中國儲能網(wǎng)訊：儲能產(chǎn)業(yè)是當下熱度最高的行業(yè)之一，而作為儲能產(chǎn)品核心系統(tǒng)之一的熱管理系統(tǒng)，機遇與挑戰(zhàn)并存。從第十三屆中國國際儲能大會上可以看到，各企業(yè)爭相推出全浸沒式液冷散熱技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品，用于溫度控制的儲能液冷技術(shù)正處于快速發(fā)展階段，未來市場空間廣闊。
據(jù)中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能分會統(tǒng)計，截至目前，我國涉及儲能產(chǎn)業(yè)的注冊企業(yè)已超過8萬家，到2025年新型儲能的產(chǎn)業(yè)規(guī)?；蛲黄迫f億元大關(guān)，到2030年預計接近3萬億元。
液冷儲能系統(tǒng)已成主流
液冷儲能對系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性提升明顯
儲能項目整體規(guī)模的增加以及“大電芯”的趨勢，安全風險提升，如何更好的控制電芯溫度，降低儲能系統(tǒng)能耗，提升儲能系統(tǒng)安全性，業(yè)界提出的解決方案之一是升級儲能熱管理系統(tǒng)（即風冷散熱經(jīng)冷板式液冷散熱向全浸沒式液冷散熱過渡）。
目前儲能熱管理的主流技術(shù)路線是風冷和液冷。儲能熱管理技術(shù)路線主要分為風冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻，其中熱管和相變冷卻技術(shù)尚未成熟。
風冷：以空氣為介質(zhì)進行熱交換。主要特點為結(jié)構(gòu)簡單、成本低，但散熱速度和效率較低，適用于電池產(chǎn)熱率不高的儲能項目；
液冷：以液體為介質(zhì)進行熱交換。主要特點為散熱速度和效率更高，但結(jié)構(gòu)更復雜、成本更高，同時需考慮冷卻介質(zhì)泄露的風險；
熱管冷卻（正在實驗室階段中）：憑借著管內(nèi)的冷卻介質(zhì)發(fā)生了相變來進行換熱。主要特點為散熱速度和效率高于液冷，冷卻介質(zhì)泄露風險更低，但成本更高；
相變冷卻（尚處于實驗室階段）：通過相變材料吸收熱量，并結(jié)合風冷/液冷系統(tǒng)等導出熱量。主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊、接觸熱阻低、冷卻效果好，吸收的熱量需要依靠液冷系統(tǒng)、風冷系統(tǒng)等導出，但相變材料占空間，成本高。
液冷儲能最大特點是冷卻能力強，通過冷卻液對流直接對電芯散熱，不受外界條件影響，對溫度的控制更精確。液冷儲能系統(tǒng)除了經(jīng)濟和安全性，而且也更加適用于大容量儲能。相較于傳統(tǒng)風冷集裝箱，能量密度可提升100%，節(jié)省占地面積40%以上。液冷系統(tǒng)比風冷系統(tǒng)可節(jié)能30%左右，可保障電芯溫度更低、溫度均勻性更好，有效延長電池壽命，降低經(jīng)濟投入，縮短回本年限。
圖1：風冷與液冷的方案介紹
圖2：風冷與液冷在各項上的對比
綜合來看，液冷方案在保證儲能系統(tǒng)安全、散熱效率等方面綜合優(yōu)勢顯著。因此從長期來看，隨著新能源電站、離網(wǎng)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(zhuǎn)向采用液冷方案。
大規(guī)模應(yīng)用面臨的難題
目前，液冷技術(shù)漸漸成為大型儲能系統(tǒng)的主流方案，進入大規(guī)模應(yīng)用階段。去年，液冷儲能基本上得到了市場認可?，F(xiàn)在，大型儲能項目招標近80%是采用液冷儲能技術(shù)，也有很多工程師在研究相變材料和液冷或風冷的混合模式。
伴隨大規(guī)模儲能時代的到來，對電池技術(shù)及儲能系統(tǒng)提出了更高的要求，液冷儲能也面臨一些挑戰(zhàn)。首先，液冷管路復雜，接口多，如何保障整體全生命周期下管路的運行可靠性是重點；其次，防凍液的壽命偏短，需要定期維護，一般3-5年后需要涉及一定的運維或更換；最后，液冷pack的整體重量是幾百公斤等級，對pack級的維護需要專用設(shè)備及工具，也對運維提出了較高的要求。
目前市場上儲能溫控液多采用傳統(tǒng)的技術(shù)路線，通過各類添加劑來消耗解決乙二醇氧化酸化等問題，使用年限一般不超過5年，在使用后期由于添加劑消耗過快而導致液冷系統(tǒng)管路出現(xiàn)腐蝕及沉積等情況，極易造成溫控液的堵塞或泄露，從而損壞電池或造成系統(tǒng)短路，導致儲能電站安全隱患。而頻繁更換冷卻液或修理管道需要在能項目的運行過程中需要通過關(guān)停等方式來對液冷系統(tǒng)進行維護或更換，從而極大影響項目經(jīng)濟性。因此，研發(fā)超長壽命的儲能溫控液將是儲能溫控未來的發(fā)展趨勢。
全浸沒式液冷系統(tǒng)嶄露頭角
全浸沒液冷儲能技術(shù)，顧名思義，在儲能系統(tǒng)中，電芯直接浸沒于冷卻液（介質(zhì)是超純水、礦物油、聚烯烴和含氟類滅火劑等各種冷卻絕緣液體），與空氣、水分等完全隔離，通過電芯與冷卻液直接接觸以及液體循環(huán)來實現(xiàn)快速、充分的溫度控制。
形象地說，如果把風冷散熱比喻成吹風扇，冷板液冷散熱比喻為貼著冰塊，那全浸沒液冷散熱就是電芯集體“泡冷水澡”。
實際工作時，電池直接浸沒在艙內(nèi)的冷卻液中，實現(xiàn)對電池直接、快速、充分冷卻降溫，可確保電池在最佳溫度范圍內(nèi)運行，有效延長電池的使用壽命，整體提升儲能電站的安全性能。
圖3：儲能在線PACK級全浸沒液冷原理圖及電池箱
綜合來看，全浸沒液冷散熱相較風冷散熱和冷板液冷散熱，優(yōu)點在于溫度控制效率高、系統(tǒng)安全性高，缺點則是現(xiàn)階段系統(tǒng)成本、運維成本較高，且現(xiàn)階段大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用模式還未完全成熟，正處于初步試用階段。
全浸沒式液冷儲能系統(tǒng)現(xiàn)階段成本較高，難以應(yīng)用在對成本較為敏感的儲能場景。不過，針對那些高度重視安全性，對成本不那么敏感的場景，如公共設(shè)施、數(shù)據(jù)中心、商業(yè)建筑、機場、港口、軌道交通等領(lǐng)域，全浸沒式液冷儲能系統(tǒng)前景廣闊。
未來，隨著全浸沒式液冷儲能技術(shù)進一步迭代，規(guī)?；藴驶瘧?yīng)用形成，成本大幅下降，結(jié)合其高安全性的壓倒性優(yōu)勢，其在儲能系統(tǒng)內(nèi)的滲透率將得到爆發(fā)性提升。
液冷儲能系統(tǒng)滲透率有望25年達到45%！
對于儲能液冷市場展望，根據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院測算，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，復合年均增長率為52.3%。據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)分析，2025年國內(nèi)儲能溫控出貨價值量將達到165億元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，其中液冷技術(shù)到2025年滲透率有望達到45%左右。
未來，由于新能源電站和離網(wǎng)儲能等需要更大的電池容量和更高的系統(tǒng)功率密度，液冷儲能的占比將越來越大，必將憑借其綜合優(yōu)勢成為儲能市場的主流。并將激發(fā)儲能系統(tǒng)廠商持續(xù)布局新產(chǎn)品、新技術(shù)的熱情，推動儲能系統(tǒng)的安全性和經(jīng)濟性提升。
（上述內(nèi)容整合自搜狐、中國證券報、電化學儲能、知乎、ofweek儲能網(wǎng)等）
