科普 | 液冷&风冷技术对比
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市场分析
1.1. 行业背景
当前储能行业已进入规模化发展阶段，成本的下降和商业模式的成熟将推动国内外市场装机空间充分打开。其中新型储能在2022年无论是已投运或是新增投运项目装机规模均保持高速增长，而锂电作为增长主体占比超九成。
在锂离子储能高增长态势下，温控系统对于锂离子储能系统显得尤为重要。首先，单体电池的温度控制和电池簇的温差控制均有利于延长系统寿命；其次，锂离子储能系统对系统内部散热能力有着高要求。故温控系统对于锂离子储能系统的寿命和安全性提升至关重要。
1.2.储能温控系统行业现状
目前风冷系统为市场主流产品，市占率约60%。风冷成为当下主流共两点原因，首先，已投运储能项目对温控效率要求相对较低，风冷方案基本可满足项目需求；其次，当前储能项目对成本敏感度高，具备初期投资低优势的风冷方案更易被下游接纳。
图1 中国储能温控系统分产品结构变化图
数据来源：观妍天下，产业在线，EESA数据库
当前储能温控系统主要玩家有数据中心温控厂商、工业制冷厂商和车用热管理厂商，成熟的技术与广泛且稳定的客户资源已成为企业核心竞争力，市场集中度高。
图2 储能温控企业细分
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用户分析
2.1.用户群体
由于温控系统需要与PCS、BMS、电芯一同集成，故储能温控企业的客户为储能系统集成商和储能电池厂商。
表1 储能温控企业主要客户
数据来源：能源电力说，公司官网，EESA数据库
2.2使用场景
2.2.1.风冷系统
2.2.1.1. 极端低温场景
极端低温场景适用风冷系统。因为液冷系统在极度低温环境下会出现管道、冷却液结冰现象，甚至出现管道破裂现象，风冷系统可有效避免此类不良现象，可保障系统正常运行。
2.2.1.2. 发热量较小的项目
发热量较小的项目宜用风冷系统。风冷系统可满足如地面小型电站、户储、通信基站等发热量较小项目的基本需求，故无需使用液冷系统。
2.2.2. 液冷系统
2.2.2.1. 极端高温场景
极端高温场景宜用液冷系统。因为极端高温下室内外温差小，风冷系统的热交换效率变差继而导致风冷系统制冷功率下降，最终无法满足项目温控需求，而液冷系统可持续保持制冷功率在线，保障系统正常运行，所以宜用液冷系统。
2.2.2.2. 发热量较大的项目
发热量较大的项目宜用液冷系统。因为能量型储能（新能源电站、离网储能）的高容量高系统功率密度和功率型储能的高性能需求都会使发热量变大（例如装机容量较大的发电侧项目和调峰调频高要求的电网侧项目），而风冷系统无法满足此类场景温控需求，所以宜用液冷系统。
2.2.2.3. 严酷环境
海边高盐地和沙漠等严酷环境宜用液冷系统。因为风冷系统集成度低，零部件较多，系统部件易受到高盐水汽及风沙的侵蚀从而导致系统故障率升高，而液冷系统高集成度优势较风冷可使故障率显著降低，所以宜用液冷系统。
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产品分析
3.1.风冷系统
表2 风冷系统SWOT分析表
3.2.液冷系统
表 3 液冷系统SWOT分析表
3.3.风冷、液冷综合对比分析
3.3.1. 系统集成度
液冷方案系统集成度高于风冷方案。同尺寸储能集装箱，液冷方案较风冷方案系统容量提升50%；同容量储能集装箱，液冷方案较风冷方案占地面积节约40%。
3.3.2. 电池包温控效果
液冷方案下电池包温度均匀性优于风冷方案，热失控风险远小于风冷方案。首先，液冷热交换系数远高于风冷；其次，液冷可将全部电芯温差精控≤3℃（风冷无法精准控温）。
3.3.3. 运行能耗
液冷方案运行能耗低于风冷方案。同等电池均温状态下，风冷能耗较液冷高2-3倍；同等功耗下，风冷电池包温度较液冷高3℃-5℃。
3.3.4. 运行维保
液冷方案下日常运维较风冷方案更加复杂，对运维人员的经验与素质要求更高。运维液冷系统工作量大，需与厂家专业人员共同完成。当设备故障时，需关闭不同电池pack液冷板之间阀门并拆除电池将系统返厂维修。
表 4 液冷产品汇总及性能介绍
数据来源：公司官网，EESA数据库
3.3.5. 经济性
以浙江地区工商业储能（系统容量2000kWh；两充两放）为例：风冷储能电站初建成本1.33元/Wh，项目运行周期10年；液冷储能电站初建成本1.35元/Wh，项目运行周期12年（液冷较风冷系统电池寿命提升20%）。经测算，风冷方案项目IRR为13%，液冷方案项目IRR为15%，故项目全生命周期下液冷方案经济性更高。
注：1）2023年9月阳光电源工商业储能系统风冷报价1.33元/Wh，液冷报价1.35元/Wh；2）阳光电源及远景能源产品宣传，液冷较风冷可提升电池寿命20%；3）液冷系统每4年更换一次温控液，液冷板不进行更换。
3.3.6. 综合对比图示
表 5 风冷VS液冷
数据来源：公司官网，中金公司研究部，EESA数据库
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总结
4.1.未来市占率分析
目前户储以风冷为主，大储以风冷为主存在向液冷转换的趋势，其中新增大储项目液冷占比大幅提升（例宁夏电投宁东基地 100MW/200MWh共享储能电站、甘肃临泽100MW/400MWh共享储能电站等），未来液冷渗透率将不断提升。首先，大储项目规模不断增大，所需电芯数量将不断增多；其次，电芯单体容量增长趋势明显，超300Ah的大电芯产品已陆续推出。未来储能系统对温控的散热效率和温差控制能力将提出更高要求，液冷将更加匹配下游需求。
表 6 液冷系统采购项目汇总（部分）
数据来源：国际能源网，EESA数据库
4.2. 未来系统成本分析
早期液冷系统初装成本高于风冷系统，但目前液冷储能系统中标价已出现低于风冷的情况。未来随着液冷市占率的不断提升，行业内企业产线将不断向液冷调整，出货量将不断提升，规模效应将显现，叠加系统集成度不断提升，液冷系统单位成本将进一步降低。
图 3 液冷储能系统价格变化趋势
数据来源：2022年部分项目招标文件，阳光电源，EESA数据库
4.3.未来企业竞争要素分析
未来液冷方案定制化能力将成为企业竞争的核心要素。非标品的设计能力是液冷供应商的竞争核心，因集成商设计方案不同便意味着液冷需要同电池pack布局、管道设计等共同开发并与电池完成集成，所以厂商的高度定制化设计能力便是核心竞争要素。
4.4.未来温控技术路线分析
未来风冷将逐步被液冷替代，液冷市占率提升的同时将会使冷却液价格不断下降、液冷技术不断提升，进而冷板式液冷将逐步向浸没式液冷更迭，最终随着储能项目单位时间产热量的不断提升，对热交换效率的要求将不断升高，以集装箱为管理目标的外置热管理可能会是进一步降本和发展的方向。
图4 温控技术未来发展方向
