近年来国家、地方出台相关政策推动储能市场发展,电化学储能具有容量配置灵活、场地限制较小、响应快等优点,有望成为储能装机增长主力。保守预测2022年,中国电化学储能市场新增装机规模达到3.3GW,到2025年规模将达12.94GW,对应2022年至2025年,电化学储能新增装机复合增长率为77%。
温控设备在储能系统作用是通过降温使储能系统处于最佳的工作温度,防止过热着火,延长使用寿命,储能温控将伴随储能快速发展。那么储能温控产业链是怎样的?储能温控都有哪些方案?各有什么特点?哪种方案的前景更好?不同方案储能电池的市场博弈是否会影响到储能温控的前景?温控企业的核心竞争力是什么?
为解答上述问题,妙投邀请到某光伏储能配套企业高管王先生,为投资者答疑解惑。
核心看点:
储能温控企业多为传统温控企业,传统温控企业在温控系统定制方面更具备经验。
储能温控主要分为风冷和液冷两种方案,风冷散热能力、成本、系统复杂程度都比较低,是市场的主流,液冷方案散热能力、成本、系统复杂程度都比较高,目前使用得较少。
未来风冷温控会占据更大的市场份额,但液冷温控具备一定的溢价能力,利润空间更乐观,相较于服务器领域,储能系统的热密度较低,对高性能液冷系统的需求相对较低。
不同方案的储能电池或多或少地均会产生一定的废热,均对温控系统有或大或小的需求,高倍率短时调频储能系统对温控系统的控温能力需求更大。
风冷系统的核心竞争力的系统内温度控制的精度,能否长期保持安全、稳定、高效地工作是液冷温控系统的核心,液冷系统安全事故会对厂家的声誉造成严重的影响。
储能温控产业链的结构是怎样的?
王先生认为:储能温控上游是一些温控设备零部件的生产商,像压缩机、风机、水泵、换热冷凝器这些储能设备的零部件都是由上游提供,中游温控系统供应商或者叫系统整合商向上游采购零部件,然后整合为成品温控系统。
下游是储能系统集成商,他们采购成品的温控系统,给储能系统做配套,储能系统集成商自己负责温控系统的运维,另一种是温控系统的供应商负责运维。再往下就是终端,分为发电企业、工商家庭客户和电网端的企业。
储能温控产业是储能的配套产业,储能好储能温控才好。通常情况下所说的储能温控企业就是中游的温控系统提供商。目前储能温控系统提供商大多是老牌温控企业,储能温控是一个新出现的市场和领域,原来温控企业服务于数据中心等领域,原理相同但是需要设计新的设备和系统,以及根据储能企业的需求做系统定制。
定制对中游企业来说是一个比较大的挑战,因为之前机房设备绝大部分都是标准化,不需要针对某个项目的温控系统做单独设计,储能温控不一样,对企业定制的能力要求比较高。
储能温控都有哪些方案?各有什么优劣?
王先生认为:目前最主要的就是风冷、液冷两种方案。风冷分为两种,一种是单纯地设计通风系统,针对储能电池机房的风道做设计,使得机房内的气流能覆盖所有储能电池,电池外壳直接和空气接触做热交换,这种方案散热效率相对较低,但设计简单成本低廉,基本对储能电池做改动。
另外一种风冷需要对储能电池结构做改进,增加储能电池的热交换面积,然后还是通过气流进行热交换。这种方案需要对储能电池结构进行一定的优化,为了增加热交换面积通常都需要在电池的外壳上增加额外的设备,结构复杂了一些成本也更高了。
两种风冷方案都需要根据每个项目所处地区的自然环境,对储能电池机房的通风系统做出各不相同的设计,环境温度相对较低的只需要增加通风设备,环境温度高的项目则需要加强通风设备甚至是增加空调系统。因为风冷方案的设计相对简单,成本也相对低廉,目前风冷方案是储能温控的主流。
液冷是通过硅油等热容较高的冷液带走储能电池产生的废热,然后将冷液在发热端和散热端充分循环,在发热端吸收热量,在散热端释放热量,冷液在这个过程中充当导热介质,通常情况下冷液都是不导电的。
在液冷系统的散热端,用风带动空气与冷液进行热交换,通常废热直接排除到外界环境,所以采用液冷系统的储能电池机房可以不配或者简配通风系统。
液冷方案也有两种,比较成熟的是液冷液经过冷头接触储能电池的发热源,然后进行热交换。相对来说比较安全,成本明显高于风冷方案,但是解热能力非常强。另外一种液冷方案是全浸没式,储能电池直接浸没在液冷液中,液冷液在系统内循环在散热端与空气做热交换。
这种浸没式的液冷方案是最贵的,解热能力也是最强的,目前只有很少量的服务器采用浸没式散热设计。
哪种方案的前景更好?
王先生认为:风冷方案的市场份额应该会更大,但液冷方案的价格和利润率会更乐观一些。液冷方案未来可能在服务器的市场更大一些,因为储能电池工作产生的废热没有那么多,主要是能量转化过程中会有少量能量转化成热量,虽然看起来一个发电侧的储能项目要用到海量的储能电池,废热总量很大,但它的热密度不高。
像服务器的用电最终全部转化成热量,而且热源全部集中于芯片表面,热密度非常高,风冷越来越难以压制服务产生的热量,而储能电池就不存在这种问题。
从理论上说,随着电池的电化学方案越来越成熟,能量转化效率也会越来越高,能量转化过程中产生的废热理应越来越低,所以随着储能行业的发展,其对储能温控的控温能力的需求不会像ICT行业发展一样水涨船高。
总体来说风冷就能满足绝大部分储能项目的温控需求,市场会最大。液冷方案效果更好,但更为复杂对温控企业的技术能力有较高的要求,所以会存在一定的溢价空间,在利润率上会更好看一些。
不同方案储能电池的市场博弈是否会影响到储能温控的前景?
王先生认为:可能会产生一些影响,但影响应该不大。虽然说不同化学体系的电池工作温度各不相同,废热产生情况也有所区别,但总体来说只要涉及能量转化,那能量一定有所损耗,损耗的能量基本都是通过热量释放,所以无论以后哪种化学方案的电池在储能领域兴起,都会有温控的需求。
目前储能的作用分为大容量长时储能调峰和高倍率短时调频,这两种储能用的储能电池是不同的,通常情况下长时储能电池的发热情况会好一些,对温控系统的压力较小。高倍率调频电池的发热差一些,对温控系统的压力也比较大,所以相应的温控在高倍率储能市场的单价会更高。
温控企业的核心竞争力是什么?
王先生认为:温度控制的精度是风冷的主要竞争力,对于液冷系统来说,稳定可靠的温控系统是核心。风冷的温度控制精度指的是整个储能系统各个位置的温度基本一致,系统设定温度和实际温度基本一致。
只有实现两个一致才能保证储能系统中的电池保持基本相同的工况,才能保证储能电池长期稳定且高效地运行,任何一个一致无法实现都有可能导致储能系统发生热失控和热扩散。
对于液冷方案来说,其非常明显的优势就是系统内温差低,但漏液等安全性问题是液冷系统的一大挑战,漏液意味着导热工质的流失,温控能力的下降,甚至会导致储能系统主体发生腐蚀、氧化。
所以对液冷方案来说,能否保证温控系统本身长时稳定的工作是最关键的因素如何设计出安全、高效的液冷温控系统非常考验温控企业的技术能力、设计人员的经验,甚至是零部件采购人员的经验,零部件的耐久度、可靠性、一致性都极大地影响液冷温控系统的可靠性。
大品牌和经过知名项目案例验证过的液冷企业更容易被储能企业所信任,相反的一旦液冷系统出现事故都会对厂家声誉造成恶劣影响。