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儲能行業(yè)深度研究:儲能溫控+儲能消防迎風而起

文章出處:山東國泰科技有限公司責任編輯:山東國泰科技有限公司 發(fā)表時間: 2024-06-03 23:31:07

1 溫控行業(yè)迎來廣闊前景,細分賽道機會充足

溫控的定義:溫控主要是指根據(jù)電池等原器件對于工作環(huán)境的要求,,利用加熱或冷卻手段對其溫度或溫差進行調(diào)節(jié)和控制 的過程,在工業(yè),、通信業(yè)、消費電子,、服務器,、儲能、新能源汽車等多個場景具有廣泛應用,。溫控設備對于保障電池,、服 務器、手機芯片等原器件正常穩(wěn)定運行,,以及工業(yè),、醫(yī)療、激光等場所環(huán)境的穩(wěn)定性都具有重要的意義,。溫控設備產(chǎn)品主 要可以分為工業(yè)溫控設備,、精密溫控設備(電子散熱器件)以及其他溫控設備等,其中工業(yè)溫控設備和精密溫控設備市場 占比較大,。

分場景來看,,通常溫控設備使用場景主要包括:工業(yè)級別、機房類級別,、電池熱管理級別、以及電子芯片級別四大場景; 技術(shù)方面,,溫控底層技術(shù)主要分為:風冷,、冷凍水(間接蒸發(fā)冷)、液冷,、相變材料,、電子散熱技術(shù)(導熱材料散熱、熱 管散熱,、均熱板等),。

溫控設備的各個場景因為技術(shù)和工作環(huán)境差異對于溫控技術(shù)的具體要求也存在一定的差異。其中工業(yè)級別溫控對于環(huán)境和 定制化程度最高,,需滿足溫度,、濕度、潔凈度等多方面要求,,因此該場景以傳統(tǒng)的風冷/水冷為主,;機房類主要滿足降溫和 節(jié)能需求,其溫控技術(shù)是由風冷逐步向間接蒸發(fā)冷過渡,;隨著動力電池和儲能電池功率的不斷提升,,電池熱管理中首要需 考慮安全性及降溫效果,因此該場景控溫技術(shù)是由風冷由液冷逐步過渡,;電子芯片級別散熱空間有限,,零部件體積較小, 對于技術(shù)和工藝的水平要求相對較高,,主要為電子芯片散熱工藝級別,。

溫控在風電領域的應用

目前,溫控設備廣泛用于電力工業(yè)中的發(fā)電,、輸電,、配電及用電各個環(huán)節(jié),涉及直流輸電,、新能源發(fā)電,、柔性交流輸配電 及大功率電氣傳動等領域。在新能源發(fā)電領域,,目前主要應用于風力發(fā)電機組的變流器,、發(fā)電機、光伏發(fā)電逆變器等新能 源發(fā)電核心設備的冷卻,。隨著風力發(fā)電機組及動力傳動系統(tǒng)功率的不斷提升,,兆瓦級機組得到了越來越廣泛的應用,其變 流器和電機所使用的器件功率密度也相應越來越高,,下文我們將主要介紹風電機組中的溫控技術(shù)應用,;

在光伏發(fā)電系統(tǒng)中,,由于太陽能電池和蓄電池是直流電源,而負載是交流,,必須使用逆變器進行變流,。隨著太陽能光伏發(fā) 電并網(wǎng)容量越來越大,要求并網(wǎng)的電壓等級和轉(zhuǎn)換效率逐漸提高,,逆變器的功率也越來越大,。逆變器功率越大,其使用的 電氣器件功率密度越高,,采用傳統(tǒng)的風冷散熱方式已無法解決其冷卻需求,,而水冷是目前最先進最可靠的解決方案,新能 源變流器用純水冷卻設備應運而生,。

儲能需求高增+液冷占比提升,,儲能溫控市場空間廣闊

風冷、液冷已規(guī)模性應用,,在研技術(shù)包括熱管冷卻,、相變冷卻

目前,大容量鋰離子電池儲能系統(tǒng)可采用的溫控技術(shù)主要包括四種,,分別適用于產(chǎn)熱率和環(huán)境溫度不同的應用場景: 空冷:以空氣為介質(zhì)進行熱交換,,具有結(jié)構(gòu)簡單、輕便,、可靠性高,、壽命長以及成本低等優(yōu)點,但由于空氣的比熱容和導 熱系數(shù)都很低,,空冷系統(tǒng)的散熱速度和散熱效率都不高,,故空冷比較適用于電池產(chǎn)熱率較低的場合;液冷:以液體為介質(zhì)進行熱交換,,液體冷卻介質(zhì)的換熱系數(shù)高,、比熱容大、冷卻速度快,,可有效降低電池的最高溫度和提 高溫度分布的均勻性,;液冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復雜、成本較高,,但具有較高的散熱速度和散熱效率,,目前大部分的電動汽車都采用 液冷系統(tǒng); 熱管冷卻:依靠管內(nèi)冷卻介質(zhì)發(fā)生相變來實現(xiàn)換熱,,比液冷系統(tǒng)具有更高的散熱速度和散熱效率,,冷卻介質(zhì)泄露風險更低, 但成本更高,;適合于經(jīng)常工作在高倍率工況的鋰電池系統(tǒng),; 相變冷卻:通過相變材料吸收熱量,,并結(jié)合風冷、液冷,、空調(diào)系統(tǒng)等導出熱量,,具有結(jié)構(gòu)緊湊,、接觸熱阻低,、冷卻效果好 等優(yōu)點,但相變材料占空間,,成本高,;多和其它熱管理技術(shù)結(jié)合起來使用,能起到均勻電池溫度分布,、降低接觸熱阻以及 提高散熱速度等作用,。

技術(shù)趨勢:目前以風冷為主,中期液冷占比有望持續(xù)上升

儲能溫控主要以風冷以及液冷為主,,我們主要從電池包溫度,、運行能耗、電池熱 失控風險以及固定資產(chǎn)投資等四方面對比兩者:電池包溫度:在相同的入口溫度和極限風速及流速下,,液冷電池包的溫度在30- 40攝氏度,,而風冷電池包的溫度要在37-45攝氏度;液冷的溫度均有性更好,。 運行能耗:經(jīng)試驗研究,,為了達到相同的電池平均溫度,風冷需要比液冷高2-3倍 的能耗,;相同功耗下電池包的最高溫度,,風冷比液冷要高3-5攝氏度;液冷的功耗 更低,。電池熱失控風險:由于空氣比熱容,、對流換熱系數(shù)小等因素,電池風冷技術(shù)換熱 效率低,,電池發(fā)熱量增大,,會導致電池溫度過高,存在熱失控風險,;液冷系統(tǒng)可 以大大降低電池的熱失控風險,。固定資產(chǎn)投資:根據(jù)NREL的數(shù)據(jù),目前4小時電池儲能系統(tǒng)每千瓦時的電池投資 成本在1900人民幣(300美金),,熱管理系統(tǒng)估計占電池成本的2-4%,,而液冷 系統(tǒng)更易保障電池在舒適溫度工作,相較于風冷系統(tǒng)會延長電池壽命超過20%,, 綜合壽命周期來看液冷投資更少,。

各行業(yè)企業(yè)相繼切入,,儲能溫控市場格局初顯

當前儲能溫控市場參與者主要由具備技術(shù)相似性的行業(yè)參與者跨行業(yè)切入:目前國內(nèi)儲能溫控主要由數(shù)據(jù)中心溫控企業(yè)、 工業(yè)冷卻設備企業(yè),、以及汽車溫控企業(yè)布局,。從技術(shù)上來看集裝箱儲能溫控和集裝箱數(shù)據(jù)中心的溫控在技術(shù)上最相似,汽 車用熱管理的相似性則來自于溫控對象都是電化學電池,,均需應對戶外工況變化,。不同行業(yè)的企業(yè)相繼切入儲能溫控賽道, 搶占初期儲能溫控市場,,儲能溫控市場格局初顯,。英維克是國內(nèi)最早涉足電化學儲能溫控的廠商,加之自身的技術(shù)積累,, 目前占據(jù)儲能溫控絕對優(yōu)勢地位,,其2021年儲能溫控業(yè)務收入已達約3.37億元。

我們認為隨著不同行業(yè)的企業(yè)相繼切入儲能溫控賽道,,未來儲能溫控行業(yè)或呈現(xiàn)“一超多強”的市場格局,,其中英維克憑 借先發(fā)優(yōu)勢和非標化技術(shù)積累,有望成為儲能溫控行業(yè)“一超”,;同飛股份,、高瀾股份等有望憑借差異化優(yōu)勢,成為儲能 溫控行業(yè)“多強”,。

英維克:先發(fā)優(yōu)勢+非標化技術(shù)積累,,有望成為儲能溫控行業(yè)“一超”

英維克是國內(nèi)領先的精密溫控節(jié)能解決方案和產(chǎn)品提供商,致力于為云計算數(shù) 據(jù)中心,、服務器機房,、通信網(wǎng)絡、電力電網(wǎng),、儲能系統(tǒng),、電源轉(zhuǎn)換等領域提供 設備散熱解決方案,為客車,、重卡,、冷藏車、地鐵等車輛提供相關(guān)車用的空調(diào),、 冷機等產(chǎn)品及服務,,并為人居健康空氣環(huán)境推出系列的空氣環(huán)境機。目前擁有 機房溫控節(jié)能產(chǎn)品,、機柜溫控節(jié)能產(chǎn)品,、客車空調(diào)、軌道交通列車空調(diào)及服務 四大產(chǎn)品線,。公司已有精密空調(diào)產(chǎn)品涉及技術(shù)包括風冷,、液冷,、間接蒸發(fā)冷卻 等,2014至2019年公司在國內(nèi)機房空調(diào)的市場份額從4.1%上升至9.0%,。

國內(nèi)儲能溫控行業(yè)領導者:公司是國內(nèi)最早涉足電化學儲能系統(tǒng)溫控的廠商,, 長年在國內(nèi)儲能溫控行業(yè)處于領導地位,也是眾多國內(nèi)儲能系統(tǒng)提供商的主力 溫控產(chǎn)品供應商,。公司在2020年推出系列的水冷機組并開始批量應用于國內(nèi) 外各種儲能應用場景,,并在2020-2022H1分別實現(xiàn)來自儲能應用的營業(yè)收入 近1億元、3.37億元,、2.5 億元,,儲能業(yè)務業(yè)績顯著提升,先發(fā)優(yōu)勢明顯,。在 液冷的儲能系統(tǒng)中,公司還不斷豐富產(chǎn)品環(huán)節(jié),,優(yōu)化端到端的液冷系統(tǒng),,以提 高系統(tǒng)性能和運維效率。公司借助在儲能行業(yè)的品牌優(yōu)勢和客戶基礎,,持續(xù)地 積極拓展國內(nèi)外客戶并取得顯著成效,。

2.儲能行業(yè)進入快速發(fā)展期,儲能消防迎風而起

儲能電站事故頻發(fā),,儲能安全催生儲能消防需求

電化學儲能屬于能量高度密集的化學集成設備,,若出現(xiàn)過充、過放,、過流,、熱失控和內(nèi)部短路等電池濫用情況,易導致電 池內(nèi)部熱量積聚,,一旦超過臨界點即會產(chǎn)生熱失控,,并且熱失控傳播迅速,會在電池模塊,、電池柜,、乃至儲能電池艙間傳 播,電池燃燒時釋放的可燃氣體將進一步延長燃燒時間,,增加撲滅難度,,甚至造成爆炸,最終導致嚴重的經(jīng)濟和人員損傷,。

儲能電站事故頻發(fā),,儲能安全問題亟待解決:據(jù)國際能源網(wǎng)不完全統(tǒng)計,2011-2022年1月期間全球共發(fā)生37起儲能電站 爆炸事故,,其中4起發(fā)生在中國,。在2021年4月16日北京國軒福威斯光儲充技術(shù)有限公司儲能電站事故造成1人遇難,,2名 消防員犧牲,1名消防員受傷,,并造成直接財產(chǎn)損失1661萬元,;從新能源汽車事故來看,根據(jù)國家應急管理部消防救援局 發(fā)布的數(shù)據(jù),,2022年第一季度,,國內(nèi)接報的新能源汽車火災共計640起,相比上年同期上升了32%,;從事故電池類型來看,, 82%的儲能事故由三元鋰電池導致,主要原因是三元鋰電池正極材料分解溫度僅為200°C,,易發(fā)生熱失控進而引致火災,。

政策支持儲能消防發(fā)展,儲能消防賽道長坡厚雪

政策重點強調(diào)儲能消防安全,,利好行業(yè)發(fā)展:2021年9月出臺的《電化學儲能電站安全規(guī)程(征求意見稿)》要求儲能消 防融入視頻監(jiān)控系統(tǒng),、設定系統(tǒng)性解決方案,更加精細化及科技化,,并規(guī)定了儲能電站設備安全技術(shù)要求,、運行、維護,、 檢修,、試驗等方面的安全要求。2022年2月發(fā)布的《“十四五”國家消防工作規(guī)劃》提出要圍繞新型儲能設施,,加強消防 設計,,加強源頭管理。各政策對儲能電站建設,、管理提出細節(jié)化要求,;引導配套儲能消防設施建設,提高儲能電站運營安 全程度,;提出2025目標裝機規(guī)模和降本增效目標,,政策指引儲能市場發(fā)展。

隨著多項涉及儲能消防安全的相關(guān)政策及標準的陸續(xù)落地實施,,可以預見儲能裝機規(guī)模將快速增加,,新標準下儲能消防的 重要性不斷突顯,儲能消防投入占比有望進一步提升,,儲能消防行業(yè)或?qū)⒂瓉黹L長的雪坡,。

青鳥消防:消防安全行業(yè)龍頭,提供一站式儲能消防解決方案

公司介紹:公司是國內(nèi)規(guī)模最大、品種最全,、技術(shù)實力最強的消防產(chǎn)品供應商之一,,也是專業(yè)的消防安全電子產(chǎn)品制造和 智能消防安全系統(tǒng)服務領域最具實力的綜合供應商之一,具備較強的“一站式”供應能力,,相對于行業(yè)內(nèi)眾多單一產(chǎn)品企 業(yè),,公司豐富的產(chǎn)品線優(yōu)勢明顯。公司目前已構(gòu)建形成“3+2+2”業(yè)務框架,,即以通用消防報警(含海外),、應急照明與 智能疏散、工業(yè)消防為核心的“三駕馬車”,,氣體類的自動滅火和氣體檢測業(yè)務,,及以智慧消防、家用消防為核心的“兩 顆新星”,,未來將持續(xù)向安防,、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)領域延展,進而實現(xiàn)“消防安全+物聯(lián)網(wǎng)”的全球化目標,。

國安達:工業(yè)火災消防龍頭,,儲能消防有望打開第二增長極

公司介紹:公司專業(yè)從事自動滅火裝置及系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)及銷售,,自設立以來一直致力于火災早期探測預警、自動滅火 技術(shù)等的研究與應用開發(fā),,產(chǎn)品廣泛適用于新能源汽車,、電力電網(wǎng)、儲能電站,、新能源風力發(fā)電,、光伏發(fā)電、充電場站,、 充電樁,、城市公共安全及地下綜合管廊等特殊領域的消防安全防護。經(jīng)過多年的發(fā)展,,公司在自動滅火產(chǎn)品市場已取得一 定的市場規(guī)模及領先的技術(shù)優(yōu)勢,。

文章標題:儲能行業(yè)深度研究:儲能溫控+儲能消防迎風而起 山東國泰科技有限公司編輯原創(chuàng)

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