電力系統推廣所有技術領域）

4、開拓與其他電力系統技術領域的新合作：

（ECG 實施協議對電力行業的關注）

四、國家電力/智能電網與溫度傳感器

五、電網級儲能基本知識點

1、儲能貫穿新型輸電系統

2、儲能產業鏈

（儲能產業鏈圖）

3、全球儲能進入加速發展期

儲能是全球電力系統轉型中不可或缺的環節。根據 IEA 的測算，為實現 2050 年碳中和的目標，可再生能源發電占比需由   2020 年的 30%以下提升至 2030 年的 60%以上， 2050 年則需達到近 90%。

六、熱管理凸顯，儲能溫控乘風而起

1、溫控系統是保障鋰電池儲能正常運行的重要環節。工作溫度對鋰離子電池性能影響較大， 溫度過高將引發嚴重安全隱患。 

（磷酸鐵鋰電池溫度特性）

2、熱失控是鋰電池主要的安全隱患，溫度過高是其重要誘因。 

3、儲能系統涉及大量單體電芯，溫度是影響電池一致性的重要因素。其中， 溫度差是影響電池性能最顯著的因素之一。對于儲能系統而言，  除了保證電池處于適宜工作溫度區間， 控制電池間溫差處于合理水平以內也極為重要。

4、熱管理形式：風冷與液冷

儲能熱管理形式多樣， 風冷及液冷成熟度相對較高。目前主流的熱管理方式包括風冷、液冷、 熱管冷卻和相變冷卻四種。

（儲能溫控主要方式）

5、儲能溫控市場迎來高速增長：

5-1.液冷方案加速滲透，儲能溫控單位價值量有望持續提升。

綜上， 從制冷性能以及全生命 周期成本角度出發，當前液冷系統的優勢已經逐漸開始體現 。從 2021 年各大電池廠商與儲 能系統集成商推出的新產品來看，液冷已經成為主流溫控方案，我們預計 2022 年起儲能系 統中液冷的應用比例將快速提升。目前，液冷系統的單位價格約為空冷系統的 2-3倍，因此隨液冷的加速滲透，儲能溫控系統整體的單位價值量有望呈上升趨勢， 2025年全球市場空間有望超過 130 億元。 

（液冷已成為各大儲能電池/系統集成商新產品中的主流方案）

5-2.溫控是儲能產業鏈中“小而精”的細分環節

儲能溫控系統價值量占比較低但重要性突出，后續降本壓力較小。相較而 言，溫控在儲能系統整體成本中的占比僅為 3%-5%左右，對系統整體的安全性與可靠性則 起著至關重要的作用。因此，我們認為儲能集成商或項目業主更傾向于選擇高質量、性能穩 定的溫控方案，而非單純地壓縮成本，預計未來儲能溫控面臨的降本壓力將較為緩和。

儲能溫控系統在控制精度與運行可靠性上的要求顯著高于一般民用及工業制冷領域，行業存在較高的技術壁壘。

（精密空調與民用空調對比）

儲能溫控系統定制化程度高，需要充足的項目經驗與客戶關系積累，頭部廠商具備較強的先發優勢。

（儲能溫控產業鏈）

多方勢力逐鹿儲能溫控市場。大致將目前儲能溫控市場的參與者分為數據中心溫控廠商、工業領域溫控廠商以及車用熱管理廠商三大類。

（儲能溫控市場主要參與者）

5-3.數據中心溫控與儲能溫控

數據中心與儲能集裝箱在溫控層面存在一定相似性，數據中心溫控廠商積極布局儲能市場。與儲能電池類似，數據中心中部署的服務器在運行時會產生大量熱量，因此溫控系統是數據 中心必不可少的關鍵環節。從系統設計、散熱方式、控制精度等角度出發，我們認為數據中 心溫控與儲能系統溫控存在一定的相通性，  數據中心領域的經驗或可部分移植至儲能場景， 近年來英維克、申菱環境等數據中心溫控廠商已成為儲能溫控市場的重要參與者。

（數據中心溫控與儲能溫控在整體結構上有一定相似性）

七、電網級儲能與溫度傳感器

1、溫度傳感器在電網級儲能上的應用

“溫度傳感器在儲能應用，主要有家庭及工商業儲能、通信儲能、電網級箱式儲能。我們目前還沒介入這塊業務。”華工高理告訴溫度傳感器研究員，“這塊業務單體需求量少，無法滿足我們規模化的要求。

“我們特普生溫度傳感器，用在家庭及工商業儲能、通信儲能、電網級箱式儲能的比較多。”特普生說，“我們2022年推出來儲能CCS電池模組溫度/電壓采集方案，用家庭/工商業儲能CCS、通信儲能CCS、箱式儲能CCS來解決對應不同儲能溫度采集問題。CCS(Cells Contacting System)， 即線束板集成件、采集集成件、總成或線束隔離板。儲能CCS，安裝在電池包上，形成一套電池模組。

（特普生家庭/工商業儲能CCS-FPC方案）

“我們儲能CCS，通過銅鋁巴，實現電芯串并聯，輸出電流；采集電芯電壓；采集電芯溫度。我們有螺絲固定方案、激光焊接方案、超聲焊接方案、FPC方案。”

（特普生通信儲能CCS-激光焊接方案）

2、溫度傳感器在電網級儲能銷售渠道上的應用

溫度傳感器公司的銷售團隊，要判斷自己的產品優勢，符不符合電網級儲能客戶，也要判斷有沒有團隊深耕細作于電網、電網級儲能產業，如果有，那就搭建“電網行業溫度傳感器銷售小組”，拓展涉足發電端、輸電端、配電端的產品廠家，很多產品用得上溫度傳感器。也要深耕電網級儲能行業，另外，儲能溫控廠家也是溫度傳感器的重要目標客戶！

（儲能溫控產業鏈）

多方勢力逐鹿儲能溫控市場。大致將目前儲能溫控市場的參與 者分為數據中心溫控廠商、工業領域溫控廠商以及車用熱管理廠商三大類。

（儲能溫控市場）

最后，需要特別提醒的是，為電網級儲能提供溫控設備與方案的公司，也是溫度傳感器的客戶！