隨著儲(chǔ)能行業(yè)快速發(fā)展，整體市場(chǎng)空間持續(xù)擴(kuò)大，帶動(dòng)溫控系統(tǒng)需求量提升。此外，從保護(hù)內(nèi)部構(gòu)件角度出發(fā)，對(duì)儲(chǔ)能溫控系統(tǒng)的保護(hù)要求也變得更高。

作為新能源體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，電化學(xué)儲(chǔ)能在提高可再生能源消納比例、保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行等方面發(fā)揮重要作用。電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由柜體、PCS儲(chǔ)能變流器、電池組、EMS能量管理系統(tǒng)、儲(chǔ)能高壓箱、消防系統(tǒng)、安全輔助系統(tǒng)等組成，其中溫控系統(tǒng)是電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)重要組成部分。

儲(chǔ)能安全隱患問(wèn)題凸顯

溫控系統(tǒng)對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性至關(guān)重要。隨著儲(chǔ)能裝機(jī)量快速提升，儲(chǔ)能電池系統(tǒng)單體的容量及功率也在快速增大，高功率的密度對(duì)散熱要求較高，同時(shí)儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部容易產(chǎn)生電池產(chǎn)熱和溫度分布不均勻等問(wèn)題，安全隱患也隨之增大。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近10年來(lái)全球累計(jì)儲(chǔ)能安全事故接近90起，其中2022年全球儲(chǔ)能安全事故達(dá)17起，2023年達(dá)十余起，因此溫控系統(tǒng)對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)的壽命及安全性非常重要。

儲(chǔ)能事故發(fā)生的主要原因：

1）內(nèi)部電芯失效，引發(fā)電池與模組的熱失控，最后引起整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的著火或爆炸；

電芯熱失控引發(fā)的故障呈現(xiàn)的現(xiàn)象基本上是先起火再爆炸，例如2019年發(fā)生在美國(guó)亞利桑那州的McMicken電站和2021年中國(guó)北京豐臺(tái)電站事故均是在起火后發(fā)生爆炸；這種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因是單個(gè)電芯失效，引發(fā)內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)，釋放熱量(放熱反應(yīng))，溫度持續(xù)上升，且傳播到附近的電池和模組，引發(fā)火災(zāi)甚至爆炸。電芯的失效模式一般由過(guò)充或控制系統(tǒng)故障、熱暴露、外部短路和內(nèi)部短路(可由各種情況引起，如壓痕或凹痕、材料雜質(zhì)、外部物體滲透等)引起。

圖：儲(chǔ)能用鋰電池?zé)崾Э貦C(jī)理圖

2）外部輔助系統(tǒng)故障引發(fā)的儲(chǔ)能系統(tǒng)故障。

由輔助系統(tǒng)故障而引發(fā)的整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)故障一般發(fā)生在電池系統(tǒng)的外部，可能會(huì)發(fā)生外部元器件的燃燒或冒煙，當(dāng)系統(tǒng)及時(shí)監(jiān)測(cè)與響應(yīng)后，不會(huì)對(duì)電池系統(tǒng)的電芯產(chǎn)生失效或熱失控的影響。在2021年Vistra Moss Landing 1期和2022年的2期事故中，由于當(dāng)時(shí)在調(diào)試階段，故障監(jiān)控和電氣故障安全裝置被關(guān)閉，無(wú)法及時(shí)響應(yīng)，才產(chǎn)生了冒煙與火災(zāi)。

這種火焰燃燒通常從電池系統(tǒng)外部開(kāi)始，最后才會(huì)蔓延到電芯內(nèi)部，所以不會(huì)發(fā)生劇烈的放熱反應(yīng)與可燃?xì)怏w聚集的情況，通常不會(huì)發(fā)生爆炸。且如果此時(shí)噴淋系統(tǒng)能及時(shí)開(kāi)啟，也不會(huì)造成大面積的設(shè)施損壞。

政策層面明確要求加強(qiáng)儲(chǔ)能安全管理

鋰電池最佳工作溫度為10~35℃，儲(chǔ)能溫控成為儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性保障的關(guān)鍵一環(huán)。綜合考慮鋰電池的高效性和安全性，目前普遍認(rèn)為鋰電池的最佳溫度區(qū)間為10~35℃，溫度過(guò)低會(huì)導(dǎo)致電解液凝固，阻抗增加，溫度過(guò)高則會(huì)導(dǎo)致電池的容量、壽命以及安全性降低。

儲(chǔ)能系統(tǒng)具有電池容量大、功率高、散熱要求高的特點(diǎn)，且儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部存在電池易熱和溫度分布不均勻的問(wèn)題，這些特性決定儲(chǔ)能系統(tǒng)必須進(jìn)行熱管理，否則將影響電池的性能，甚至引發(fā)熱失控，造成安全事故。

2022年4月，國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于加強(qiáng)電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全管理的通知》，亦從政策層面明確要求強(qiáng)化電化學(xué)儲(chǔ)能電站的安全管理。

隨著儲(chǔ)能能量和充放電倍率的提升，中高功率儲(chǔ)能產(chǎn)品使用液冷的占比將逐步提升，液冷有望成為未來(lái)主流方案。液冷因?yàn)楦錾臏乜匦阅茉趦?chǔ)能領(lǐng)域特別是大型儲(chǔ)能滲透率持續(xù)提升。而風(fēng)冷在小容量的儲(chǔ)能項(xiàng)目上仍有發(fā)展空間，且高原以及部分缺水地區(qū)風(fēng)冷將會(huì)有更好的適應(yīng)性。

近年來(lái)，大儲(chǔ)項(xiàng)目規(guī)模擴(kuò)大，大規(guī)模的儲(chǔ)能對(duì)溫控系統(tǒng)的散熱效率和溫差控制有更高的要求。目前國(guó)內(nèi)計(jì)劃啟動(dòng)的單體吉瓦級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目已有多個(gè)，一個(gè)電站將包括近100萬(wàn)個(gè)電芯，這對(duì)溫控系統(tǒng)整體能力提出了更高的挑戰(zhàn)。

另一方面單體電芯的容量也在隨著技術(shù)進(jìn)步不斷增長(zhǎng)，當(dāng)前儲(chǔ)能電站主流電芯容量雖然仍為280Ah，但各家頭部廠商普遍推出了300Ah+的電芯產(chǎn)品，其中部分廠商甚至推出了單顆超500Ah的專(zhuān)用電芯，單顆電芯容量增大對(duì)溫控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)意味著更高的散熱效率需求，傳統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng)難以滿(mǎn)足。

國(guó)內(nèi)溫控企業(yè)布局

目前，國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能溫控主要由數(shù)據(jù)中心溫控企業(yè)、工業(yè)冷卻設(shè)備企業(yè)、汽車(chē)溫控企業(yè)布局，主要參與者有英維克、申菱環(huán)境、同飛股份等。這些企業(yè)早前參與的溫控細(xì)分市場(chǎng)各有不同，其中數(shù)據(jù)中心因?yàn)闇乜丨h(huán)境要求與儲(chǔ)能類(lèi)似，早先做數(shù)據(jù)中心溫控起家的英維克和申菱環(huán)境在儲(chǔ)能溫控領(lǐng)域暫時(shí)處于領(lǐng)先地位。

在液冷領(lǐng)域具備積累、與主流儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商、主流電池廠商具備共同研發(fā)經(jīng)驗(yàn)或者具備良好合作基礎(chǔ)的廠商也將獲得更多機(jī)會(huì)。

圖：部分溫控企業(yè)

國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能溫控解決方案提供商目前主要可分為三類(lèi)：

一是數(shù)據(jù)中心溫控廠商，如英維克；

二是工業(yè)冷卻設(shè)備企業(yè)拓展至儲(chǔ)能行業(yè)，比如同飛股份、高瀾股份等；

三是傳統(tǒng)空調(diào)、壓縮機(jī)、汽車(chē)熱管理轉(zhuǎn)型，如申菱環(huán)境、朗進(jìn)科技、奧特佳、松芝股份、銀輪股份等。

儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景不盡相同，因此對(duì)于溫控系統(tǒng)，能夠隨機(jī)應(yīng)變進(jìn)行定制化的能力是對(duì)溫控廠商的核心要求。

總的來(lái)看，溫控系統(tǒng)存在一定的技術(shù)壁壘。液冷板是液冷系統(tǒng)熱管理關(guān)鍵零部件，儲(chǔ)能溫控系統(tǒng)定制化程度較高，在制造前往往需要和客戶(hù)聯(lián)合開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，確認(rèn)選型并與電池配套。而儲(chǔ)能溫控廠商的核心競(jìng)爭(zhēng)力在于整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與集成能力，與下游電池或集成商客戶(hù)之間存在較強(qiáng)的粘性。

圖片/文章來(lái)源：浙商證券，集邦儲(chǔ)能