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儲能行業(yè)2023年投資策略:未來已來

華安證券發(fā)布時間:2023-01-11 11:21:15  作者:尹沿技

  2.3.3 相變材料冷卻

  利用材料本身相態(tài)的轉(zhuǎn)換來吸熱,達到降溫散熱目的。所選材料比熱容越大、傳熱 系越高電池散熱效果越好。通常與其他熱管理技術(shù)相結(jié)合使用,以達到均勻電池溫度分 布、降低接觸熱阻、提高散熱速度等目的。 優(yōu)勢:結(jié)構(gòu)緊湊、接觸熱阻低冷卻效果好 劣勢:占空間,成本高;依賴性較高,吸收的熱量需要依靠液冷系統(tǒng)、風(fēng)冷系統(tǒng)、 空調(diào)系統(tǒng)等導(dǎo)出,否則將無法持續(xù)吸熱從而導(dǎo)致失效。

  2.3.4 熱管冷卻

  利用介質(zhì)在熱管吸熱端的蒸發(fā)常走電池?zé)崃?,熱管放熱端通過冷凝方式將熱量發(fā)散 到外界以此達到散熱冷卻目的。適合用于經(jīng)常工作在高倍率工況的鋰電池茶統(tǒng).如快充 電池系統(tǒng)調(diào)頻儲能系統(tǒng)等。 優(yōu)勢:更高的敞熱速度和散執(zhí)效率,漏液風(fēng)險低。安全性高 劣勢:成本高。

  2.3.5 風(fēng)冷、液冷優(yōu)勢明顯

  風(fēng)冷適合功率、儲能容量小的場景,液冷適合功率大、散熱要求高的場景。過去電 化學(xué)儲能需求量、容量較小,一般不配備溫控系統(tǒng)或選擇風(fēng)冷作為溫控系統(tǒng),其散熱器 易受到雨水、沙子等影響,壽命減少、耐候性較差。液冷換熱系數(shù)高、比熱容大、冷卻 速度快,可快速有效降溫,且結(jié)構(gòu)緊湊,占地小,不受海拔和氣壓影響,適用范圍更廣。 隨著電化學(xué)儲能需求量、容量越來越大,液冷的占比有望逐步提升。隨著儲能電站大型 化、高功率、高密度和運行環(huán)境復(fù)雜化的趨勢,未來液冷占比有望快速提升。

  2.3.5.1 電池溫度比較

  根據(jù) Applied Thermal Engineering 的實驗研究,對使用空氣冷卻和液體冷卻系 統(tǒng)的電池模塊進行比較,使用空氣冷卻的電池的最低和最高局部溫度在 37℃和 45℃ 之間,對于有液體冷卻的電池,最高和最低溫度在 30℃和 42℃之間??諝饫鋮s和液體 冷卻之間電池的最高溫差隨著功率消耗的增加而減小。每消耗 0.5 W,液冷系統(tǒng)最高 溫度平均比風(fēng)冷系統(tǒng)低 3℃左右。

  2.3.5.2 電池壽命比較

  根據(jù)長安汽車股份有限公司北京研究院的研究顯示,在不同緯度環(huán)境下,采用風(fēng)冷 和液冷兩種溫控方式下電池的壽命對比如下圖所示,液冷最高可將電池的壽命提高 17%。 同時,在遠景能源發(fā)布的新型液冷儲能產(chǎn)品,其實測數(shù)據(jù)顯示可以將電池壽命提高 20%。

  從市場空間來看,根據(jù)統(tǒng)計,2021年電力儲能系統(tǒng)出貨量為29GWh,同比增長341%, 電化學(xué)儲能系統(tǒng)的高增長正帶動儲能溫控快速發(fā)展,根據(jù) GGII 測算,2022-2025 年中 國儲能溫控市場規(guī)模將從 46.6 億元增長至 164.6 億元,CAGR 為 52.3%。液冷作為中長 期技術(shù)方案,市場滲透率或?qū)⒅鸩教嵘A(yù)測 2025 年液冷市場占比將達到 45%左右。 目前儲能熱管理中液冷方案關(guān)注度非常高,有望引領(lǐng)中長期發(fā)展方向。液冷的單套系 統(tǒng)價值量高于風(fēng)冷系統(tǒng),市面已有成熟方案,新進入者眾多,主流供應(yīng)商仍在加速研 究迭代,有望成為未來儲能熱管理的主流溫控方案。

  2.4 消防系統(tǒng)

  近年來,儲能高速發(fā)展的同時,安全事故頻發(fā)。2017 年至今,全球共發(fā)生儲能安 全事故 30 余起,主要是采用三元電池的體系。2021 年 4 月,北京市豐臺區(qū)光儲充一 體化項目發(fā)生火災(zāi)爆炸,造成 3 人死亡。若無法解決安全問題,其或成為制約儲能發(fā) 展的重要阻力,因此,推進儲能消防將有利于護航儲能有序、健康、穩(wěn)定發(fā)展。 機械濫用、熱濫用、電濫用為鋰電池?zé)崾Э氐娜笳T因,電池?zé)崾Э匕l(fā)生后,若 無法進行有效防護,會進而引發(fā)熱蔓延,造成儲能系統(tǒng)的爆炸、燃燒。相較電動汽車, 儲能系統(tǒng)由更多電池單體連結(jié)而成,故發(fā)生熱失控概率更高,對安全防護提出更高要 求。解決儲能系統(tǒng)安全問題,需要由高效熱管理技術(shù)-安全預(yù)警技術(shù)-安全防護技術(shù)-消 防安全技術(shù),建立“由防到消”的主動協(xié)同安全防控體系。2021 年 9 月,《電化學(xué)儲 能電站安全規(guī)程(征求意見稿)》出臺,該規(guī)程要求儲能消防要融入視頻監(jiān)控系統(tǒng)、 需要系統(tǒng)性的解決方案、需要精細化及科技化等,規(guī)定了儲能電站設(shè)備安全技術(shù)要求、 運行、維護、檢修、試驗等方面的安全要求,為行業(yè)參與者指引了方向,將有效規(guī)范 儲能消防行業(yè)發(fā)展。

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