隨著儲能行業(yè)快速發(fā)展，整體市場空間持續(xù)擴大，帶動溫控系統(tǒng)需求量提升。此外，從保護內(nèi)部構(gòu)件角度出發(fā)，對儲能溫控系統(tǒng)的保護要求也變得更高。
作為新能源體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，電化學(xué)儲能在提高可再生能源消納比例、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行等方面發(fā)揮重要作用。電化學(xué)儲能系統(tǒng)主要由柜體、PCS儲能變流器、電池組、EMS能量管理系統(tǒng)、儲能高壓箱、消防系統(tǒng)、安全輔助系統(tǒng)等組成，其中溫控系統(tǒng)是電化學(xué)儲能系統(tǒng)重要組成部分。
儲能安全隱患問題凸顯
溫控系統(tǒng)對電化學(xué)儲能系統(tǒng)安全性至關(guān)重要。隨著儲能裝機量快速提升，儲能電池系統(tǒng)單體的容量及功率也在快速增大，高功率的密度對散熱要求較高，同時儲能系統(tǒng)內(nèi)部容易產(chǎn)生電池產(chǎn)熱和溫度分布不均勻等問題，安全隱患也隨之增大。
據(jù)不完全統(tǒng)計，近10年來全球累計儲能安全事故接近90起，其中2022年全球儲能安全事故達17起，2023年達十余起，因此溫控系統(tǒng)對于儲能系統(tǒng)的壽命及安全性非常重要。
儲能事故發(fā)生的主要原因：
1）內(nèi)部電芯失效，引發(fā)電池與模組的熱失控，最后引起整個儲能系統(tǒng)的著火或爆炸；
電芯熱失控引發(fā)的故障呈現(xiàn)的現(xiàn)象基本上是先起火再爆炸，例如2019年發(fā)生在美國亞利桑那州的McMicken電站和2021年中國北京豐臺電站事故均是在起火后發(fā)生爆炸；這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是單個電芯失效，引發(fā)內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)，釋放熱量(放熱反應(yīng))，溫度持續(xù)上升，且傳播到附近的電池和模組，引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。電芯的失效模式一般由過充或控制系統(tǒng)故障、熱暴露、外部短路和內(nèi)部短路(可由各種情況引起，如壓痕或凹痕、材料雜質(zhì)、外部物體滲透等)引起。
圖：儲能用鋰電池?zé)崾Э貦C理圖
2）外部輔助系統(tǒng)故障引發(fā)的儲能系統(tǒng)故障。
由輔助系統(tǒng)故障而引發(fā)的整個儲能系統(tǒng)故障一般發(fā)生在電池系統(tǒng)的外部，可能會發(fā)生外部元器件的燃燒或冒煙，當系統(tǒng)及時監(jiān)測與響應(yīng)后，不會對電池系統(tǒng)的電芯產(chǎn)生失效或熱失控的影響。在2021年Vistra Moss Landing 1期和2022年的2期事故中，由于當時在調(diào)試階段，故障監(jiān)控和電氣故障安全裝置被關(guān)閉，無法及時響應(yīng)，才產(chǎn)生了冒煙與火災(zāi)。
這種火焰燃燒通常從電池系統(tǒng)外部開始，最后才會蔓延到電芯內(nèi)部，所以不會發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)與可燃氣體聚集的情況，通常不會發(fā)生爆炸。且如果此時噴淋系統(tǒng)能及時開啟，也不會造成大面積的設(shè)施損壞。
政策層面明確要求加強儲能安全管理
鋰電池最佳工作溫度為10~35℃，儲能溫控成為儲能系統(tǒng)安全性保障的關(guān)鍵一環(huán)。綜合考慮鋰電池的高效性和安全性，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(dǎo)致電解液凝固，阻抗增加，溫度過高則會導(dǎo)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。
2022年4月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于加強電化學(xué)儲能電站安全管理的通知》，亦從政策層面明確要求強化電化學(xué)儲能電站的安全管理。
隨著儲能能量和充放電倍率的提升，中高功率儲能產(chǎn)品使用液冷的占比將逐步提升，液冷有望成為未來主流方案。液冷因為更出色的溫控性能在儲能領(lǐng)域特別是大型儲能滲透率持續(xù)提升。而風(fēng)冷在小容量的儲能項目上仍有發(fā)展空間，且高原以及部分缺水地區(qū)風(fēng)冷將會有更好的適應(yīng)性。
近年來，大儲項目規(guī)模擴大，大規(guī)模的儲能對溫控系統(tǒng)的散熱效率和溫差控制有更高的要求。目前國內(nèi)計劃啟動的單體吉瓦級儲能項目已有多個，一個電站將包括近100萬個電芯，這對溫控系統(tǒng)整體能力提出了更高的挑戰(zhàn)。
另一方面單體電芯的容量也在隨著技術(shù)進步不斷增長，當前儲能電站主流電芯容量雖然仍為280Ah，但各家頭部廠商普遍推出了300Ah+的電芯產(chǎn)品，其中部分廠商甚至推出了單顆超500Ah的專用電芯，單顆電芯容量增大對溫控系統(tǒng)來說意味著更高的散熱效率需求，傳統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng)難以滿足。
國內(nèi)溫控企業(yè)布局
目前，國內(nèi)儲能溫控主要由數(shù)據(jù)中心溫控企業(yè)、工業(yè)冷卻設(shè)備企業(yè)、汽車溫控企業(yè)布局，主要參與者有英維克、申菱環(huán)境、同飛股份等。這些企業(yè)早前參與的溫控細分市場各有不同，其中數(shù)據(jù)中心因為溫控環(huán)境要求與儲能類似，早先做數(shù)據(jù)中心溫控起家的英維克和申菱環(huán)境在儲能溫控領(lǐng)域暫時處于領(lǐng)先地位。
在液冷領(lǐng)域具備積累、與主流儲能系統(tǒng)集成商、主流電池廠商具備共同研發(fā)經(jīng)驗或者具備良好合作基礎(chǔ)的廠商也將獲得更多機會。
圖：部分溫控企業(yè)
國內(nèi)儲能溫控解決方案提供商目前主要可分為三類：
一是數(shù)據(jù)中心溫控廠商，如英維克；
二是工業(yè)冷卻設(shè)備企業(yè)拓展至儲能行業(yè)，比如同飛股份、高瀾股份等；
三是傳統(tǒng)空調(diào)、壓縮機、汽車熱管理轉(zhuǎn)型，如申菱環(huán)境、朗進科技、奧特佳、松芝股份、銀輪股份等。
儲能系統(tǒng)的應(yīng)用場景不盡相同，因此對于溫控系統(tǒng)，能夠隨機應(yīng)變進行定制化的能力是對溫控廠商的核心要求。
總的來看，溫控系統(tǒng)存在一定的技術(shù)壁壘。液冷板是液冷系統(tǒng)熱管理關(guān)鍵零部件，儲能溫控系統(tǒng)定制化程度較高，在制造前往往需要和客戶聯(lián)合開發(fā)設(shè)計，確認選型并與電池配套。而儲能溫控廠商的核心競爭力在于整體系統(tǒng)的設(shè)計與集成能力，與下游電池或集成商客戶之間存在較強的粘性。
圖片/文章來源：浙商證券，集邦儲能
