部分储能安全事故原因分析
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
电化学储能系统结构示意图
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
电池工作温度差异
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
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
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
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
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
电池价格下降将带来储能经济性拐点
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
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
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
数据中心能耗构成
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
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:%)
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!
特普生主营储能CCS盖板、温度传感器、NTC热敏电阻、传感器模块及一体化解决方案,特普生拥有发明专利5项,实用新型27项,保留不公开技术2项,是国内唯一拥有全尺寸全自动单端玻封机、单端热敏电阻测试机的具有芯片设计能力的源头实业,特普生温度传感器,特别好的温度传感器。
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