来源

中金点睛

双碳政策及电池成本下行将驱动电化学储能市场迎来高增长，而电池热管理是实现储能电站高安全和长寿命关键一环。目前主流的储能热管理方式有风冷和液冷，我们认为液冷方案在保证储能系统安全、散热效率以及电站全生命周期经济性等方面综合优势显著。未来储能电站的大容量、高安全、长寿命要求将倒逼行业采用液冷方案，宁德、阳光电源、比亚迪等头部储能企业已率先切换，龙头示范效应将驱动液冷渗透加速。

摘要

电化学储能发展带动热管理需求高增。电化学储能因其建设周期短、灵活性好、成本较低等优势，有望成为储能发展的主流路径、支撑能源结构转型，未来成长空间广阔。而电化学储能系统运行产热较大，若不及时散热，将影响电池性能和寿命，甚至引发安全事故，需引入热管理技术维持储能系统运行温度稳定，我们预计全球年储能热管理市场规模将达到亿元。

更安全+更经济，液冷技术大势所趋。当前主流的储能热管理技术为风冷和液冷，目前以风冷为主、初期投资成本低。随着储能系统对电池安全性和循环寿命要求提升，热管理技术逐步向液冷转向；与风冷相比，液冷通过冷却液对流换热，散热更高效均匀，电池循环寿命更长、安全性更高，同时减少占地面积、提高储能系统能量密度，相应的，我们从全生命周期测算液冷系统IRR相对风冷提升2ppt。我们认为安全性+经济性将双轮驱动液冷技术渗透率快速提升，相应的头部储能系统、电池厂商加码液冷技术布局，我们预计年全球储能液冷市场规模有望达亿元，-年CAGR98%。

液冷技术中温控主机和液冷板为核心环节。储能液冷系统主要由液冷板、液冷主机、管路等部件组成，其中温控主机和液冷板为价值量较大的两个环节，在热管理系统成本占比分别为57%和16%。储能液冷技术发展将带动温控主机和液冷板另一应用领域需求增长。我们测算年全球储能液冷主机/液冷板市场规模将达到74/24亿元，对应-年CAGR均为98%。

风险

储能政策推进不及预期，液冷方案渗透率不及预期，市场竞争加剧。

正文

电化学储能成长可期，热管理不可或缺

碳中和政策及电池成本下行将驱动电化学储能市场迎来高增长，而电池热管理是实现储能电站高安全和长寿命关键一环，目前主流的热管理方式分为风冷和液冷。

电化学储能：能源转型下的超级赛道

发展储能是能源结构转型过程中的必由之路。伴随全球能源结构中可再生能源发电比例增加，给社会用电需求以及电网稳定性、可靠性带来挑战，而储能技术的应用可：1）发电侧提高可再生能源发电的稳定性，减少弃风弃光，助力电力系统由火电向新能源为主体转型。2）电网侧可参与电力辅助服务市场，调频调峰，保障高比例新能源的电网的安全可靠性。3）用户侧可用于峰谷套利及作为备用电源。因此推进储能建设是能源供给端实现碳中和的必由之路。

抽水蓄能地理条件约束大、建设周期长，电化学储能迎发展机遇。趋势上看，抽水蓄能选址空间有限且较依赖地势差、投资回报周期长，电化学储能较抽蓄在地理布置条件上有本质优势，应用场景灵活多样。根据CNESA，截止21Q3，全球已投运储能项目累计装机规模为.2GW，同比增长3.8%。从装机存量上看，抽水蓄能全球累计装机占比89.3%，电化学储能累计装机16.4GW，为第二大技术路线。从装机增速上看，电化学储能填补了抽水蓄能下降的全部市场份额，同比快速增长50%。

图表1：全球储能市场累计装机结构

资料来源：CNESA，中金公司研究部

图表2：中国储能市场累计装机结构

资料来源：CNESA，中金公司研究部

我们预计全球电化学储能年出货有望超GWh。电化学储能高速增长的背后，虽然有产业发展初期基数小、增速易于爬坡的客观原因，更有行业发展的必然条件予以支撑，包括储能系统成本快速下降、密集出台的国家及地方激励政策、规模化项目的实施验证了储能在各应用场景的功能和价值、以及我国储能产业链布局完善培育了强竞争力的市场主体多重因素。基于全球风光装机预测，结合各个地区储能市场的特点对配储率、配套时长、价格等进行合理假设，我们测算全球年电化学储能出货或将达到GWh以上。

图表3：我们预计全球年电化学储能出货有望达GWh以上

资料来源：BNEF，GWEC，万得资讯，中金公司研究部

热管理：电化学储能系统的刚需

储能系统运行产热大，危及电池安全和寿命。锂电池寿命和使用温度息息相关，目前普遍认为锂电池最佳工作温度区间为10℃～35℃，过低的温度会导致电解液凝固、阻抗增加，过高的温度则隔膜易熔融。储能电池排列紧密，产热很大且散热不均，当集装箱内电池温差大于10℃时电池寿命将缩短15%以上。模组间温升差异造成内阻差加大，由于木桶效应，将导致全部电池寿命进一步缩短。

热管理是保证电池安全，延长寿命的重要一环。为了使电池系统达到最佳的性能和寿命，需要通过引入热管理系统改善电池组温度曲线。主要作用包括：1）电池温度的准确测量和监控。2）当电池模组温度超过限制时，能有效快速地散热和降温。3）低温条件下可有效预热提升电池温度，确保低温下的充电放电和安全性。4）保证电池组温度场的均匀分布，防止因局部温度过高导致电池过快衰减降低电池组整体寿命。

图表4：温度对电池寿命影响很大

资料来源：华为《智能组串式储能技术白皮书》，年3月，中金公司研究部

主流储能热管理方案有风冷和液冷两种

风冷是以低温空气为介质，利用自然风或风机与电芯产生热对流，进而降低电池温度。风冷结构简单，但是换热效率低下且无法实现精准控温，相比而言液冷方案采用水、乙醇、制冷剂等冷却液，通过液冷板上均匀分布的导流槽和电芯间接接触，靠近热源、换热效率高、能耗低，可以保证电池单体温度的一致性。我们预计未来随着高容量储能电池系统需求起量，更高效的液冷方案渗透率将快速提升。

图表5：风冷与液冷结构示意图

资料来源：朱信龙《集装箱储能系统热管理系统的现状及发展》，，中金公司研究部

更安全+更经济，液冷方案趋势确立

我们认为液冷方案在保证储能系统安全、散热效率以及电站全生命周期经济性等方面综合优势显著，未来储能电站的大容量、高安全、长寿命要求将倒逼行业采用液冷方案，宁德、阳光、比亚迪等头部企业已率先切换，龙头示范效应将驱动液冷渗透加速。

当前储能热管理以风冷为主，需预留大面积风道

风冷方案形态为空调，压缩机价值量最大。发电侧或电网侧的储能系统装机容量大，往往达到MW级别，需要多层电池柜堆叠，和PCS设备、消防散热设备等一起置于集装箱内。对于集装箱式储能系统，目前的热管理方式以风冷为主。风冷与传统意义上的空调原理相同，通过消耗电能，利用压缩机将制冷剂在冷凝器中进行气液相转换，吹出冷风与外界空气进行热交换，从而实现制冷，安装方式有落地式、顶置式和壁挂式等。风冷空调核心零部件包括压缩机、冷凝器、风扇电机、铜管等，其中冷凝器和蒸发器主要原材料为铜、不锈钢、铝等。从制造成本来看，压缩机成本占比最大达28%。

图表6：储能风冷空调机组及关键零部件

资料来源：申菱环境，中金公司研究部

图表7：风冷空调成本构成（年）

资料来源：华经产业研究院，中金公司研究部

分布式风冷效率更高，但仍需预留大面积风道。传统储能集装箱往往内配置1-2个集中式风冷空调，采用纵向风道进行散热，风道长度长达约6~12米，由于散热通道太长，无法保障每个电池包和电池簇的温度一致性，温升差异高达10℃以上。采用分布式空调代替集中式空调，每个电池簇可独立均匀散热，保证风道长度小于1米，可提升散热效率，但是分布式空调本身占用空间和自耗电也较大。

图表8：储能集装箱安装风冷散热系统需预留大面积风道

资料来源：中国储能网，中金公司研究部

储能电柜功率小，风冷也可满足。与电网/发电侧储能系统的大型集装箱形态不同，家用或分布式储能系统多以电柜形式呈现，其中家用储能电柜功率范围为3kW~20kW不等。由于功率小，占地面积不足一平，仅需安装在通风处通过排风口散热即可。内置的BMS会对温度、短路、过放、过流、过压等进行监控，一旦出现热失控会直接进行断电保护，同时手机APP也会有过热提醒。户外用分布式储能系统功率较高，为50~kW不等，需要辅助顶置空调进行强制风冷散热。

图表9：能创科技家用储能电柜

资料来源：能创科技公司

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lktp/10020.html