电化学储能最重要的是什么?
电池能量密度?电力储存时间?项目工程成本?能量转换效率?
这些都不是最重要的,最重要的永远只有一个——安全。
近年来,电化学储能起火事件频发,严重威胁了人们的人身安全与财产安全。发生火灾的原因有很多,但主要的原因就是电池热失控,因此,储能温控是电化学储能所绕不开的话题。
储能温控系统
储能温控系统技术路线按照介质的不同可以分为空气冷却、液体冷却、蒸汽冷却、热管冷却和相变冷却等。
其中,蒸汽冷却、热管冷却、相变冷却在储能领域应用较少,主要是空气冷却和液体冷却。
空气冷却,顾名思义是以空气为冷却介质,利用对流换热降低电池温度的一种冷却方式。具有成本低、易维护、寿命长等优点。
空气冷却的缺点为空气的导热系数低、比热容小,因此散热效果一般,所需空气量大,占地面积大且有一定噪音,只适用于通信储能基站等小功率密度的领域。
液体冷却以液体为冷却介质,通过液体的流动带走电池上的热量,需要比热容大、导热系数高的液体,目前常用的介质有水、酒精、空调制冷剂和硅油等。
液体冷却根据是否与电池直接接触又分为两种,即电池内部制冷,直接将电池发热浸入液体中;电池外部制冷,设置冷却通道、冷板与电池间接接触,带走热量。
相较于空气冷却,液体冷却结构紧凑,占用空间小,不受气压及海拔的影响。同时冷却效率高。缺点为安装及维护成本较高,且使用寿命不长。
去年7月,国家发改委、国家能源局指出到2025年,实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变,实现装机规模达3000万千瓦以上。到2030年,实现新型储能全面市场化发展,新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。
而在新型储能中,电化学储能占比达到90%。因此,电化学储能的发展方向必然是向着大容量、高能量密度发展,而空气冷却的散热是有上限的,当电池过于密集,发热过高时会存在安全隐患,因此未来储能温控的主流必将是液体储能。
相关产业链
储能温控的产业链由上游核心部件厂商、中游温控系统供应商、下游储能系统集成商组成。
目前已入局的企业可以大致分为三类:数据中心温控企业(英维克、申菱环境等)、工业冷却设备企业(同飞股份、高澜股份等)、汽车温控企业(松芝股份、奥特佳等)。
据了解,空气冷却系统的核心部件为压缩机、风机、换热器等,当前市面上,空气冷却方案的采购成本约为每吉瓦时约3000万元,成本占比最大的温控系统提供商。有相关产品的企业包括英维克、申菱环境、黑盾股份等。
液体冷却系统的核心部件分为两套,一套内部制冷系统,一套外部制冷系统,两套系统结合使用。
内部制冷系统包括液冷板、管路、快插接头等部件,采购成本与空气冷却成本相差不大,每吉瓦时3000万元。有相关液冷板产品的包括科创能源、飞荣达等。
外部制冷系统包括水泵、压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀等部件,采购成本为每吉瓦时6000万元。有相关产品的企业包括英维克、奥特佳、松芝股份、高澜股份、同飞股份、申菱环境等。
值得一提的是,各大电池厂均已纷纷布局储能温控领域,推出相应的液冷产品。
今年9月和10月,宁德时代获两笔海外大单,提供的产品均为液冷产品——Enter One和Enter C。
本月初,比亚迪储能宣布供货全球最大单期储能电站,提供的液冷储能产品为BYD Cube T28。
此外,阳光电源的Power Tian、Power Stack,科华数据的S3液冷储能系统也均为液冷产品。
据相关机构预测,到2025年,空气冷却市场空间由2021年的21.7亿元增长至90.5亿元,液体冷却市场空间将由2021年的3亿元增长至74.1亿元。
写在最后
由于储能温控相关龙头企业具有先发优势,由于储能温控的应用场景多样,很多情况需要根据实际情况进行设计与生产,而龙头企业在这些领域已经有了多年经验,同时有相对应的多款产品,满足客户的多种需求,因此短期内,新入局者基本没有追赶的可能。
由于当前液体冷却的技术还不够成熟,储能温控的市场渗透率低,市场规模远未达到高峰期,各龙头企业还属于圈地跑马环节,目前还未出现绝对龙头。
未来在价格、效果、寿命等诸多方面,各企业间还将有一番腥风血雨的厮杀,将来会由哪家企业独领风骚,只有时间能给我们答案了。