一、储能温控行业概述
根据观研报告网发布的《中国储能温控行业现状深度分析与发展前景预测报告(2023-2030年)》显示,温控系统是储能安全的重要保障,也是提升系统寿命很重要的因素之一。由于储能电池系统电池容量和功率大,高功率密度对散热要求较高,同时储能系统内部容易产生电池产热和温度分布不均匀等问题,因而相较于新能源汽车、数据中心(IDC)温控,电化学储能温控核心在于提升使用寿命与安全性,对于温控设备空间限制较为宽松。电化学储能常见场景在室外,更强调温控设备的使用寿命、稳定性以及温控方案的运维成本,对设备的体积、重量等要求相对宽松。
电化学储能、新能源汽车、IDC温控的横向对比
应用领域 | 热管理核心诉求 | 当前热管理方案 | 功率要求 | 寿命要求 | 空间要求 |
电化学储能 | 电化学储能常安装于户外,对热管理的安全性与使用寿命要求较高 | 目前风冷占比较高,随看液冷解决方案增加和成本下降,液冷渗透率快速提升 | 集散式:2.5-8kw;集中式:40kw及以上 | 15-20年 | 中 |
新能源汽车 | 新能源汽车对热交换效率要求比较高 | 风冷与液冷的组合,风冷用于限用舱,液冷用于三电系统 | 热泵:1-2kw | 5-10年 | 高 |
数据中心(IDC) | IDC温控追求热交换效率与电能比(PUE) | 风冷占比较高,液冷占比快速提升 | 中低密度:≤7.5kw;中高密度:7.5-18kw;高密度:18-30kw | 5-10年 | 低 |
资料来源:观研天下数据中心整理
储能温控作为储能行业的子版块,自身市场空间有限,但增长迅速。特别是近年来大型储能设施安全事故频发,使得产业界对安全问题格外重视。过去十年,约发生36起电化学储能电站爆炸事故。
资料来源:国际能源网、观研天下整理
二、电化学储能市场快速发展,推动储能温控市场扩大
电化学储能市场的发展对储能温控系统市场的扩大起到推动作用。近年来,基于产业内生动力和“碳达峰、碳中和”目标等因素多重驱动,以及海外需求市场的刺激,电化学储能装机规模持续增长。截至2022年底,我国新投运电化学储能电站194座、总功率3.68吉瓦、总能量7.86吉瓦时,占已投运电站总能量的60.16%、同比增长175.81%。随着可再生能源装机规模快速增长,电力系统对各类调节性资源需求迅速增长,新型储能项目加速落地。据不完全统计,今年以来,新型储能产业链上下游超过20家企业宣布最新储能项目建设规划,特斯拉也将自己的储能超级工厂落户中国。同时,2022年落地开工的多个储能产线建设项目,有望在今年陆续投产。
与此同时,政府政策的鼓励以及电池制造技术的提高,使得电化学储能系统的平均度电成本逐年下降。预计未来几年,随着技术的进一步发展和规模效应的显现,电化学储能成本还将继续下降,促进行业规模化应用,预计2025年我国的电化学储能累计装机规模达到50GW,2030年达到250GW,电化学储能全面市场化发展,新技术加快应用脚步。
资料来源:观研天下整理
三、液冷优势显著,有望成为未来主流方案
1、液冷方案散热效率更高、温差控制更优
储能温控技术主要包括风冷、液冷、热管冷却、相变冷却等技术。其中风冷和液冷两类应用最为广泛,具体来看,风冷由于技术成熟度高,成本低,在储能系统中具备更强的经济性,因此一直保持较高的渗透率,但其散热效率低、占地面积大且易导致电池温度分布不均的缺点也始终困扰着行业。
储能温控技术分类
储能温控技术 | 特点 |
风冷 | 以空气为介质进行热交换。主要特点为结构简单、成本低,但散热速度和效率较低,适用于电池产热率不高的储能项目。 |
液冷 | 以液体为介质进行热交换。主要特点为散热速度和效率更高,但结构更复杂、成本高,同时需要考虑冷却介质泄露的风险。 |
热管冷却 | 依靠管内冷却介质发生相变来实现换热。主要特点为散热速度和效率高于液冷,冷却介质泄露风险低,但成本更高。 |
相变冷却 | 通过相变材料吸收热量,并结合风冷/液冷系统导出热量。主要特点是结构紧凑、接触热阻低、冷却效果好,吸收的热量需要依靠液冷系统、风冷系统等导出,但相变材料占空间、成本高。 |
资料来源:高工储能GGII、观研天下数据中心整理
相较之下,液冷导热效率更高,可以有效降低电池热失控风险。尤其是近年来,储能电站规模持续上升,海内外储能市场需求爆发,不少企业通过技术迭代,不断增容电芯容量。从280Ah到300Ah,再到580Ah,电芯容量越来越大,电芯升高伴随的热管理、综合效率等方面的风险也在不断增加,因此散热效率更高、温差控制更优的液冷方案更受青睐。
多家厂商发布300Ah及以上容量的储能电芯
厂商 | 标称容量(Ah) | 厂商 | 标称容量(Ah) |
远景动力 | 305、315 | 力神电池 | 306 |
亿纬锂能 | 560 | 天合储能 | 306、314 |
海基新能源 | 375 | 楚能新能源 | 315 |
蜂巢能源 | 325 | 海辰储能 | 300、320 |
远东电池 | 305 | 捷威动力 | 360 |
昆宇电源 | 305 | 双登集团 | 315 |
南都电源 | 305 | 国轩高科 | 300 |
宁德时代 | 306、314 | 中创新航 | 314 |
鹏辉能源 | 320 | 欣旺达 | 314 |
兰钧新能源 | 314 | 赣锋锂电 | 314 |
雄韬股份 | 580 | 正力新能 | 314 |
瑞浦兰钧 | 320、340 | 邢东锂电 | 300 |
资料来源:观研天下数据中心整理
更重要的是,早期由于零部件精密度、材料工艺的限制,液冷系统初期成本比风冷更高,但在运营商、浪潮信息、Supermicro 等龙头积极布局液冷的计划下,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。
资料来源:2022年部分项目招标文件、阳光电源、观研天下整理
2、各大主流集成厂商密集推出液冷产品
在此背景下,近年来,主流厂商均密集推出液冷储能系统产品。2021年宁德时代基于液冷CTP电箱技术推出户外预制舱系统EnerC;2022年5月,阳光电源推出面向大型地面电站的PowerTitan以及面向工商业储能的PowerStack,均采用液冷系统,科华数能、蜂巢能源亦推出液冷储能系统解决方案。2023年远景能源、宝光智中、沃太能源等众多储能集成商均推出新款液冷储能系统产品。
相较于风冷产品,这些新推出的液冷产品在能量密度、电池寿命上有了显著提升。阳光电源的PowerTitan产品实现了所有电芯温差小于2.5°C,使电池寿命延长2年以上。海博思创的HyperA2-C3354、HyperA2-C6709 产品实现了温差不超过3°C,电池寿命延长20%。比亚迪的Cube T28产品空间利用率远远高于传统预留风道的风冷系统。宁德时代的EnerC产品,能量密度较传统风冷系统提高了近两倍,可将单簇416个电芯温差控制在3°C以内,全系统4160个电芯温差控制在5°C以内。未来在集成商产品丰富度提升、部分液冷项目落地验证数据后,终端业主对液冷方案接受度将逐步提升,其渗透率有望迎来快速提升。
2022年以来储能集成商发布众多液冷新品
推出时间 | 企业 | 液冷产品名称 | 产品特点 |
2021.3 | 宁德时代 | 户外预制舱系统Ener C | 将单簇416个电芯温差控制在3°C以内,全系统4160个电芯温差控制在5°C以内,有效提升产品寿命。 |
2022.5 | 科华数能 | 科华数能S3液冷储能系统 | 集主动安全(SAFE) 、智能高效(SMART)、精简灵活(SIMPLE) 三大核心优势于一身;有效降低运营能耗及占地面积;提升电池循环寿命16%以上。 |
2022.5 | 阳光电源 | PowerTitan液冷储能系统 | 通过智能液冷温控、递进式休眠技术实现均衡散热,降低系统辅助损耗;配置智能簇级管理器,一对一独立控制电池簇充放电解决木桶效应,实现SOC(系统级芯片)自动均衡;能够实现更低的度电成本,LCOS降低20%。 |
2022.7 | 蜂巢能源 | 工商业液冷储能室外柜 | 采用3S储能理念设计,车规级品质制造,具备削峰填谷、联合新能源发电、动态增容、需量管理、电能质量治理、应急备电、支撑电动车快充等功能。 |
2022.11 | 天合储能 | 万次循环液冷系统TrinaStorage Elementa | 产品具有超长寿命,循环寿命超12000次,系统寿命超10000次;精细化热管理:散热性能提升16%,系统温差3C以内,电芯寿命提升10%;高集成化设计,高能量密度,占地面积减45%;智能液冷控温,可减少30%辅助功耗。 |
2023.3 | 晶科能源 | 全新一代SunGiga液冷工商业储能 | 系统温差小于2摄氏度;提升20%的系统寿命。 |
2023.4 | 海博思创 | 液冷户外柜 | 电池包IP67设计,包级定向消防;Al1-in-one设计,快速功率响应;标准化接口,灵活接入,即插即用。 |
2023.4 | 远景 | 新一代智慧液冷储能解决方案 | 采用远景自主研发的315Ah储能专用电芯,产品较上一代能量密度提升11%;循环寿命高达12000次,满足一天一次充放电25年安全可靠运行要求;度电成本降低超过30%,同时进一步提升单体储能集装箱能量密度至290kWh/m2。 |
2023.5 | 宝光智中 | 新一代液冷电池pack | 电池包采用单包52只电芯成组方案,大幅度提高了能量密度和热管理效率;每个液冷集装箱可配置10个电池簇;每个电池簇配置8个液冷电池pack,单个液冷集装箱容量可达3.727MWh。 |
2023.6 | 沃太能源 | “新一代”1500V液冷储能系统 | 采用革新的液冷冷却技术,具备降温快、均温性好等优势,有效提高了电池寿命和效率;采用了外维护设计及多重智能消防系统,为用户带来更安全可靠、高效便捷的能源储存和管理体验。 |
资料来源:北极星储能网、各公司官网、观研天下数据中心整理
观研天下分析师观点:液冷方案虽好,但定制化是行业发展底色。液冷方案也需要根据具体的应用需求进行定制化设计,例如液冷管道的形状、尺寸、材料等都需要根据实际需求进行选择和设计,这势必会增加方案成本,因此对于一些低成本、大规模的储能项目来说,风冷方案可能更具有竞争力。总体来看,未来市场的胜出者或将产生自拥有强大设计能力的企业。
四、温控厂商纷纷切入储能温控赛道,未来行业或现“一超多强”格局
储能温控领域早期为小众领域,市场规模不大,近年受下游储能需求的带动作用,各大厂商纷纷发力储能温控赛道。此外,由于温控的四种底层技术同根同源,对于其他行业的温控厂商而言,现有降温技术能较好的延展至储能温控上,这也是导致企业相继切入储能温控赛道的重要原因之一。
目前储能温控企业普遍从其他赛道切入,主要以精密温控企业、新能源车温控企业、工业温控企业为主,各自的先天优势有部分差异。一般而言,数据中心温控设备企业此前在风冷领域技术积累更多;工业冷却设备企业此前对于液冷技术的应用更多;而动力电池热管理企业此前与电池厂商的绑定相对更深入。随着不同行业的企业相继切入储能温控赛道,未来储能温控行业或呈现“一超多强”的市场格局,其中英维克凭借先发优势和非标化技术积累,有望成为储能温控行业“一超”;同飞股份、高澜股份等有望凭借差异化优势,成为储能温控行业“多强”。
主要的储能温控参与者
类型 |
企业 |
业务情况 |
数据中心温控设备 |
英维克 |
公司主要从事精密温控节能设备业务,拥有机房温控节能产品、机柜温控节能产品、客车空调、轨道交通列车空调及服务四大产品线。 |
申菱环境 |
公司主营业务围绕专用性空调为代表的空气环境调节设备,涉及的细分领域包括通信、信息技术、电力、化工、交通、能源、军工及航天等。 |
|
工业冷却设备 |
同飞股份 |
公司主营业务为工业制冷设备,现已形成了液体恒温设备、电气箱恒温装置、纯水冷却单元和特种换热器四大品类产品。 |
高澜股份 |
公司致力于电力电子装置用纯水冷却设备及控制系统业务,主要应用领域包括传统直流输电、新能源发电、柔性交流输配电及大功率电气传动如石油化工、轨道交通、储能电站等。 |
|
车辆热管理 |
松枝股份 |
公司主要业务为车辆热管理系统,为车辆空调行业龙头。 |
奥特佳 |
公司是国内较早进入汽车热管理零部件及系统市场的厂商。 |
资料来源:观研天下数据中心整理
五、行业毛利率水平趋于稳定,基本维持在25%~30%之间
当前储能温控行业毛利率在30%左右,与产业链其他环节相比整体偏高。今年储能温控产品定制化更明显,部分器件可放开选用国产元器件,因此价格虽然整体有所下降,但盈利能力变化不太大,一线公司仍维持在30%。考虑到储能温控产品向模块化、标准化发展,行业毛利率或小幅下滑。由于数据中心和储能温控解决方案存在共同点,以机房温控设备作为参考,2018年至2022年英维克机房温控设备毛利率呈下降趋势,近三年维持在25%左右,预计稳态下储能温控毛利率将维持相近水平。
观研天下分析师观点:虽然选用国产元器件有助于行业降本,但储能系统集成商对于温控的降本并不迫切,他们还是更愿意选择高质量、性能稳定突出的头部温控厂商。这也符合目前国内储能温控市场的行业格局,头部企业在技术创新、产品布局、产能扩增和市场占有率方面优势明显。(LZC)
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