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儲能溫控液冷方案是未來趨勢?

特普生科技 特普生科技 2023-03-04 13 897

儲能電池系統穩定、高效運行與溫控系統密切相關,目前主流路線包括風冷和液冷方案,其中風冷方案較為多見。隨著未來儲能電站帶電量持續增加,液冷方案憑借制冷效率高、能耗低等優勢,占比將快速提升,也得到溫控方案供應商和眾多下游集成商的認可。

此外,單GWh液冷方案價值量約0.8-1億元,其中的液冷主機約0.5億元,價值量較高。前參與的企業包括數據中心溫控設備企業、工業冷卻設備企業、汽車零部件企業等,未來在液冷和戶外應用領域有積累的企業,可能獲得領先優勢。

一、儲能溫控行業介紹

儲能電池系統電池容量和功率大,高功率密度對散熱要求較高,同時儲能系統內部容易產生電池產熱和溫度分布不均勻等問題,因而溫度控制對于電池系統壽命、安全性極為重要。目前通信基站、新能源電站的溫控設備主要采用風冷或液冷方案,單GWh風冷、液冷方案價值量約0.3、0.8-1億元,液冷方案中的液冷主機約0.5億元,價值量較高。

儲能系統中溫控設備的作用

儲能電池系統電池容量和功率大,高功率密度對散熱要求較高,同時儲能系統內部容易產生電池產熱和溫度分布不均勻等問題,因而溫度控制對于電池系統壽命、安全性極為重要

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主流的方案包括風冷和液冷

儲能溫控系統技術路線目前主要是風冷(采用空氣介質)、液冷(液體介質)。目前儲能行業中以風冷方案為主,方案提供商主要是原先數據中心溫控的企業,主要系行業目前裝機較多的是通信基站、小型地面電站等功率密度相對較低的項目,風冷方案的制冷效率可以滿足。

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儲能電池系統中的液冷方案價值量較高

液冷系統主要包括水冷板、水冷管、水冷系統、換熱風機等,且容量越大相應的設備、需求也更大,如水泵、散熱要求等。而風冷系統結構比較簡單。據反饋,目前整套液冷系統方案價值量約0.8-1億元/GWh,其中水冷主機系統占比最高,一般約0.5億元/GWh左右;風冷系統方案價值量約0.3億元/GWh。

溫控系統市場空間

假設2025年全球儲能需求約為200GWh,若全部采用液冷方案,預計2025年儲能溫控系統市場空間將達到160-200億元,其中液冷主機系統的市場空間約100億元。

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二、液冷方案是未來趨勢


目前風冷方案占比較高,可能主要系通信基站等應用領域推廣更快,通信基站中的儲能系統功率密度相對較低,因此大量在數據中心溫控領域采用的風冷方案應用到該領域。未來,隨著新能源電站、離網儲能等更大電池容量、更高系統功率密度的需求起來,據產業一致反饋,液冷方案占比將快速提升
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風冷系統方案介紹

風冷系統是以空氣為冷卻介質,利用對流換熱降低電池溫度的一種冷卻方式。在儲能領域主要應用在通信基站、小型地面電站等功率密度相對較小的領域。目前風冷系統主要的優化因素在:風速、電池分布、空氣流向。

優點:結構簡單、易維護及成本低;

缺點:空氣的比熱容低,導熱系數也很低,這使得風冷通常應用于產熱率比較低的場合。

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液冷方案是未來趨勢

未來隨著新能源電站、離網儲能等更大電池容量、更高系統功率密度的需求起來,據產業一致反饋,液冷方案占比將快速提升,目前寧德時代正在推廣戶外液冷電柜。其優勢主要是靠近熱源、溫度均勻、能耗低,同時也比風冷更適合戶外的環境。

根據其官方文件介紹該產品可實現儲能的長期高可靠性和高穩定性,同時使得儲能電站的占地面積減少35%,并可不停機分區維護,實現靈活運維。同時陽光電源、比亞迪等廠商也紛紛推出液冷電柜產品,用于戶外儲能系統。戶外液冷電柜可廣泛應用于光伏儲能、風電儲能、電網儲能、商業儲能等多種儲能場景。

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三、在液冷領域有積累的企業,可能取得領先優勢


儲能溫控領域目前參與者主要包括數據中心溫控設備企業(風冷為主)、工業冷卻設備企業(液冷為主)、汽車零部件企業、部分液冷設備零部件供應商。

液冷設備結構較風冷設備更為復雜,同時對于產品品質(不能漏水等)、溫度控制程序的設計等要求也更高,預計未來在液冷和戶外應用領域有積累的企業,可能獲得領先。

儲能溫控領域目前參與者主要包括三類:

第一類,數據中心溫控設備企業。

英維克、申菱環境等,由于集裝箱儲能和集裝箱數據中心比較類似,這類企業通過原有的風冷方案切入,同時在液冷技術有積累;

第二類,工業冷卻設備企業。

如同飛股份(數控裝備、電力電子裝置液冷)、高瀾股份(電力設備液冷),這類企業在液冷和戶外應用領域均有較深積累;

第三類,汽車零部件供應商。

液冷設備結構較風冷設備更為復雜,同時對于產品品質、溫度控制程序的設計等要求也更高,預計未來在液冷和戶外應用領域有積累的企業,可能獲得領先。

四、儲能溫控與溫度傳感器

1、溫度傳感器在儲能溫控上的應用

“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。

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(特普生箱式儲能CCS-螺絲固定方案)

“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。

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(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。”

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(特普生通信儲能CCS-激光焊接方案)

2、溫度傳感器在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!

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(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。

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(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!

特普生,成立于2011年,是國家高新技術、專精特新企業。主要研制NTC芯片熱敏電阻溫度傳感器儲能線束儲能CCS集成采集母排儲能模組鋁巴等溫度采集產品系列。一體化研制、一致性品質的特普生,競爭力優勢明顯:自主研制NTC芯片核心技術及實現醫用0.3%精度;專利百項,保留不公開技術2項;為全球新能源產品、大消費品與工業品提供了定制化的溫度采集技術。

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