充放電倍率增大是電化學(xué)儲(chǔ)能的升級(jí)方向,對(duì)儲(chǔ)能熱管理提出更高要求。當(dāng)前,0.5C和1C的電化學(xué)儲(chǔ)能電池為儲(chǔ)能項(xiàng)目主流,相較于0.4C的儲(chǔ)能電池,0.5C與1C的儲(chǔ)能電池在熱失控下進(jìn)入危險(xiǎn)爆發(fā)期的速度更快,儲(chǔ)能熱管理的換熱效率需要進(jìn)一步提高。
圖表:充放電倍率為1C的電池?zé)崾Э剡^程更短,電池模組安全性降低
目前0.5C容量型與1C能量型儲(chǔ)能電池為市場主流
圖表:相同功耗下液冷電池包的最高溫度比風(fēng)冷低3-5℃
電化學(xué)儲(chǔ)能溫控核心在于提升使用壽命與安全性,對(duì)于溫控設(shè)備空間限制較為寬松。電化學(xué)儲(chǔ)能常見場景在室外,更強(qiáng)調(diào)溫控設(shè)備的使用壽命、穩(wěn)定性以及溫控方案的運(yùn)維成本,對(duì)設(shè)備的體積、重量等要求相對(duì)寬松。
目前風(fēng)冷方案占比更大,隨著新能源電站、離網(wǎng)儲(chǔ)能向更大電池容量、更高系統(tǒng)功率密度轉(zhuǎn)化,液冷方案占比將快速提升。
電化學(xué)儲(chǔ)能、新能源汽車、IDC溫控的橫向?qū)Ρ?br />
數(shù)據(jù)中心溫控追求制冷功率提升與數(shù)據(jù)中心電力使用效率(PUE)的降低。AIGC的發(fā)展加速芯片算力提升,帶來功耗大幅上升,IDC溫控強(qiáng)調(diào)散熱效率跟上芯片功耗提升速度。
此外,PUE=數(shù)據(jù)中心總設(shè)備能耗/IT設(shè)備能耗,在PUE政策收緊的背景下,熱管理效率需要進(jìn)一步提升,浸沒式、噴淋式液冷散熱方案得到進(jìn)一步推廣。
3:儲(chǔ)能集中式、集散式熱管理有何區(qū)別,各自需求情況如何?
按照溫控系統(tǒng)的工作對(duì)象不同,儲(chǔ)能熱管理可以分為集中式和集散式熱管理。
集中式熱管理:一個(gè)集裝箱由一套熱管理系統(tǒng)維護(hù),功率較高,一般為40kw及以上。
儲(chǔ)能集裝箱集中式散熱結(jié)構(gòu)
儲(chǔ)能集裝箱集散式散熱結(jié)構(gòu)
從價(jià)格上來看,集散式熱管理相較于集中式出廠價(jià)更高,但集散式對(duì)熱量的管理更精細(xì)化,整體效率更高,因此LCoS(全生命周期成本/累計(jì)傳輸?shù)碾娔芰浚┓炊?。目前海外市場更?qiáng)調(diào)全生命周期成本,國內(nèi)市場則更看重方案的招標(biāo)價(jià)格。
4:未來熱管理的形態(tài)?
冷板式液冷是最常見的間接接觸式液冷技術(shù),浸沒式液冷是最常見的直接接觸式液冷技術(shù)。液冷散熱存在多種方案,主流的、高效率的散熱方案主要包括:
1)浸沒式液冷
2)噴淋式冷卻
3)冷板式液冷,其中浸沒式冷卻效果最好,包括單相/相變冷卻,對(duì)冷卻液的熱物理性能、穩(wěn)定性、材料兼容性、絕緣性等特質(zhì)有較高要求,均價(jià)更高。
冷板式液冷是目前最成熟的液冷方案,安裝較為簡潔,改造成本低,材料的兼容性好,發(fā)展速度最快,均價(jià)低于浸沒式。
熱管理未來可能的發(fā)展趨勢(shì):
1)風(fēng)冷將被替代,
2)冷板式向浸沒式發(fā)展,
3)熱管理外置。隨著芯片算力、電池能量密度、充放電效率的不斷提升,設(shè)備單位時(shí)間產(chǎn)熱量大幅提升,溫控系統(tǒng)熱交換效率的提升是行業(yè)大勢(shì)。
風(fēng)冷將逐步被液冷替代,浸沒式液冷隨著冷卻液的價(jià)格下降滲透率有進(jìn)一步提升的可能,以集裝箱為熱管理目標(biāo)的外置式熱管理或許是熱管理方案進(jìn)一步降本的嘗試方向。
5:儲(chǔ)能供應(yīng)龍頭如何分類?對(duì)溫控方案的需求有何不同?
按照核心技術(shù)優(yōu)勢(shì),儲(chǔ)能系統(tǒng)的龍頭供應(yīng)商基本分為PCS系和電池系。其中,1)PCS系的儲(chǔ)能龍頭供應(yīng)商包括Tesla、華為、陽光電源、海博思創(chuàng)等,
2)電池系的儲(chǔ)能龍頭供應(yīng)商包括比亞迪、寧德時(shí)代等。PCS系公司更側(cè)重于控制系統(tǒng)自供,電池企業(yè)通常需要系統(tǒng)級(jí)解決方案。
做電力集成設(shè)備出身的企業(yè),在算法、控制系統(tǒng)等方面能力更強(qiáng),主控系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)的自供能力較強(qiáng),因此在熱管理的供應(yīng)需求上以向?qū)I(yè)供應(yīng)商采購核心模塊化的產(chǎn)品為主。
做動(dòng)力電池出身的企業(yè),其軟件工程師儲(chǔ)備及軟件設(shè)計(jì)能力相對(duì)薄弱,儲(chǔ)能熱管理通常需要購買系統(tǒng)級(jí)的解決方案。
6:以液冷為例,儲(chǔ)能溫控未來毛利率和走勢(shì)?
當(dāng)前時(shí)點(diǎn)來看,行業(yè)仍處于先發(fā)企業(yè)占優(yōu)階段。以英維克作為參考,2022年公司戶外機(jī)柜溫控節(jié)能設(shè)備毛利率達(dá)到32.3%。
考慮液冷溫控存在一定的技術(shù)壁壘,儲(chǔ)能市場目前仍是寡頭競爭的格局,我們測(cè)算當(dāng)前儲(chǔ)能溫控行業(yè)毛利率在30%左右。
展望未來,短期內(nèi),我們預(yù)計(jì)行業(yè)仍將維持30%左右的毛利率。不同儲(chǔ)能集成商的項(xiàng)目間熱管理方案設(shè)計(jì)差異較大,儲(chǔ)能溫控產(chǎn)品具有高度定制化特點(diǎn),儲(chǔ)能溫控企業(yè)有望在短期內(nèi)維持當(dāng)前毛利水平。
中長期來看,我們預(yù)計(jì)行業(yè)毛利率將維持在25%左右??紤]到儲(chǔ)能溫控產(chǎn)品向模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展,行業(yè)毛利率或小幅下滑。
由于數(shù)據(jù)中心和儲(chǔ)能溫控解決方案存在共同點(diǎn),以機(jī)房溫控設(shè)備作為參考,2018年至2022年英維克機(jī)房溫控設(shè)備毛利率呈下降趨勢(shì),近三年維持在25%左右,因此我們預(yù)計(jì)穩(wěn)態(tài)下儲(chǔ)能溫控毛利率將維持相近水平。
英維克戶外機(jī)柜(含儲(chǔ)能)溫控毛利率高于機(jī)房溫控毛利率
儲(chǔ)能液冷系統(tǒng)成本構(gòu)成
原標(biāo)題:儲(chǔ)能熱管理6大關(guān)鍵問題分析