2023年我国储能温控行业趋势:液冷渗透率快速提升,全沉浸液冷系统开始应用
——液冷方案的性能与下游需求更加适配
储能项目整体规模的增加以及“大电芯”的趋势,对温控系统散热效率与温差控制提出了更高的需求。
首先,是项目整体规模的变大:根据储能与电力市场不完全统计,国内已规划启动的单体GWh级储能项目已有9个。以单颗电芯280Ah、3.2V匡算,一个1GWh的储能电站将包含超过100万颗电芯。这就要求温控系统有更高的散热效率以及更好的温差控制能力。
其次,是单体电芯容量的变大:2022年电站储能中最常见的电芯容量为280Ah,进入2023年之后,各大厂商又陆续推出了超过300Ah的电芯产品,其中,亿纬锂能甚至推出了560Ah的储能专用电芯。这就要求温控系统有更高的散热效率。
无论是电芯单体层面容量的变大、还是储能项目整体规模的变大,都对温控系统的性能提出了更高的要求,在这种情况下,散热效率更高、温差控制更优的液冷方案更受青睐。
多家厂商发布300Ah及以上容量的储能电芯
资料来源:公开资料
——液冷方案对系统经济性的提升明显
需求方对于储能系统经济性有了更高的要求。此前,中国储能市场是由政策强制配储驱动的,储能设施更多的作为风光建设的“路条”,很多储能装置并不投入到实际的使用中,或者实际调用次数很少,使得需求方对于储能系统的寿命不会过多关注。随着电力市场市场化的不断推进、储能盈利模式的逐步完善,未来的储能电站将通过价差套利、辅助服务等方式赚取收益。在这种情况下,需求方对于储能电站的寿命、经济性就有了更高的要求。
液冷方案在系统寿命上的增益,使得其经济性凸显。根据远景能源实测数据显示,与普通风冷储能产品相比,液冷储能产品的电池寿命提升了20%。进行简易的测算:
假设1:液冷储能系统较风冷储能系统的单位投资成本增加额为0.03元/Wh;
假设2:液冷储能系统对于储能寿命的增益为20%。
测算得风冷储能系统的度电成本为0.39元,液冷储能系统的度电成本为0.33元,液冷储能系统的度电成本较风冷系统下降15%。
液冷方案与风冷方案经济性对比
资料来源:中关村储能产业技术联盟、储能与电力市场,光大证券研究所
——主流集成厂商近年来均推出液冷产品
各大主流集成厂商近年来均推出了液冷产品,在能量密度、电池寿命上较风冷产品有了显著提升。阳光电源的PowerTitan产品采用液冷温控的方式,实现了所有电芯温差小于2.5℃,使电池寿命延长2年以上。海博思创的HyperA2-C3354、HyperA2-C6709产品采用了同程均衡液冷管路设计,实现了温差不超过3℃,电池寿命延长20%。比亚迪的CubeT28产品采用了液冷技术,空间利用率远远高于传统预留风道的风冷系统。宁德时代的EnerC产品,能量密度较传统风冷系统提高了近两倍,可将单簇416个电芯温差控制在3°C以内,全系统4160个电芯温差控制在5°C以内。
主流集成厂商的液冷产品方案
资料来源:各公司资料
——全沉浸液冷系统崭露头角
全沉浸液冷系统的温差控制能力更强,同时安全性更高。与传统的液冷方案不同,全沉浸液冷系统中,电池系统整体浸没于冷却绝缘液中,通过液体循环实现散热。由于浸没液与电芯全方位接触,更好地控制电芯的温差水平;此外,采用非油类的冷却液时,液体本身就具有灭火能力,起到了温控与消防融合的效果。
PACK级全浸没液冷原理图
资料来源:公开资料
多家公司已经推出全沉浸液冷储能系统产品,在大型储能电站中,也逐渐开始示范应用。佛山久安、易事特、科创储能、南瑞继保、储能在线等多个公司已经推出全浸没液冷储能系统产品,并且在大型储能电站中,全液冷储能系统也开始示范应用。2023年3月,南方电网梅州宝湖储能电站全浸没液冷储能系统投运(项目总规模70MW/140MWh,其中全浸没液冷储能系统15MW/30MWh)。2023年4月,广东佛山南海电网侧独立电池储能电站,75MW/150MWh浸没式舱级管理液冷储能系统集成招标。当前全浸没液冷系统的成本与传统的风冷、液冷相比相对较高,在一些对安全敏感性更高的场景有望率先取得较大范围的应用。
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