內(nèi)容概況:液冷儲能系統(tǒng)是一種以液體為冷卻媒介,通過循環(huán)流動帶走設備產(chǎn)生熱量的系統(tǒng),其主要功能是確保電池等核心設備的穩(wěn)定運行,并提高能源利用效率。液冷技術是儲能熱管理主流技術路線之一。溫控對電化學儲能系統(tǒng)安全性和系統(tǒng)壽命保障至關重要。近年來,我國新型儲能市場快速發(fā)展,儲能溫控市場規(guī)模也隨之水漲船高,步入高速發(fā)展的快車道。數(shù)據(jù)顯示,2023年中國儲能溫控產(chǎn)品銷售總額為26.6億元,同比增長近50%。目前,儲能熱管理技術路線主要分為風冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻,其中熱管和相變冷卻技術尚未成熟,市場以風冷、液冷為主。我國儲能行業(yè)不斷發(fā)展,電池密度越來越高,對溫控產(chǎn)品的散熱要求也在提升,液冷技術憑借更強的散熱效果、節(jié)能性能,在終端市場的需求不斷擴張。2023年,液冷產(chǎn)品銷售額達到12.5億元,同比增長69%,擴張速度遠快于風冷技術,市場滲透率也由2021年的26.1%提升至2023年的47.0%。
關鍵詞:液冷儲能發(fā)展背景、液冷儲能市場現(xiàn)狀、液冷儲能未來趨勢
一、發(fā)展背景:溫控系統(tǒng)是儲能安全的重要保障,產(chǎn)品銷售額不斷擴大
液冷儲能系統(tǒng)是一種以液體為冷卻媒介,通過循環(huán)流動帶走設備產(chǎn)生熱量的系統(tǒng),其主要功能是確保電池等核心設備的穩(wěn)定運行,并提高能源利用效率。液冷技術是儲能熱管理主流技術路線之一。
因為電池熱特性,熱管理成為電化學儲能產(chǎn)業(yè)鏈關鍵一環(huán)。從產(chǎn)業(yè)鏈價值量拆分來看,儲能系統(tǒng)中,電池成本占比約55%,PCS占比約20%,BMS和EMS合計占比約11%,熱管理約占2%-4%。熱管理價值量占比相對較低,但卻起著至關重要的作用,是保證儲能系統(tǒng)持續(xù)安全運行的關鍵。目前普遍認為鋰電池的最佳溫度區(qū)間為10~35℃,溫度過低會導致電解液凝固,阻抗增加,溫度過高則會導致電池的容量、壽命以及安全性降低。儲能系統(tǒng)具有電池容量大、功率高、散熱要求高的特點,且儲能系統(tǒng)內(nèi)部存在電池易熱和溫度分布不均勻的問題,這些特性決定儲能系統(tǒng)必須進行熱管理,否則將影響電池的性能,甚至引發(fā)熱失控,造成安全事故。據(jù)不完全統(tǒng)計,截至2023年底,全球累計儲能安全事故接近90起,這些事故中既有儲能電池本身質(zhì)量原因如電池內(nèi)部熱失控、充/放電散熱不暢等引起的爆炸,也有其他儲能技術如電池管理系統(tǒng)不成熟使儲能系統(tǒng)溫度異常導致的火災,但直接原因都是源于儲能電池的熱失控,這也是儲能系統(tǒng)配備溫控方案的核心需求來源。
溫控對電化學儲能系統(tǒng)安全性和系統(tǒng)壽命保障至關重要。而電化學儲能在我國新型儲能項目中占據(jù)主導地位。根據(jù)中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟數(shù)據(jù),截至2023年底,中國已投運電力儲能項目累計裝機規(guī)模86.5GW,其中新型儲能繼續(xù)高速發(fā)展,新增投運規(guī)模21.5GW,三倍于2022年新增投運規(guī)模7.3GW,在儲能市場中占比達39.9%;而在新型儲能市場中,鋰離子電池占比進一步提高,由2022年的94%增長至2023年的97%。
近年來,我國新型儲能市場快速發(fā)展,儲能溫控市場規(guī)模也隨之水漲船高,步入高速發(fā)展的快車道。數(shù)據(jù)顯示,2023年中國儲能溫控產(chǎn)品銷售總額為26.6億元,同比增長近50%,受項目減少影響,增幅相對前兩年有所收窄。其中,出口份額保持在60%以上。儲能溫控產(chǎn)品出口主要通過集成商,美國、德國都是重要輸出市場。2023年,由于受全球經(jīng)濟通脹、地區(qū)局勢動蕩等影響,項目落地緩慢,市場普遍呈觀望狀態(tài),儲能出口需求有所放緩。內(nèi)銷市場,隨著工商業(yè)儲能熱度不斷攀升,儲能溫控市場呈現(xiàn)了良好發(fā)展態(tài)勢。
相關報告:智研咨詢發(fā)布的《中國液冷儲能行業(yè)市場動態(tài)分析及投資前景研判報告》
二、市場現(xiàn)狀:液冷技術優(yōu)勢加速顯現(xiàn),市場規(guī)模不斷擴大
目前,儲能熱管理技術路線主要分為風冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻,其中熱管和相變冷卻技術尚未成熟,市場以風冷、液冷為主。風冷是以低溫空氣為介質(zhì),利用自然風或風機與電芯產(chǎn)生熱對流,進而降低電池溫度。風冷結(jié)構(gòu)簡單,但是換熱效率低下且無法實現(xiàn)精準控溫。相比于傳統(tǒng)風冷散熱,液冷利用了液體的高導熱、高熱容特性替代空氣作為散熱介質(zhì),具備以下優(yōu)勢:(1)散熱路徑短。低溫液體通過CDU(冷量分配單元)直接供應到電芯設備內(nèi)部,實現(xiàn)精準散熱,從而減少系統(tǒng)的自耗電。(2)換熱效率高。液冷系統(tǒng)采用換熱器進行液-液換熱,可集中高效地傳遞熱量,實現(xiàn)快速且高效的換熱效果。(3)制冷能效高。液冷技術能夠在40~55℃的高溫下供液,配合高能效的變頻壓縮機,實現(xiàn)在同等制冷量條件下更低的耗電量,有效降低用電成本,達到高效節(jié)能的目的。(4)散熱水平高。液冷系統(tǒng)使用的介質(zhì)包括去離子水、醇基溶液、氟碳類工質(zhì)、礦物油或硅油等,這些介質(zhì)的熱傳導性能和熱容遠超過空氣,提供了更優(yōu)的散熱能力。(5)電池能量密度高。在環(huán)境溫度變化較大的儲能電站中,冷卻液與電池的緊密結(jié)合,有助于實現(xiàn)電池間溫度的均衡控制,從而提高電池的能量密度和整體性能。
液冷式溫控系統(tǒng)按接觸方式不同,可分為冷板式和浸沒式兩種。冷板式液冷是把裝有循環(huán)流動冷卻液的冷卻板放置在電芯下方,利用液體對流換熱轉(zhuǎn)移電池工作時產(chǎn)生熱量,給電芯接觸部位降溫。浸沒式液冷是將儲能電池直接浸沒在冷卻液中,電芯與冷卻液直接接觸,完全與氧氣隔離,實現(xiàn)對電池直接、快速、充分冷卻降溫,確保電池在最佳溫度范圍內(nèi)運行,能有效延長電池的使用壽命,整體提升儲能電站的安全性能。
從產(chǎn)業(yè)鏈來看,液冷儲能系統(tǒng)上游零部件為主機、冷卻液、管路及液冷板等,其中主機主要構(gòu)成包括壓縮機、冷凝風機、膨脹閥、冷凝器、板式換熱器、水泵、電磁水閥、膨脹水箱、控制器等。以20尺液冷儲能溫控系統(tǒng)為例,需配置60KW的液冷主機、約96個液冷板、500-600千克冷液等。中游為液冷儲能系統(tǒng)集成商,下游為儲能系統(tǒng)的應用,分為發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)。
由于儲能行業(yè)不斷發(fā)展,電池密度越來越高,對溫控產(chǎn)品的散熱要求也在提升,液冷技術憑借更強的散熱效果、節(jié)能性能,在終端市場的需求不斷擴張。2023年,液冷產(chǎn)品銷售額達到12.5億元,同比增長69%,擴張速度遠快于風冷技術,市場滲透率也由2021年的26.1%提升至2023年的47.0%。
從結(jié)構(gòu)上看,大型儲能單機規(guī)模可達100MWh,造價較高,且散熱要求嚴格,是中國液冷儲能的最主要用戶,2022年占比超80%。工商業(yè)儲能單機規(guī)模低于大儲,約在300-500KWh之間,但受新能源并網(wǎng)速度加快影響,比重快速上升,2020-2022年三年間占比提升了14.2個百分點。用戶儲能規(guī)模小、較為分散,且散熱要求低,仍采用風冷,尚未進入液冷儲能階段。
三、發(fā)展趨勢:液冷技術滲透率將不斷提升,成本有望進一步下行
1、液冷技術將逐步替代傳統(tǒng)風冷技術
液冷優(yōu)勢明顯,未來隨著新能源電站、離網(wǎng)儲能等更大電池容量、更高系統(tǒng)功率密度的儲能電站需求進一步增長,儲能系統(tǒng)能量密度與發(fā)熱量將更大,對安全性和壽命的要求更高。在此背景下,液冷技術將逐步替代傳統(tǒng)風冷技術,成為儲能主流溫控技術,尤其是在大型儲能與工商業(yè)儲能中,液冷市場份額將持續(xù)提升。同時,市場將由冷板式液冷逐步向性能更優(yōu)的浸沒式液冷更迭。最終隨著儲能項目單位時間產(chǎn)熱量的不斷提升,對熱交換效率的要求將不斷升高,以集裝箱為管理目標的外置熱管理可能會是進一步降本和發(fā)展的方向。
2、液冷技術成本進一步下行
從成本來看,早期液冷系統(tǒng)初裝成本高于風冷系統(tǒng),成為阻礙液冷技術應用的因素之一。但隨著技術進一步成熟、應用規(guī)模不斷擴大,目前液冷儲能系統(tǒng)中標價已出現(xiàn)低于風冷的情況,據(jù)統(tǒng)計,2022-2023年液冷儲能系統(tǒng)價格分別為1.515元/Wh和1.275元/Wh。未來隨著液冷市占率不斷提升,行業(yè)內(nèi)企業(yè)產(chǎn)線將不斷向液冷調(diào)整,出貨量將不斷提升,規(guī)模效應將顯現(xiàn),疊加系統(tǒng)集成度不斷提升,液冷系統(tǒng)單位成本有望進一步降低,為液冷技術加速普及提供有力支撐。
3、液冷系統(tǒng)的智能化不斷提升
隨著人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術的不斷發(fā)展,液冷系統(tǒng)的智能化和自適應性也成為研究的熱點,通過引入智能控制算法和傳感器技術,可以實現(xiàn)液冷溫控系統(tǒng)的自動化控制、智能調(diào)節(jié)、故障預警等高級功能,進一步提高系統(tǒng)的運行效率和可靠性。
以上數(shù)據(jù)及信息可參考智研咨詢(yhcgw.cn)發(fā)布的《中國液冷儲能行業(yè)市場動態(tài)分析及投資前景研判報告》。智研咨詢是中國領先產(chǎn)業(yè)咨詢機構(gòu),提供深度產(chǎn)業(yè)研究報告、商業(yè)計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產(chǎn)業(yè)咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號,每天及時掌握更多行業(yè)動態(tài)。
2024-2030年中國液冷儲能行業(yè)市場動態(tài)分析及投資前景研判報告
《2024-2030年中國液冷儲能行業(yè)市場動態(tài)分析及投資前景研判報告》共十四章,包含2024-2030年液冷儲能行業(yè)投資機會與風險,液冷儲能行業(yè)投資戰(zhàn)略研究,研究結(jié)論及投資建議等內(nèi)容。
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