据不完全统计，2011年-2021年10年间，全球共发生50起储能电站起火爆炸事故。其中，韩国30起、中国3起、美国2起、日本1起、比利时1起。据中国能源报报道，2021年“4.16”北京大红门储能电站事故导致3人死亡，1人受伤，直接损失1660.81万元。
部分储能安全事故原因分析
储能电站事故主要原因在于：锂电池自身及管理系统缺陷、锂电池内部热失控、充放电散热不畅。国家能源局发布《电力安全生产“十四五”行动计划》，重点强调电化学储能安全运行技 术提升；《新型储能项目管理规范（暂行）（征求意见稿）》强调坚持安全第一原则，提出全生命周期安全管理要求，提出原则上不新建大型动力电池梯次利用储能项目，避免高安全问题发展。
储能安全事件状态分布情况
1.1 温控作为热管理执行者保障储能系统安全
两个角度提升储能运行安全：①提升电池本身安全性能，降低穿刺、短路等恶况发生概率，主要依靠电池企业技术提升；②通过热管理提升电池运行期间稳定性，使电池在充放电、静置等状态时，维持在安全运行参数范围，避免进入热失控状态，主要依靠BMS对锂电池进行状态监测，依靠温控设备对锂电池进行恒温恒湿控制。
电化学储能系统结构示意图
②BMS监测储能电池温度变化，是储能系统中热管理决策者。③温控是储能系统热管理执行者，保持储能电池运行适宜温湿度状态。
温控系统执行BMS热管理策略，通过采集温度数据并按照一定的逻辑通过控制加热、制冷等设备调节储能系统内部温湿度，使电池处于安全、高效的运行状态。
储能电池工作温度区间及电池失控情况
温湿度控制影响锂电池综合性能，关系储能全生命周期经济性温湿度控制不当会使得锂电池容量衰竭、寿命缩减、性能下降，继而降低储能全生命周期内经济性。
电池工作温度差异
过高环境湿度会加剧电池内部反应，导致电池鼓包和外壳破裂最后降低电解液的热稳定性。湿度为100%工况下的热失控临界时间比50%湿度下提前了7.2%，湿度在一定范围内加剧电池热失控的进程。1）容量和寿命：温度过高或过低，都会破坏电极材料，导致金属离子溶出，锂电池容量衰减越快、循环寿命缩短。若电池工作环境温度提高15°，则电池寿命将缩短50%。2）热失控风险：锂电池充放电产生热量若无法及时散出，将导致锂电池内部高温，易引发SEI膜分解放热、电解液吸热蒸发、隔膜熔化等问题，导致正负极短路、电池失效，严重时甚至引发燃烧爆炸等安全问题，同时单个电池热失控易引发连锁反应造成储能系统热失控。3）低温特性：温度较低时，锂电池电荷转移不良、充电性能下降，轻则导致锂在负极析出、积累，降低电池的容量和热安全性，重则刺破隔膜造成短路。低温也会严重缩短电池使用寿命， -40℃下锂电池循环寿命未到25℃下的一半。电池产热由焦耳热和反应热两部分组成，均受到环境温度、工作时长、充放电倍率影响。
左图：电池温度20℃下，电池放热功率、 放热量与时间关系曲线；右图：1C下，电池放热功率、放热量与时间关系曲线
①充放电倍率增大，电池放热速率明显升高，在20℃下，１Ｃ倍率产热速率较0.3C增加了530.5％；②电池工作时长有关，产热越多，易造成累积热量越多；③环境温度的升高会导致电池对流散热难度增大。
Mdule实测时1个循环电芯温升变化图
储能从备用转向主用，主动参与调频、调峰等，大容量、高倍率成发展趋势，带动电池产热量提升。
储能从备用变主用
共享储能电站技术方案示意图
二、储能温控中液冷技术
渗透率预计持续提升
目前以风冷、液冷为主，热管冷却、相变冷却处在研阶段。
不同温控技术路径效果表现
风冷：以空气为冷却介质，利用对流换热降低电池温度的一种冷却方式。但由于空气的比热容低，导热系数也偏低，更适用于功率相对较小的通信基站、小型储能系统等。
液冷：利用液体对流换热转移电池工作产生的热量。由于液体比热容及导热系数都高于空气，更适用于高功率的储能系统、数据中心、新能源汽车等。
热管冷却：热管冷却是依靠封闭管壳内工质相变实现换热，分为冷端空冷和冷端液冷。（目前处于在研阶段，本文暂不展开讨论）
相变冷切：相变冷却是利用变相材料发生相变吸收能量的一种冷却方式。（目前处于在研阶段，本文暂不展开讨论。）
液冷与其他温控技术对比
液冷技术：液冷具有更好散热性能，流道定制化设计是难点。主要由制冷剂循环系统、冷却液循环系统（电子水泵、水冷管道、水箱、电池冷板组）及控制系统组成，主要部件为电池液冷板。一是直接接触将电池模块沉浸在液体中；二是间接接触在电池间设置液冷板。液冷式需要借助电子泵等辅助设备。相较于风冷，液体换热系数高，可以用于大容量电池的冷却，不受海拔和气压的影响，适应范围更加广泛，但液冷方式由于设备昂贵导致成本较高。对于电池系统，直接接触的沉浸式液冷存在漏液风险，目前主要以间接接触的电池液冷板液冷为主要方案。
水冷机组系统结构示意图
液冷管路布置
液冷有更高的比热容和导热系数
CATL液冷电箱示意图及性能参数
液冷冷却效果出色、空间利用率更高、能耗更低、适用范围更广。
①冷却效果出色：液体导热能力是空气的3倍，其带走热量是同体积空气的1000倍+；风冷一般可以将电芯温差控制在5-10℃，而液冷则可控制在5℃以内，更出色设计方案可以将冷却液进水管与回水管的温差控制在2 ℃以内。②空间利用率更高：液冷不需要预留散热通道，大幅减少储能系统占地面积；③能耗更低：温控占能源消耗比重约35%，是除IT设备外能耗最大设备。与传统风冷技术相比，液冷系统耗电量方面约比风冷系统节省电量30%~50%，应用液冷技术的数据中心机房整体能效将得到30%提升。④适用范围更广：液冷更能适应严酷环境，更能配合风光发电所处地，例如海边高盐地、沙漠等。
⑤液冷提升电池寿命：液冷技术下，电池寿命可提升10%。
不同温控技术路径效果表现
液冷应用在储能领域的独特优势
热管、相变冷却：均处研究阶段，尚未用于电池储能系统
热管冷却是依靠封闭管壳内工质相变实现换热。相变冷却是利用变相材料发生相变吸收能量的一种冷却方式。
相变冷却计数原理
热管冷却原理
相变储能自然冷却系统运行示意图
技术现状：风冷现阶段市场渗透率高，液冷产品推广力度加大
受益于目前储能发展仍处于初期阶段，项目多为容量、功率较小的小型储能系统，风冷制冷效率可满足需求，经济性占优支撑其市场较高渗透率。
风冷单GWh价值量0.3亿，相对液冷系统经济性占优
风冷相对液冷可靠性高：①风冷系统结构简单，更易于安装、维护；②部分液冷系统仍存在冷却液泄露、故障点多等风险，风冷系统可靠性相对更高。
风冷制冷效率仍可提高，市场空间仍有一席之地。风冷可通过优化风道设计等，控制气流方向、流速及途径，以此提高制冷制热效率。
电池组自然对流与强制风冷的温度分布
液冷系统方案价值分配
宁德时代、阳光电源、比亚迪等主流企业纷纷开始加大液冷产品推广力度。
技术趋势：
（1）液冷渗透率提升，风冷仍具一席之地
（2）储能盈利预计有望改善，有利液冷渗透率提升
相比于三元电池，磷酸铁锂电池成本低，可降低储能成本：NCM811三元锂电池价格成本为1.0-1.2元/Wh，能量密度是170-200Wh/kg；磷酸铁锂电池价格为0.5-0.7元/Wh，能量密度为130-150 Wh/kg。
电池价格下降将带来储能经济性拐点
储能系统盈利有望改善，液冷渗透率或提升：根据行业预测，到2025年储能系统成本预计降至0.84元/Wh。目前储能处商业化发展初期，成本敏感度高，且液冷技术可靠性有待提高，因此风冷渗透率较高；随着储能盈利模式改善，成本敏感度下降，液冷技术不断成熟完善，有望带动液冷渗透率提升。
磷酸铁锂电池性价比高更适合做储能电池
电池技术在储能应用范围广泛
（3）调峰调频等大型储能需求有望提升，或将推动液冷发展
（4）液冷方案可提升储能全生命周期经济性
新能源场站通常采用度电成本（LCOE）评估经济性，考虑到储能具有既是电源又是负荷的特性，以度电利润作为核心指标并引入安全性，评估储能全生命周期的经济性。液冷温控在储能领域的实际应用，能够发挥其技术优势，实现全生命周期储能经济性提升。
三、多成长赛道共促温控行业持续增长
（一）温控技术同源，储能温控企业普遍从其他赛道切入
储能仍处于早期阶段，储能温控企业均从其他赛道切入，主要以精密温控企业、新能源车温控企业、工业温控企业行业为主。
其他温控设备和储能温控设备要求对比
储能温控市场格局未定，发展前景高。据BNEF预测，未来十年将全球投资2620亿美元部署345GW/999GWh的储能系统，下游需求旺盛，带动温控需求高增长。各企业布局温控储能，以期把握新的增长极。
（二）储能温控
1、大型储能是储能发展关键，也是储能温控主赛道
大型储能是储能更大规模发展关键，预计将维持高占比。以全球两大主要市场美国和中国为例：①美国新增投运规模以表前大型储能为主，大型化趋势明显；②中国储能增长点在于电源侧和电网侧，以调峰调频为主。大型储能具有容量大、运行环境复杂等特点，对温控系统要求更高，有望提升液冷比重。
2021-2026年美国储能市场规模
全国各省备案共享储能项目
2、工商业储能仍需温控，家储温控需求相对较低
工商业储能发展受经济性驱动，需配置温控系统解决散热问题：峰时电价政策、高能耗用电成本上升、备电需求等因素驱动工商业用户配储需求增长。工商业储能因频繁充放电需依靠温控散热，但产热量小，风冷占比预计相对较高。家储主要用于节省家庭电费支出，存在容量小、利用频次低等特点，对温控需求相对较小：家储规模通常在30KWh以下，且通常配合光伏运营，以1充1放场景为主，散热需求低，对专业温控系统需求较低。特斯拉Powerwall系列主要搭配电动车使用，搭载完整液冷系统，和汽车的热管理系统相似，可以具备加热和冷却的功能，但温控系统在家储领域其他产品不具普遍性，且特斯拉新方案欲取消液冷方案。
工商业储能商业模式
特斯拉家储方案
3、IDC温控：“东数西算”更添行业动力，低PUE助推液冷渗透率提升
2016-2020年中国IDC温控市场规模及同比增长率
互联网和云计算推动IDC大规模发展，“东数西算”更添强大动力。据工信网预计，2021年我国数据中心市场规模将达到2486亿元。2022年2月，国家发展改革委、国家能源局等联合印发文件，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区等8地启动建设国家算力枢纽节点，并规划10个国家数据中心集群，“东数西算”工程将推动数据中心进一步加速发展。
数据中心能耗构成
风冷仍是主导技术，但液冷渗透率稳定增长。液冷全生命周期内经济性有望更优，推动其渗透率持续提升：① 液冷可降低IDC用电成本，提升IDC运行经济性。“东数西算”10个数据中心集群将带动大型、超大型IDC快速发展；但IDC越大，其能耗越大，运行成本越大。据华为调查，10MW规模的IDC，在10年的生命周期内，用电成本约占IDC整体运营成本的60%以上。邬贺铨院士提出，将空调降温改为液冷降温，可比传统方式省电30%，有效降低运行成本。从IDC 整体运营角度讲，大型及超大型IDC更适合选择液冷技术。阿里云已开始建设浸没式液冷技术的超大型IDC，IDC的PUE值可低至1.15，目前正尝试将关键环节冷却液国产替代；若研发成功，浸没式液冷数据中心的成本将大幅降低，提高液冷技术商业成熟度，促进液冷渗透率提升。
不同PUE数据中心能耗分布
4、新能源车温控：新能源汽车渗透率不断提升，液冷已成主流
据中汽协统计，2021年我国新能源汽车全年销量突破350万辆，同比+113.9%，渗透率提升至13.4%。据盖世汽车统计，2021年纯电动乘用车销量达273.4万辆，同比超120%，我国新能源汽车产销仍然呈高增长态势。动力电池受温度影响大，电池温控带动新能源车热管理单车价值提高。
动力电池包中热量累积易造成电池内部内部温度不均，影响其一致性、降低充放电循环效率、影响电池的功率和能量发挥，严重时还将导致热失控，影响系统安全性与可靠性。
2014-2021年H1中国新能源汽车销售统计及增长情况
2015-2020年中国新能源汽车渗透率分析(单位:%)
液冷已成为新能源车主流温控技术：特斯拉、比亚迪等代表企业的热管理技术均已采用液冷技术，液冷也已成为动力电池主要冷却方式。车企对电池散热要求提高，液冷渗透率继续攀升。要求统计，2019年仅6%的客户要求动力电池包不发生热扩散；2020年占比提升至14%；2021年显著提升至86%，相应地液冷渗透率将持续攀升。
国内PACK集成技术的迭代（代表企业）
宁德时代客户散热要求统计
四、电力储能温控市场空间测算
预计2025年全球电力储能温控市场规模达91.00亿元，其中风冷、液冷占比分别为46.83%、53.17%。2021-2025年，全球电力储能温控市场规模CAGR达103.65%。其他赛道温控市场空间测算及结果：2025年IDC、5G基站和新能源车等其他相关赛道温控市场总计达到2445.91亿元；2021-2025年CAGR达15.19%
2020-2025年全球电力储能温控市场测算
2020-2025年其他赛道温控市场空间测算
五、储能温控与温度传感器
“温度传感器在储能应用，主要有家庭及工商业储能、通信储能、电网级箱式储能。我们目前还没介入这块业务。”华工高理告诉温度传感器研究员，“这块业务单体需求量少，无法满足我们规模化的要求。
“我们特普生温度传感器，用在家庭及工商业储能、通信储能、电网级箱式储能的比较多。”特普生说，“我们2022年推出来储能CCS电池模组温度/电压采集方案，用家庭/工商业储能CCS、通信储能CCS、箱式储能CCS来解决对应不同储能温度采集问题。CCS(Cells Contacting System)， 即线束板集成件、采集集成件、总成或线束隔离板。储能CCS，安装在电池包上，形成一套电池模组。
（特普生家庭/工商业储能CCS-FPC方案）
“我们储能CCS，通过铜铝巴，实现电芯串并联，输出电流；采集电芯电压；采集电芯温度。我们有螺丝固定方案、激光焊接方案、超声焊接方案、FPC方案。”
（特普生通信储能CCS-激光焊接方案）
温度传感器公司的销售团队，要判断自己的产品优势，符不符合电网级储能客户，也要判断有没有团队深耕细作于电网、电网级储能产业，如果有，那就搭建“电网行业温度传感器销售小组”，拓展涉足发电端、输电端、配电端的产品厂家，很多产品用得上温度传感器。也要深耕电网级储能行业，另外，储能温控厂家也是温度传感器的重要目标客户！
（储能温控产业链）
多方势力逐鹿储能温控市场。大致将目前储能温控市场的参与 者分为数据中心温控厂商、工业领域温控厂商以及车用热管理厂商三大类。
（储能温控市场）
最后，需要特别提醒的是，为电网级储能提供温控设备与方案的公司，也是温度传感器的客户！
特普生，成立于2011年，是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片、热敏电阻、温度传感器、储能线束、储能CCS集成采集母排、储能模组铝巴等温度采集产品系列。一体化研制、一致性品质的特普生，竞争力优势明显：自主研制NTC芯片核心技术及实现医用0.3%精度；专利百项，保留不公开技术2项；为全球新能源产品、大消费品与工业品提供了定制化的温度采集技术。
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