內容概況:液冷儲能系統是一種以液體為冷卻媒介,通過循環流動帶走設備產生熱量的系統,其主要功能是確保電池等核心設備的穩定運行,并提高能源利用效率。液冷技術是儲能熱管理主流技術路線之一。溫控對電化學儲能系統安全性和系統壽命保障至關重要。近年來,我國新型儲能市場快速發展,儲能溫控市場規模也隨之水漲船高,步入高速發展的快車道。數據顯示,2023年中國儲能溫控產品銷售總額為26.6億元,同比增長近50%。目前,儲能熱管理技術路線主要分為風冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻,其中熱管和相變冷卻技術尚未成熟,市場以風冷、液冷為主。我國儲能行業不斷發展,電池密度越來越高,對溫控產品的散熱要求也在提升,液冷技術憑借更強的散熱效果、節能性能,在終端市場的需求不斷擴張。2023年,液冷產品銷售額達到12.5億元,同比增長69%,擴張速度遠快于風冷技術,市場滲透率也由2021年的26.1%提升至2023年的47.0%。
關鍵詞:液冷儲能發展背景、液冷儲能市場現狀、液冷儲能未來趨勢
一、發展背景:溫控系統是儲能安全的重要保障,產品銷售額不斷擴大
液冷儲能系統是一種以液體為冷卻媒介,通過循環流動帶走設備產生熱量的系統,其主要功能是確保電池等核心設備的穩定運行,并提高能源利用效率。液冷技術是儲能熱管理主流技術路線之一。
因為電池熱特性,熱管理成為電化學儲能產業鏈關鍵一環。從產業鏈價值量拆分來看,儲能系統中,電池成本占比約55%,PCS占比約20%,BMS和EMS合計占比約11%,熱管理約占2%-4%。熱管理價值量占比相對較低,但卻起著至關重要的作用,是保證儲能系統持續安全運行的關鍵。目前普遍認為鋰電池的最佳溫度區間為10~35℃,溫度過低會導致電解液凝固,阻抗增加,溫度過高則會導致電池的容量、壽命以及安全性降低。儲能系統具有電池容量大、功率高、散熱要求高的特點,且儲能系統內部存在電池易熱和溫度分布不均勻的問題,這些特性決定儲能系統必須進行熱管理,否則將影響電池的性能,甚至引發熱失控,造成安全事故。據不完全統計,截至2023年底,全球累計儲能安全事故接近90起,這些事故中既有儲能電池本身質量原因如電池內部熱失控、充/放電散熱不暢等引起的爆炸,也有其他儲能技術如電池管理系統不成熟使儲能系統溫度異常導致的火災,但直接原因都是源于儲能電池的熱失控,這也是儲能系統配備溫控方案的核心需求來源。
溫控對電化學儲能系統安全性和系統壽命保障至關重要。而電化學儲能在我國新型儲能項目中占據主導地位。根據中關村儲能產業技術聯盟數據,截至2023年底,中國已投運電力儲能項目累計裝機規模86.5GW,其中新型儲能繼續高速發展,新增投運規模21.5GW,三倍于2022年新增投運規模7.3GW,在儲能市場中占比達39.9%;而在新型儲能市場中,鋰離子電池占比進一步提高,由2022年的94%增長至2023年的97%。
近年來,我國新型儲能市場快速發展,儲能溫控市場規模也隨之水漲船高,步入高速發展的快車道。數據顯示,2023年中國儲能溫控產品銷售總額為26.6億元,同比增長近50%,受項目減少影響,增幅相對前兩年有所收窄。其中,出口份額保持在60%以上。儲能溫控產品出口主要通過集成商,美國、德國都是重要輸出市場。2023年,由于受全球經濟通脹、地區局勢動蕩等影響,項目落地緩慢,市場普遍呈觀望狀態,儲能出口需求有所放緩。內銷市場,隨著工商業儲能熱度不斷攀升,儲能溫控市場呈現了良好發展態勢。
相關報告:智研咨詢發布的《中國液冷儲能行業市場動態分析及投資前景研判報告》
二、市場現狀:液冷技術優勢加速顯現,市場規模不斷擴大
目前,儲能熱管理技術路線主要分為風冷、液冷、熱管冷卻、相變冷卻,其中熱管和相變冷卻技術尚未成熟,市場以風冷、液冷為主。風冷是以低溫空氣為介質,利用自然風或風機與電芯產生熱對流,進而降低電池溫度。風冷結構簡單,但是換熱效率低下且無法實現精準控溫。相比于傳統風冷散熱,液冷利用了液體的高導熱、高熱容特性替代空氣作為散熱介質,具備以下優勢:(1)散熱路徑短。低溫液體通過CDU(冷量分配單元)直接供應到電芯設備內部,實現精準散熱,從而減少系統的自耗電。(2)換熱效率高。液冷系統采用換熱器進行液-液換熱,可集中高效地傳遞熱量,實現快速且高效的換熱效果。(3)制冷能效高。液冷技術能夠在40~55℃的高溫下供液,配合高能效的變頻壓縮機,實現在同等制冷量條件下更低的耗電量,有效降低用電成本,達到高效節能的目的。(4)散熱水平高。液冷系統使用的介質包括去離子水、醇基溶液、氟碳類工質、礦物油或硅油等,這些介質的熱傳導性能和熱容遠超過空氣,提供了更優的散熱能力。(5)電池能量密度高。在環境溫度變化較大的儲能電站中,冷卻液與電池的緊密結合,有助于實現電池間溫度的均衡控制,從而提高電池的能量密度和整體性能。
液冷式溫控系統按接觸方式不同,可分為冷板式和浸沒式兩種。冷板式液冷是把裝有循環流動冷卻液的冷卻板放置在電芯下方,利用液體對流換熱轉移電池工作時產生熱量,給電芯接觸部位降溫。浸沒式液冷是將儲能電池直接浸沒在冷卻液中,電芯與冷卻液直接接觸,完全與氧氣隔離,實現對電池直接、快速、充分冷卻降溫,確保電池在最佳溫度范圍內運行,能有效延長電池的使用壽命,整體提升儲能電站的安全性能。
從產業鏈來看,液冷儲能系統上游零部件為主機、冷卻液、管路及液冷板等,其中主機主要構成包括壓縮機、冷凝風機、膨脹閥、冷凝器、板式換熱器、水泵、電磁水閥、膨脹水箱、控制器等。以20尺液冷儲能溫控系統為例,需配置60KW的液冷主機、約96個液冷板、500-600千克冷液等。中游為液冷儲能系統集成商,下游為儲能系統的應用,分為發電側、電網側、用戶側。
由于儲能行業不斷發展,電池密度越來越高,對溫控產品的散熱要求也在提升,液冷技術憑借更強的散熱效果、節能性能,在終端市場的需求不斷擴張。2023年,液冷產品銷售額達到12.5億元,同比增長69%,擴張速度遠快于風冷技術,市場滲透率也由2021年的26.1%提升至2023年的47.0%。
從結構上看,大型儲能單機規模可達100MWh,造價較高,且散熱要求嚴格,是中國液冷儲能的最主要用戶,2022年占比超80%。工商業儲能單機規模低于大儲,約在300-500KWh之間,但受新能源并網速度加快影響,比重快速上升,2020-2022年三年間占比提升了14.2個百分點。用戶儲能規模小、較為分散,且散熱要求低,仍采用風冷,尚未進入液冷儲能階段。
三、發展趨勢:液冷技術滲透率將不斷提升,成本有望進一步下行
1、液冷技術將逐步替代傳統風冷技術
液冷優勢明顯,未來隨著新能源電站、離網儲能等更大電池容量、更高系統功率密度的儲能電站需求進一步增長,儲能系統能量密度與發熱量將更大,對安全性和壽命的要求更高。在此背景下,液冷技術將逐步替代傳統風冷技術,成為儲能主流溫控技術,尤其是在大型儲能與工商業儲能中,液冷市場份額將持續提升。同時,市場將由冷板式液冷逐步向性能更優的浸沒式液冷更迭。最終隨著儲能項目單位時間產熱量的不斷提升,對熱交換效率的要求將不斷升高,以集裝箱為管理目標的外置熱管理可能會是進一步降本和發展的方向。
2、液冷技術成本進一步下行
從成本來看,早期液冷系統初裝成本高于風冷系統,成為阻礙液冷技術應用的因素之一。但隨著技術進一步成熟、應用規模不斷擴大,目前液冷儲能系統中標價已出現低于風冷的情況,據統計,2022-2023年液冷儲能系統價格分別為1.515元/Wh和1.275元/Wh。未來隨著液冷市占率不斷提升,行業內企業產線將不斷向液冷調整,出貨量將不斷提升,規模效應將顯現,疊加系統集成度不斷提升,液冷系統單位成本有望進一步降低,為液冷技術加速普及提供有力支撐。
3、液冷系統的智能化不斷提升
隨著人工智能、物聯網等信息技術的不斷發展,液冷系統的智能化和自適應性也成為研究的熱點,通過引入智能控制算法和傳感器技術,可以實現液冷溫控系統的自動化控制、智能調節、故障預警等高級功能,進一步提高系統的運行效率和可靠性。
以上數據及信息可參考智研咨詢(www.szxuejia.com)發布的《中國液冷儲能行業市場動態分析及投資前景研判報告》。智研咨詢是中國領先產業咨詢機構,提供深度產業研究報告、商業計劃書、可行性研究報告及定制服務等一站式產業咨詢服務。您可以關注【智研咨詢】公眾號,每天及時掌握更多行業動態。


2024-2030年中國液冷儲能行業市場動態分析及投資前景研判報告
《2024-2030年中國液冷儲能行業市場動態分析及投資前景研判報告》共十四章,包含2024-2030年液冷儲能行業投資機會與風險,液冷儲能行業投資戰略研究,研究結論及投資建議等內容。



