0人浏览 | 2022-07-08 09:31 |
引言:温控系统是保障锂电池储能正常运行的重要环节,近年来频发的储能电站安全事故正推动各国不断完善行业标准。与此同时,随着储能系统朝着更大规模、更高能量密度的方向演进,其对温控系统的要求亦快速提升。预计储能温控市场有望维持当前较优的市场竞争格局,龙头厂商凭借领先地位有望把握先机。
资料来源:ScienceDirect,安信证券研究中心
热失控是锂电池主要的安全隐患,温度过高是其重要诱因,温控能力格外重要。锂离子电池工作时内部存在一系列潜在的放热副反应,当电池温度升高至一定程度时, 放热副反应将相继引发,其所产生的热量如果得不到及时散发, 将造成电池温度的进一步上升及副反应的指数性加速, 从而导致电池进入自加温的热失控状态, 很可能引起电池燃烧及爆炸。综上,电池是否发生热失控由其产热和散热的相对速率来决定, 一旦放热副反应的产热速率高于电池的散热速度, 电池就有可能进入热失控状态。因此,对于锂电池储能系统而言,温控能力格外重要。
储能系统涉及大量单体电芯,温度是影响电池一致性的重要因素。一般而言,与动力电池系统相比,储能系统装载的电池数量更多,同时电池的容量也更大,当大量的电池紧密排列在一起时运行工况将更为复杂多变,容易造成产热不均匀、温度分布不均匀、电池间温差过大等问题,从而影响电池一致性。对于储能系统而言,除了保证电池处于适宜工作温度区间,控制电池间温差处于合理水平以内也极为重要。
资料来源:华为,安信证券研究中心
综上所述,温控系统是保障锂电池储能正常运行的重要环节。储能温控系统的主要功能是根据储能系统运行的要求以及工作期间电池所经受的内、外热负荷状况,采用恰当的温控技术来组织系统内、外部的热交换过程,从而保证储能系统的工作温度与电池之间的温差始终维持在合适的区间内。为确保储能项目长期、稳定、安全运行,温控系统是锂电池储能中不可或缺的重要环节。
储能产品集装箱单体规模与能量密度显著提升,储能温控系统的重要性也将进一步凸显。目前集装箱式储能为锂电池储能的主流形式,随着项目整体规模的扩大,除了部署更多的储能集装箱以外,提高集装箱的单体容量及能量密度也是行业发展的必然趋势。近年来宁德时代、阳光电源、比亚迪、海博思创等头部储能集成商的产品持续迭代升级。随着储能集装箱单体规模以及能量密度的提升,系统工作时所产生的热量也将大幅增加,因此为了保障集装箱内温度及电池组之间的温差处于合理水平,储能温控系统的重要性也将进一步凸显。
资料来源:比亚迪
对于功率型储能系统,电池充放电倍率的增长同样将对温控能力提出更高要求。相较于能量型储能系统,调频等功率型储能系统的单体规模相对较小,但运行过程中往往需要频繁进行快速充放电。根据相关研究,锂电池放电倍率越高,运行过程中产生的热量也将越多,因此随着功率型储能项目利用率的增加,储能温控系统同样将面临更大的挑战。
资料来源:《不同放电倍率条件下的锂电池温度场分析》,安信证券研究中心
综上所述,未来储能项目将朝着更高安全标准、更大单体规模、更高能量密度、更快充放电倍率的方向发展,而为了实现这些目标,储能温控在整体系统中的重要性将进一步凸显。
储能热管理形式多样,风冷及液冷成熟度相对较高。目前主流的热管理方式包括风冷、液冷、热管冷却和相变冷却四种,目前风冷和液冷的应用已较为广泛,热管冷却与相变冷却的产业化程度则相对较低。
资料来源:《大容量锂离子电池储能系统的热管理技术现状分析》
风冷系统初始成本较低且安全可靠,为当前主要的储能温控形式。风冷是一种以空气为冷却介质,利用对流换热降低电池温度的冷却方式,广泛应用于工业制冷、通信基站、数据中心等温控场景,技术成熟度与可靠性相对较高。此外,风冷系统整体结构较为简单且易于维护,初始投资成本相对较低。考虑到其在成本与可靠性方面的优势,目前风冷为储能温控领域最主流的解决方案。但,风冷系统散热效率低、温差控制较差且占地面积大,适用范围相对有限。
液冷系统散热能力强且全生命周期成本较低,有望成为未来发展趋势。对比风冷,液冷系统的结构更加复杂且紧凑,不需要部署大面积的散热通道,占地面积相对较小。同时,由于冷却液的换热系数与比热容更高且不受海拔和气压等因素影响,液冷系统拥有比风冷系统更强的散热能力,更加适应储能项目大规模、高能量密度的发展趋势。从成本上看,根据相关研究,在冷却效果相同的情况下,液冷系统的能耗通常远低于风冷系统。因此,虽然液冷系统的初始投资成本较高,但其在储能系统全生命周期中的综合成本可能反而低于风冷系统。
资料来源:Applied Thermal Engineering
资料来源:各上市公司网站,安信证券研究中心
2020/2021公司分别实现储能应用收入约1亿元/3.37 亿元,同比增长237%,储能业务在收入中的占比由6%提升至15%,储能已成为拉动公司业绩增长的重要因素。
在储能领域,公司已有基于锂电池单柜储能液冷产品、大型储能电站液冷系统、预制舱式储能液冷产品等技术储备和解决方案。目前,公司储能业务的客户群体主要有大型电站类客户、发电公司类客户、工商业客户三类。公司在水冷领域深耕多年,对电网方面的诉求也有较为深入的了解,对储能业务的拓展有一定的助益,目前,公司正积极推进储能市场拓展,已为相关客户提供样机和产品。
公司拟使用部分IPO超募资金投资建设储能热管理系统项目,项目总投资5.5亿元,新建储能热管理系统项目生产线8条,设计年产能8万台。随着下游需求的增长及自身产能的释放,公司储能业务未来有望实现快速放量。
公司自主研发的顶置式空调,针对目前储能的电站降温设备存在的高功耗、控制精度低、可靠性差等问题进行了攻克,具有安全可靠、高效节能、一体化设计、安装简便等优点,为集装箱提供恒温限湿的环境。
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张仔燕 投资顾问 执业证书编号:S0910621090001
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心态不玩心跳银轮股份,电池冷水板份额第一2022-07-08 16:33 2楼
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