升级热管理系统是降低数据中心能耗的关键之一,主流技术中液冷方案经济价值更高
升级热管理系统是降低数据中心能耗的关键之一。由于具备高耗能的特性,电信运营商数据中心及5G网络的扩张将导致其能源使用量及碳排放量进一步扩大,给碳中和目标的实现带来更大挑战。而温控节能系统是降低IDC与5G基站能耗的关键之一,据《数据中心间接蒸发冷却技术白皮书》,当PUE为1.92时,数据中心的IT设备能耗占比为52%;制冷系统的能耗占比为38%,占据非IT设备中的较高比例;当PUE为1.3时,该数据中心的制冷系统的能耗占比为下降到18%。因此当IDC考虑节能减排,且无法升级IT设备时,实现制冷系统的节能是实现IDC节能的核心途径之一。
各类温控方案PUE对比
资料来源:工信部
不同PUE下能耗构成
资料来源:《数据中心间接蒸发冷却技术白皮书》(2019年)
另一方面,储能安全逐步得到重视,热管理是保证过程安全的关键。北极星储能网统计数据显示,2011-2021十余年间,全球共发生32起储能电站起火爆炸事故,特别是韩国,在政策激励之下储能项目建设爆发式增长,但在安装施工、系统集成、运行维护等方面产生重大安全隐患,自2017年来已经发生24起安全事故。同时,注意到在上述32起储能电站事故中,有20起(62%)事故是发生在储能充放电环节。
2011-2021储能电站安全事故主要成因
资料来源:北极星储能网
结合锂离子电池火灾机理,过程安全是电池火灾的防控的重要一环,而热管理是保障过程安全的关键。过程安全包括合理的电气和结构设计,确保电池的安全运行;主动温控式管理系统,确保电池工作在适宜温度范围内;多层级架构电池管理系统,对电池状态进行实时监测和控制,对其发展趋势进行预测,及时发现电池的异常状态。
储能电站热管理过程
资料来源:南方电网官网
主流热管理技术中,液冷方案经济价值更高。经济性方面,相比于风冷方案,液冷方案虽在初期 Capex 更高,但从目前市场中的液冷方案来看,液冷方案可降低能耗约 20%,提升电池寿命约 20%,并且可以使储能系统具备更高的能量密度。安全性方面,相比于风冷方案,液冷方案更佳安全性将更适用于大规模储能热管理环节。因此,我们认为,从长生命周期的角度来看,液冷方案更具备优势,未来在储能温控系统中液冷方案占比将逐步提升。
四种典型热管理技术特点
资料来源:CNKI
英维克/申菱环境/高澜股份/同飞股份/奥特佳/松芝股份为热管理领域代表性上市企业。其中,英维克及申菱环境的产品主要应用于数据中心/5G 基站/储能等多个细分领域;高澜股份/同飞股份的产品则多用于电力电子装置、高端装备制造业等工业领域;奥特佳/松芝股份的热管理产品则主要应用于汽车及轨道交通领域。未来,随着数据中心、储能等细分领域对热管理的需求增长,在热管理领域有丰富技术积淀的企业有望受益。
热管理领域代表性上市企业及其业务进展
资料来源:各公司公告
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