中國儲能網訊：隨著清潔能源占比逐步提升，儲能在電力系統(tǒng)的發(fā)電側、電網側和用戶側起到了至關重要的作用。電化學儲能由于能量密度大、應用靈活、響應快速等優(yōu)勢，滲透率快速提升。 中國化學與物理電源行業(yè)協會儲能應用分會的初步統(tǒng)計，2022年1-12月共投運儲能項目244個，總裝機功率為20.4154GW；其中電化學儲能項目221個，裝機功率高達5.933GW/13.190GWh；非電化學新能源儲能項目共投運10個（飛輪儲能項目6個、壓縮空氣項目3個，超級電容項目1個），投運規(guī)模為0.2774GW/1.1265GWh； 電池作為電化學儲能的核心部件，具有較大的熱失控風險，從安全角度看，儲能熱管理極具重要性。 電化學儲能產業(yè)鏈分為上游設備商、中游集成商、下游應用端三部分。 上游設備包括電池組、儲能變流器（PCS）、電池管理系統(tǒng)（BMS）、能量管理系統(tǒng)（EMS）、熱管理和其他設備等；中游環(huán)節(jié)核心為系統(tǒng)集成+EPC；下游主要分為電源側、電網側、用戶側三大場景。 儲能產業(yè)鏈多數企業(yè)參與其中1-2個細分領域，少數企業(yè)從電池到系統(tǒng)集成，甚至EPC環(huán)節(jié)全參與。 2011-2021年間，全球共發(fā)生32起儲能電站起火爆炸事故，2022年1-5 月，全球就已經發(fā)生了10起以上的儲能著火事故。國內在電池儲能站快速發(fā)展的同時，由于電池、PCS質量問題或者系統(tǒng)集成商施工能良莠不齊，電池儲能火災隱患較為嚴重，起火事故頻繁。 2021年4月16日，北京國軒福威斯儲能電站發(fā)生火災爆炸，經調查，起火原因是LFP電池發(fā)生內短路，引發(fā)電池熱失控起火。同年7月，搭載特斯拉 Megapack儲能系統(tǒng)的澳大利亞“維多利亞大電池”項目在測試過程中因冷卻系統(tǒng)泄露，引發(fā)電池倉起火。 電池熱失控成為起火事故的主要原因。電池熱失控指由于內部短路或外部短路導致電池短時間產生大量熱量，引發(fā)正負極活性物質和電解液反應分解，產生大量的熱和可燃性氣體，導致電池起火或者發(fā)生爆炸。 頻繁出現的起火事件凸顯出熱管理已成為保障儲能電站安全運行必不可少的重要組件。 目前儲能熱管理較為成熟的技術路線為風冷和液冷，其中風冷在目前儲能系統(tǒng)中占主流，液冷方案在未來滲透率料將不斷上升。 熱管理成為儲能系統(tǒng)核心，風冷與液冷是目前成熟的技術路線。儲能熱管理的冷卻方式主要有以下三大技術路線：風冷（空氣冷卻）、液冷和相變冷卻，此外還有熱管冷卻。 目前，在功率密度較小的集裝箱儲能系統(tǒng)和通信基站儲能系統(tǒng)中主要采用風冷技術。 一方面是因為風冷系統(tǒng)結構簡單，安全可靠，并且易于實現；另一方面是因為儲能系統(tǒng)對能量密度和空間的限制不像動力電池系統(tǒng)那么苛刻，可以通過增加電池數目來獲得較低的工作倍率和產熱率。 集裝箱式鋰電池儲能系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)由標準集裝箱、鋰離子電池系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)、儲能變流器、空調和風道、配電柜、七氟丙烷滅火裝置等組成。 風冷熱管理系統(tǒng)有空調結構包括落地一體式、頂置一體式、分體式等構型。落地一體式空調用于已預留空調空間的儲能集裝箱中，通常頂部出風，與集裝箱內部的風道相連接，直接對電池組進行精確送風。 儲能集裝箱內部沒有空間安裝空調，則需要使用頂置一體式空調，空調安裝在集裝箱頂部，從頂部對電池進行制冷。 分體式空調內機安裝在電池組當中，前回風背送風，將空調出風口與風道相連，直接對電池進行制冷。 液冷方案采用水、乙醇、硅油等冷卻液，通過液冷板上均勻分布的導流槽和電芯間接接觸進行散熱。其優(yōu)點包括： 2）與相同容量的集裝箱風冷方案相比，液冷系統(tǒng)不需要設計風道，占地面積節(jié)約50%以上，更適合未來百MW級以上的大型儲能電站； 3）相比風冷系統(tǒng)，由于減少了風扇等機械部件的使用，故障率更低； 4）液冷噪聲低，節(jié)省系統(tǒng)自耗電，環(huán)境友好。 未來隨著新能源電站、離網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起步，儲能系統(tǒng)能量密度與發(fā)熱量更大，對安全性和壽命的要求更高，將推動行業(yè)更多轉向采用液冷方案。 寧德、陽光電源、比亞迪等頭部企業(yè)已率先切換，龍頭示范效應將驅動液冷滲透加速。 相變冷卻，是利用相變材料發(fā)生相變來吸熱的一種冷卻方式。 對電池散熱效果影響最大的是對相變材料的選擇，當所選相變材料的比熱容越大、傳熱系數越高，相同條件下的冷卻效果越好，反之冷卻效果越差。 相變冷卻具有結構緊湊、接觸熱阻低、冷卻效果好等優(yōu)點，但是相變材料本身不具備散熱能力，吸收的熱量需要依靠液冷系統(tǒng)、風冷系統(tǒng)等導出，否則相變材料無法持續(xù)吸收熱量。此外，相變材料占空間，成本高。 根據中信證券測算，預計2025年市場空間123-237億元。 以1MWh的集裝箱式儲能系統(tǒng)為例，這類小規(guī)模低能量密度的儲能系統(tǒng)一般采用風冷技術。根據測算，在典型工況1C運行時，系統(tǒng)產熱率為39kW，需要的空調最小制冷功率為24kW。 以市面上某種戶外空調為例，制冷量為1500W，價格2000元/臺，制冷成本約計算為1.33元/W。若滿足上述集裝箱儲能系統(tǒng)，則對應需要約3萬元，可進一步得出單GWh儲能系統(tǒng)選擇風冷方案投資成本約為3000萬元。同理，按照液冷板等關鍵部件成本測算，單GWh儲能系統(tǒng)選擇液冷方案投資成本約為9000萬元。 測算結果表明，保守假設下，2021-2025年全球電化學儲能熱管理市場空間分別達到17/30/52/82/123億元，對應CAGR+65%。其中，中國市場分別將達到2/5/8/15/27億元，對應CAGR+85%。 中性假設下，如果2025年全球電化學儲能容量需求達到315GWh，則對應儲能熱管理市場空間為166億元，2021-2025年的CAGR為78%。 樂觀假設下，如果2025年全球電化學儲能容量需求達到450GWh，則儲能熱管理市場空間為237億元，2021-2025年的CAGR為95%。 目前參與儲能熱管理市場的公司包括生產空調、液冷板等工業(yè)溫控設備的公司。布局較早，擁有技術積累的公司可能擁有更多優(yōu)勢。 儲能熱管理行業(yè)的參與者根據技術路線來源分為兩大類： 風冷技術公司：大部分是以前空調相關的公司，包括精密溫控，如英維克、申菱環(huán)境、朗進科技、佳力圖；汽車空調熱管理者，如松芝股份、奧特佳、三花智控、銀輪股份、飛榮達。 液冷技術公司：工業(yè)冷卻相關者，如同飛股份、高瀾股份、黑盾股份。 新能源公司能夠憑借儲能電池與熱管理系統(tǒng)的一體化設計獲得更好的性能，并憑借電池的市場占有率穩(wěn)定熱管理系統(tǒng)市場。另一方面，溫控設備公司有更深厚的技術積累和規(guī)模優(yōu)勢，在成本和行業(yè)標準上取得優(yōu)勢。 解決能源領域所面臨的問題的四種途徑主要為先進能源網絡技術、需求響應技術、靈活產能技術及儲能技術。儲能技術以主動的跨時段、跨季節(jié)的發(fā)用平衡能力創(chuàng)造商業(yè)價值，解決電網被動調節(jié)負擔，是支撐可再生能源穩(wěn)定規(guī)模化發(fā)展的關鍵。 熱管理系統(tǒng)，是交叉學科的技術融合，融合的技術包括材料學，化學，機械結構，電氣控制。解決了關鍵核心技術才確保電化學儲能行業(yè)順利健康發(fā)展，而儲能問題的解決是實現碳達峰碳中和重要路徑之一。
