液冷储能是什么?

作者:兰洋科技    浏览量:3749    时间:2023年06月10日    标签: 液冷储能 储能电池

2022年储能行业蓬勃发展,新型储能累计装机规模已达13.1GW。国内规划、在建的新型储能项目已近100GW,大大超出了国家相关部门提出的2025年30GW的规模预期,2023年无疑又是国内电化学储能继续高速增长的一年。

朝气蓬勃新型储能产业,希望与挑战并存。储能要向大规模、中长周期、耐受能力强和安全性能高的方向发展,近年来电化学储能事故频发,储能安全管理如何破解?

储能浸没式液冷实图

储能浸没式液冷实图.jpg

液冷,成为热管理赛道的热门技术路线,液冷近期频频刷屏。4月,美的首次发布其储能系统解决方案及多款液冷储能热管理新品,正式进军储能热管理这一细分赛道;华电集团启动新一轮磷酸铁锂储能系统集采,采购风冷储能系统2GWh,液冷储能系统3GWh。

液冷储能,是怎样的赛道?

01储能热管理

因为电池热特性,热管理成为电化学储能产业链关键一环。从产业链价值量拆分来看,储能系统中电池成本占比约55%,PCS占比约20%,BMS和EMS合计占比约11%,热管理约占2%-4%。热管理价值量占比相对较低,但却起着至关重要的作用,是保证储能系统持续安全运行的关键。

电站事故频发,锂电池热失控是引发储能系统安全事故的主要原因之一。储能系统产热大,散热空间有限,自然通风下难以实现温度控制,易损害电池的寿命和安全。与动力电池系统相比,储能系统电池的功率更大,数量更多,产热更强,而电池排列紧密又导致散热空间有限,热量难以快速、均匀地散发,易引起电池组之间的热量聚集、运行温差过大导致储能系统安全事故频发等现象,最终损害电池的寿命和安全。

锂离子电池热失控过程

热管理是保证储能系统持续安全运行的关键。理想情况下的热管理设计可以将储能系统内部的温度控制在锂电池运行的最佳温度区间(10-35°C),并保证电池组内部的温度均一性,从而降低电池寿命衰减或热失控的风险。

目前储能热管理的主流技术路线是风冷和液冷。储能热管理技术路线主要分为风冷、液冷、热管冷却、相变冷却,其中热管和相变冷却技术尚未成熟。

1.风冷

通过气体对流降低电池温度。具有结构简单、易维护、成本低等优点,但散热效率、散热速度和均温性较差。适用于产热率较低的场合。

2.液冷

储能液冷系统工作原理是通过液体对流降低电池温度。散热效率、散热速度和均温性好,但成本较高,且有冷液泄露风险。适用于电池包能量密度高,充放电速度快,环境温度变化大的场合。

3.热管&相变

分别通过介质在热管中的蒸发吸热和材料的相变转换来实现电池的散热。

其中液冷技术通过液体对流直接散热的方式,能够实现对电池的精确温控,确保降温均匀性。相比之下,风冷技术成本较低,但是散热效率并不高,而且无法实现对电池的精确温控。因此,在低功率场景下,风冷仍然是主流,而在中高功率场景下,液冷技术占据了主导地位。液冷系统有大比热容和快速冷却等优点,能够更加有效地控制电池的温度,从而保证储能电池的稳定运行。

02液冷储能市场

国内储能市场“狂飙”,下游储能集成商和电池厂商早早开始布局储能液冷技术,研发新产品和新技术更新产品迭代的进程。随着越来越多的实际应用项目的涉足,液冷储能系统正在快速成为市场的主流技术路线。

当前,液冷技术在发电侧/电网侧新增大储项目中占比迅速提升,如宁夏电投宁东基地 100MW/200MWh共享储能电站示范项目、甘肃临泽100MW/400MWh共享储能电站项目等都将使用液冷温控技术。并在实际项目中的应用逐步增加,如南方电网梅州宝湖储能电站最近在广东省梅州市五华县正式投运,这也是全球首个沉浸式液冷储能电站。南网储能公司首次将电池直接浸泡在舱内的冷却液中,实现对电池的直接、快速、充分冷却和降温,以确保电池在最佳温度范围内运行。

大型能源集团已经开始液冷储能系统的招标,据统计,中核集团、中石油、国家能源集团、华电集团等公司进行了液冷储能系统采购项目,液冷系统规模约5.4GWh,采购单价在1.42元/Wh-1.61元/Wh。

据公开信息统计,科华数能、阳光电源、亿纬锂能、采日能源、星云时代、海博思创、海辰储能、中天科技、上海电气国轩、天合储能、阿诗特、盛弘股份等数十家厂商等厂商跟进液冷趋势,发布的新品均涉及液冷技术,涵盖了电网级、工商业和户用储能等多种场景。

对于温控设备企业而言,其核心竞争力将体现在定制化能力,以及对热管理方案的长期的经验和技术积累。GGII认为,中长期市场分布将集中于拥有更成熟定制化设计、非标设计更优且产品性价比更高的企业。因此对于温控设备企业而言,其核心竞争力将体现在定制化能力和长期经验积累,尤其是在热管理方案方面。

03液冷储能未来潜力

储能市场的爆发仍将持续。为有效促进新能源电力消纳,大规模高容量的储能电站加速释放,热管理系统作为储能系统的重要组成部分,受益于储能装机容量增长,储能温控市场规模或将持续扩张。

据统计,2022年,中国新增投运新型储能项目达7.3GW/15.9GWh,累计装机规模达13.1GW/27.1GWh。结合各地规划情况,预计到2025年末,国内储能累计装机规模有望达到近80GW。据高工产业研究院 (GGII)分析,2025年国内储能温控出货价值量将达到165亿元随着储能能量和充放电倍率的提升,中高功率储能产品使用液冷的占比将逐步提升,液冷有望成为未来主流方案,其中液冷技术到 2025 年渗透率有望达到 45%左右。

中国储能温控及液冷市场规模预测(亿元)

未来,由于新能源电站和离网储能等需要更大的电池容量和更高的系统功率密度,液冷储能的占比将越来越大,必将凭借其综合优势成为储能市场的主流。并将激发储能系统厂商持续布局新产品、新技术的热情,推动储能系统的安全性和经济性提升。 

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