特斯拉进军储能市场储能温控机遇期已至全产业链有望受益

发布时间:2022-10-07 01:45:46 来源:188体育网站 作者:188体育网站下载

  前言:双碳主题继续持续,在这样的背景下,储能行业的发展确定性越来越强,储能温控也越来越受关注,本篇主要来聊聊储能温控行业的产业链和细分赛道情况,在《储能温控系列二》中我再补充介绍一下其他的相关内容。

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  近日,特斯拉在德州超级工厂的一项大型电池储能项目获得奥斯汀市的批准,据悉这个项目将使用名为Megapack的商业电池为生产工厂供电。随着储能单站规模逐渐大型化、电化学储能新增装机规模持续提升,储能行业加速发展,储能温控作为保障储能系统安全的重要环节也在快速发展,下面就来聊聊储能温控行业。

  储能系统工作过程中,电池会持续性地释放热量,在不具备温控能力或温控能力不足的情况下会导致系统温度不断上升,而温度是影响锂离子电池性能的重要因素,因此温控环节在储能系统中发挥着重要的作用。

  储能温控是防止储能系统容量衰减、寿命减短、热失控的关键。储能系统电池数目多、电池容量和功率大,需要进行有效的电池热管理,否则可能导致电池充放电性能、容量和寿命等下降,甚至引发热失控,造成安全事故。此外,发电侧储能系统大容量、调峰调频用储能系统电池高倍率的大趋势下,未来储能温控的重要性将不断上升。

  温控产业链上游主要为散热组件,根据风冷和液冷的不同又分为风冷核心部件和液冷核心部件,风冷和液冷的核心部件都包括换热器、压缩机和风机等,液冷核心部件在风冷核心部件的基础上增加了泵类,如水泵和热泵,以及电子膨胀阀和冷却液。温控产业链中游是温控厂商,主要是数据中心温控厂商、储能温控厂商以及新能源汽车热管理厂商,下游就是数据中心运营商和储能集成商以及新能源汽车厂商等。

  储能温控形式多样,风冷及液冷成熟度相对较高。目前主流的温控方式包括风冷、液冷、热管冷却和相变冷却四种,目前风冷和液冷的应用已较为广泛,热管冷却与相变冷却的产业化程度则相对较低。

  风冷是一种以空气为冷却介质,利用对流换热降低电池温度的冷却方式,广泛应用于工业制冷、通信基站、数据中心等温控场景,技术成熟度与可靠性相对较高。此外,风冷系统整体结构较为简单且易于维护,初始投资成本相对较低。考虑到其在成本与可靠性方面的优势,目前风冷为储能温控领域最主流的解决方案。

  1)当前储能项目对制冷效率要求相对不高:行业中装机量占比较高的是通信基站、小型地面电站等带电量、功率密度相对较小的项目,风冷方案的制冷效率可以满足项目的安全标准;

  2)风冷设备成本低于液冷,当前储能项目对成本较敏感:单GWh风冷、液冷的价值量约3000、9000万元,其中液冷主机约5000万元,由于当前储能项目在部分应用场景中经济性不强,叠加当前电池成本不断上涨,下游需求对装机成本的敏感性强,因此会趋向于选择成本更低的风冷方案。

  不过风冷系统还存在局限性,风冷系统需要部署面积较大的散热通道,这将明显影响储能电站的空间利用率,从而制约储能集装箱规模以及能量密度的提升。基于上述原因,风冷系统在储能领域的适用范围存在一定的局限性。

  液冷是一种以水、乙二醇等液体为介质,通过热对流降低电池温度的冷却方式,对比风冷,液冷系统的结构更加复杂且紧凑,不需要部署大面积的散热通道,占地面积相对较小。同时,由于冷却液的换热系数与比热容更高且不受海拔和气压等因素影响,液冷系统拥有比风冷系统更强的散热能力,更加适应储能项目大规模、高能量密度的发展趋势。

  从成本上看,根据相关研究,在冷却效果相同的情况下,液冷系统的能耗通常远低于风冷系统。因此,虽然液冷系统的初始投资成本较高,但其在储能系统全生命周期中的综合成本可能反而低于风冷系统。综上,在某些场景中,液冷有望逐步替代风冷成为主流的储能温控形式。

  从制冷性能以及全生命周期成本角度出发,当前液冷系统的优势已经逐渐开始体现。从 2021 年各大电池厂商与储能系统集成商推出的新产品来看,液冷已经成为主流温控方案,预计 2022 年起储能系统中液冷的应用比例将快速提升。目前,液冷系统的单位价格约为空冷系统的 2-3 倍,因此随着液冷的加速渗透,储能温控系统整体的单位价值量有望呈上升趋势。

  相变冷却是利用相变材料发生相变来吸热的一种冷却方式,具有结构紧凑、接触热阻低、冷却效果好等优点,但相变材料成本较高,且储热和散热速度较慢,目前在储能温控领域使用较少。

  热管冷却是依靠封闭在管内的冷却介质发生相变来实现换热,具有散热效率高、安全可靠等优点,但成本同样较高,在储能等大容量电池系统中的实际应用较少。从技术成熟度与产业化程度出发,我们认为风冷和液冷仍将是中长期内主要的储能温控形式。

  小结:温控在储能系统成本中的占比并不算高,仅为 3%-5%左右,但是温控对储能系统整体的安全性与可靠性则起着至关重要的作用,这就意味着储能温控的需求是稳定存在的,在我国大力发展储能行业的今天储能温控的行业景气度也是持续存在的。

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