1. Les solucions de refrigeració líquida acceleren la penetració, ampliant el mercat de gestió tèrmica d'emmagatzematge d'energia
1.1 La refrigeració per aire domina la gestió tèrmica actual d'emmagatzematge d'energia, la refrigeració líquida emergeix com a tendència futura
Hi ha diverses formes de gestió tèrmica per a l'emmagatzematge d'energia, i la refrigeració per aire i la refrigeració líquida són relativament madures. Els mètodes de gestió tèrmica actuals inclouen refrigeració per aire, refrigeració líquida, refrigeració per tubs de calor i refrigeració per canvi de fase. En l'actualitat, l'aplicació de refrigeració per aire i refrigeració líquida està relativament estesa, mentre que el grau d'industrialització de la refrigeració per tubs de calor i la refrigeració per canvi de fase és relativament baix. Entre ells, el refredament per canvi de fase és un mètode de refrigeració que utilitza materials de canvi de fase per absorbir la calor. Té els avantatges d'una estructura compacta, una baixa resistència tèrmica de contacte i un bon efecte de refrigeració. Tanmateix, el cost dels materials de canvi de fase és relativament elevat i la velocitat d'emmagatzematge i dissipació de calor és relativament lenta. Actualment s'utilitza menys en el camp del control de temperatura d'emmagatzematge d'energia. La refrigeració de la canonada de calor es basa en el canvi de fase del medi de refrigeració tancat a la canonada per aconseguir l'intercanvi de calor. Té els avantatges d'una alta eficiència de dissipació de calor, seguretat i fiabilitat, però el cost també és elevat. Poques vegades s'utilitza en sistemes de bateries de gran capacitat com ara l'emmagatzematge d'energia. A partir de la maduresa de la tecnologia i el grau d'industrialització, creiem que la refrigeració per aire i la refrigeració líquida seguiran sent les principals formes de control de la temperatura d'emmagatzematge d'energia a mitjà i llarg termini.
| Mètodes clau de gestió tèrmica per a sistemes d'emmagatzematge d'energia | |||||
| Article | refrigeració per aire | Refrigeració líquida | Refrigeració del tub de calor | Refrigeració per canvi de fase | |
| Passiu | Actiu | Refrigeració per aire fred | Refredament líquid final fred | Material de canvi de fase + material conductor tèrmic | |
| Eficiència de refrigeració | mitjà | Superior | Superior | alt | alt |
| Velocitat de refrigeració | mitjà | alt | alt | alt | Superior |
| Baixada de temperatura | mitjà | Superior | Superior | alt | alt |
| Diferència de temperatura | Superior | Sota | Sota | Sota | Sota |
| Complexitat | mitjà | mitjà | mitjà | Superior | mitjà |
| Cost | Sota | Superior | Superior | alt | Superior |
El sistema de refrigeració per aire té un cost inicial baix i és segur i fiable, i actualment és la principal forma de control de temperatura de l'emmagatzematge d'energia. La refrigeració per aire és un mètode de refrigeració que utilitza l'aire com a medi de refrigeració i utilitza la transferència de calor per convecció per reduir la temperatura de la bateria. S'utilitza àmpliament en escenaris de control de temperatura com ara la refrigeració industrial, les estacions base de comunicació i els centres de dades. La maduresa i la fiabilitat de la tecnologia són relativament altes. A més, l'estructura general del sistema de refrigeració per aire és relativament senzilla i fàcil de mantenir, i el cost d'inversió inicial és relativament baix. Tenint en compte els seus avantatges en cost i fiabilitat, la refrigeració per aire és actualment la solució més important en el camp del control de temperatura de l'emmagatzematge d'energia.
El sistema de refrigeració per aire té una baixa eficiència de dissipació de calor, un control deficient de la diferència de temperatura i una gran petjada, i el seu àmbit d'aplicació és relativament limitat. En primer lloc, a causa de la baixa capacitat calorífica específica i la conductivitat tèrmica del propi aire, l'eficiència de dissipació de calor del sistema de refrigeració per aire no és alta. Tot i que pot complir els requisits de control de temperatura de la majoria de les centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia actuals, amb la millora contínua de l'escala d'una sola unitat i la densitat d'energia dels projectes d'emmagatzematge d'energia, les deficiències del sistema de refrigeració per aire en l'eficiència de dissipació de calor es faran gradualment evidents. A més, en els sistemes de refrigeració per aire comuns, l'aire sempre flueix unidireccionalment des de l'entrada d'aire fins a la sortida d'aire, cosa que provocarà una gran diferència de temperatura entre les bateries situades a l'entrada i la sortida d'aire, causant així un gran impacte en la consistència de les bateries. Tot i que actualment hi ha solucions de millora com ara els aires condicionats de cadena, això no resol fonamentalment els desavantatges de la refrigeració per aire en el control de la diferència de temperatura. Finalment, el sistema de refrigeració per aire requereix el desplegament d'una gran àrea de canals de dissipació de calor, cosa que afectarà significativament l'ús de l'espai de la central d'emmagatzematge d'energia, restringint així l'escala del contenidor d'emmagatzematge d'energia i la millora de la densitat d'energia. A partir dels motius anteriors, l'àmbit d'aplicació del sistema de refrigeració per aire en el camp de l'emmagatzematge d'energia té certes limitacions.
Els sistemes de refrigeració líquida tenen una forta capacitat de dissipació de calor i uns costos de cicle de vida baixos, i s'espera que esdevinguin una tendència de desenvolupament futur. La refrigeració líquida és un mètode de refrigeració que utilitza líquids com l'aigua i l'etilenglicol com a mitjà per reduir la temperatura de la bateria mitjançant la convecció de calor. En comparació amb la refrigeració per aire, l'estructura del sistema de refrigeració líquida és més complexa i compacta, no requereix el desplegament d'una gran àrea de canals de dissipació de calor i ocupa una àrea relativament petita. Al mateix temps, com que el coeficient de transferència de calor i la capacitat calorífica específica del refrigerant són més alts i no es veuen afectats per factors com l'altitud i la pressió de l'aire, el sistema de refrigeració líquida té una capacitat de dissipació de calor més forta que el sistema de refrigeració per aire i és més adaptable a la tendència de desenvolupament de projectes d'emmagatzematge d'energia a gran escala i d'alta densitat d'energia. Des d'una perspectiva de costos, segons investigacions rellevants, sota el mateix efecte de refrigeració, el consum d'energia del sistema de refrigeració líquida sol ser molt inferior al del sistema de refrigeració per aire. Per tant, tot i que el cost d'inversió inicial del sistema de refrigeració líquida és elevat, el seu cost global durant tot el cicle de vida del sistema d'emmagatzematge d'energia pot ser inferior al del sistema de refrigeració per aire. En resum, creiem que en alguns escenaris, s'espera que la refrigeració líquida substitueixi gradualment la refrigeració per aire i esdevingui la forma principal de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia.
Amb un consum d'energia igual, el sistema de refrigeració líquida mostra un efecte de refrigeració superior als mòduls de bateries de liti en comparació amb la refrigeració per aire
Els sistemes de refrigeració líquida encara s'enfronten a certs reptes pel que fa a la fiabilitat i altres aspectes. Anteriorment, la refrigeració líquida s'utilitzava relativament rarament en el camp del control de la temperatura d'emmagatzematge d'energia, i la maduresa tècnica encara estava una mica endarrerida respecte a la refrigeració per aire, especialment pel que fa a l'estabilitat operativa i la fiabilitat. En concret, les canonades del sistema de refrigeració líquida són propenses a la corrosió i la deposició, cosa que pot causar bloquejos o fuites del refrigerant, mentre que els refrigerants comuns com l'aigua, l'etilenglicol i l'oli de silicona poden danyar la bateria o causar un curtcircuit al sistema, cosa que pot provocar riscos de seguretat a les centrals elèctriques d'emmagatzematge d'energia. A més, la vida útil del sistema d'emmagatzematge d'energia sol ser de 15 anys, però la vida útil de les bombes i vàlvules dins del sistema de refrigeració líquida sovint és d'uns 7 anys. Hi ha una certa discrepància entre els dos, de manera que durant el funcionament del projecte d'emmagatzematge d'energia, és molt probable que s'hagi de mantenir el sistema de refrigeració líquida o que s'hagin de substituir els components del sistema aturant-lo, cosa que afecta la viabilitat econòmica del projecte. Per descomptat, amb l'avanç de la tecnologia de refrigeració líquida, creiem que s'espera que aquests problemes es resolguin un darrere l'altre, i la refrigeració líquida en general seguirà sent la tendència de desenvolupament futur del control de la temperatura d'emmagatzematge d'energia.
1.2 Mercat de gestió tèrmica d'emmagatzematge d'energia preparat per a un creixement ràpid
Les solucions de refrigeració líquida estan accelerant la seva penetració i s'espera que el valor unitari del control de temperatura d'emmagatzematge d'energia continuï augmentant. En resum, des de la perspectiva del rendiment de la refrigeració i el cost del cicle de vida complet, els avantatges del sistema de refrigeració líquida actual han començat a manifestar-se gradualment. A jutjar pels nous productes llançats pels principals fabricants de bateries i integradors de sistemes d'emmagatzematge d'energia el 2021, la refrigeració líquida s'ha convertit en la solució de control de temperatura principal. Esperem que la ràtio d'aplicació de la refrigeració líquida en sistemes d'emmagatzematge d'energia augmenti ràpidament a partir del 2025. Actualment, el preu unitari del sistema de refrigeració líquida és aproximadament 2-3 vegades superior al del sistema de refrigeració per aire. Per tant, amb la penetració accelerada de la refrigeració líquida, s'espera que el valor unitari global del sistema de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia mostri una tendència a l'alça.
| La refrigeració líquida sorgeix com la solució principal en nous productes d'integradors de sistemes i bateries d'emmagatzematge d'energia líders | ||
| 2023 | 2024 | |
| CATL | Va llançar el primer producte d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid EnerOne, que va ser certificat per TÜV SÜD. | EnerOne es va lliurar per lots i es va llançar el sistema de cabines prefabricades exteriors refrigerades per líquid EnerC. |
| BYD | Es va llançar el primer producte d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid, Cube 28, que ocupa una superfície de 16.66 metres quadrats i té una capacitat de 2.8 MWh. | La versió actualitzada de la bateria blade, Cube 28, està en desenvolupament, i la seva capacitat equivalent de contenidor de 40 peus superarà els 6 MWh. |
| Visualitza l'energia | Els productes d'emmagatzematge d'energia adopten bàsicament una solució de refrigeració per aire | Va llançar el primer producte d'emmagatzematge d'energia intel·ligent refrigerat per líquid amb una durada de la bateria +20% i un consum d'energia -20%. |
| Poder de Sungrow | Llançar un nou sistema d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid per reduir el cost de la suplementació d'emmagatzematge d'energia i reduir el LCOS. | |
| SmartPropel Energy | S'ha llançat SPP1 (372Kwh+200Kw) sistema d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid, amb densitat energètica +80% i vida útil +20%. | |
| CHINT Nova Energia | Va llançar el sistema d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid TELOGY Camelback 1500V, dirigit principalment al costat de la font d'alimentació. | |
| Clou Electronics | S'ha llançat el sistema integrat d'emmagatzematge d'energia refrigerat per líquid E30, 2.5 MWh 1CP, compatible enrere. | |
El volum i el preu de control de la temperatura d'emmagatzematge d'energia estan augmentant, i s'espera que l'espai del mercat mundial superi els 13 milions de RMB el 2025. Tal com s'ha calculat anteriorment, s'espera que la nova capacitat instal·lada d'emmagatzematge d'energia global superi els 300 GWh el 2025 i s'espera que el la proporció d'emmagatzematge d'energia de la bateria de liti es mantindrà al voltant del 95% en els últims anys. A partir d'això, suposem que la taxa de penetració dels sistemes de refrigeració líquida augmentarà d'aproximadament un 10% el 2021 a uns 40% el 2025, i el volum d'enviament dels sistemes de refrigeració per aire/refrigeració líquida d'emmagatzematge d'energia el 2025 arribarà a 175/117 GWh respectivament. . Actualment, el valor unitari dels sistemes de refrigeració per aire/refrigeració líquida és d'aproximadament 30 milions de RMB/90 milions/GWh. Si els dos mantenen un descens anual d'un 3%/5% en el futur, s'espera que la mida del mercat global de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia superi els 13 milions de RMB el 2025 i el valor unitari global augmentarà de 36 milions de RMB/GWh a 45 milions de RMB/GWh el 2025. S'espera que la indústria assoleixi un creixement "tant en quantitat com en preu".
| Anàlisi global de l'espai del mercat de gestió tèrmica d'emmagatzematge d'energia | |||||||
| unitat | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | 2024 | 2025E | |
| Capacitat global instal·lada d'emmagatzematge d'energia nova | GWh | 10.8 | 29.30 | 91.30 | 140.30 | 207.80 | 306.90 |
| Compartiment d'emmagatzematge d'energia de la bateria de liti | % | 95% | 95% | 95% | 95% | 95% | 95% |
| Capacitat instal·lada global d'emmagatzematge d'energia de la nova bateria de liti | Gwh | 10.2 | 27.8 | 86.7 | 133.3 | 197.4 | 291.6 |
| Sistema de refrigeració per aire compartit | % | 95% 9.7 | 90% | 85% | 80% | 70% | 60% |
| Enviaments de sistemes de refrigeració per aire | GWh | 0.3 | 25.1 | 73.7 | 106.7 | 138.2 | 175 |
| Valor de la unitat del sistema de refrigeració d'aire | mil milions de RMB/GWh | 2.9 | 0.3 | ol29 | 0.28 | 0.27 | 0.27 |
| Mida del mercat del sistema de refrigeració d'aire | mil milions de RMB | 5 | 750% | 21.5 | 30.1 | 37.8 | 46.5 |
| Sistema de refrigeració líquid compartit | % | 0.5 | 10% | 15% | 20% | 30% | 40% |
| Enviaments de sistemes de refrigeració líquida | Gwh | 0.9 | 2.8 | 1300% | 26.7 | 59.2 | 116.6 |
| Valor de la unitat del sistema de refrigeració líquida | mil milions de RMB/GWh | 0.5 | 0.9 | 0.86 | 0.81 | 0.77 | 0.73 |
| Mida del mercat del sistema de refrigeració líquida | mil milions de RMB | 0.33 | 2.5 | 11.1 | 21.7 | 45.7 | 85.5 |
| Valor de la unitat de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia | mil milions de RMB/GWh | 3.4 | 0.36 | 0.38 | 0.39 | 0.42 | 0.45 |
| Control de temperatura d'emmagatzematge d'energia mida del mercat | mil milions de RMB | 10 | 32.6 | 51.8 | 83.5 | 132 | |
| Índex de creixement | % | 197% | 225% | 59% | 61% | 58% | |
2. Paisatge de mercat favorable per a la gestió tèrmica d'emmagatzematge d'energia: els principals jugadors s'emporten
2.1 Gestió tèrmica: un nínxol però un segment clau de la cadena de valor d'emmagatzematge d'energia amb un panorama competitiu favorable
El sistema de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia té una quota de valor baixa, però és d'una importància destacada, i la consegüent pressió per a la reducció de costos és relativament petita. De manera similar a altres noves indústries energètiques, la reducció contínua de costos és un requisit previ important per obrir l'espai a la demanda d'emmagatzematge d'energia. Tenint en compte que les bateries representen aproximadament el 60% del cost dels sistemes d'emmagatzematge d'energia, s'espera que les bateries esdevinguin l'enllaç clau per reduir el cost dels sistemes d'emmagatzematge d'energia en el futur. Segons la previsió de BNEF, el cost de referència de l'emmagatzematge d'energia a nivell de central elèctrica de quatre hores baixarà de 299 dòlars/kWh el 2020 a 167 dòlars el 2030, i la contribució de les bateries a la reducció de costos arribarà a més del 70%. En comparació, el control de temperatura només representa aproximadament el 3%-5% del cost total dels sistemes d'emmagatzematge d'energia i juga un paper vital en la seguretat i la fiabilitat generals del sistema. Per tant, creiem que els integradors o propietaris de projectes d'emmagatzematge d'energia estan més inclinats a triar solucions de control de temperatura d'alta qualitat i rendiment estable en lloc de simplement reduir els costos. S'espera que la pressió de reducció de costos a la qual s'enfronta el control de temperatura de l'emmagatzematge d'energia es relaxi relativament en el futur.
Els requisits de precisió de control i fiabilitat operativa dels sistemes de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia són significativament més alts que els dels camps generals de refrigeració civil i industrial, i hi ha barreres tècniques elevades a la indústria. Com s'ha esmentat anteriorment, el sistema de control de temperatura és una garantia important per al funcionament segur i eficient dels projectes d'emmagatzematge d'energia, per la qual cosa hi ha requisits relativament estrictes pel que fa a la precisió del control i la fiabilitat operativa. Prenent com a exemple la solució de refrigeració per aire, en comparació amb els aires condicionats civils ordinaris, els aires condicionats de precisió utilitzats en el sistema de refrigeració per aire s'han d'actualitzar en conseqüència pel que fa a la circulació de l'aire, l'eficiència de dissipació de calor, l'estabilitat, la vida útil, la fiabilitat, etc. Per a les solucions de refrigeració líquida, com garantir l'efecte de dissipació de calor evitant problemes com les fuites de refrigerant també és una gran dificultat tècnica. Per tant, per a les empreses generals de climatització civil, no és fàcil passar al camp del control de temperatura d'emmagatzematge d'energia, i hi ha certes barreres tècniques a la indústria.
| Comparació d'aire condicionat de precisió i aire condicionat residencial | ||
| projecte | Aire condicionat de precisió | Aire condicionat residencial |
| Àrea d’aplicació | Centrant-nos en l'entorn de treball de l'equip, l'objectiu és protegir el funcionament fiable de l'equip, millorar l'eficiència i reduir els costos operatius. | Entorn de vida, per protegir la salut física i mental, millorar l'eficiència laboral i la qualitat de vida. |
| Circulació de l’aire | Els paràmetres de l'entorn espacial necessaris són molt uniformes i el nombre de circulacions d'aire per unitat de temps és gran. | La uniformitat de tot l'espai no és alta i el nombre de cicles és petit. |
| La gestió tèrmica | Centrant-se en la gestió tèrmica, el disseny té una alta relació de calor sensible i característiques de petita diferència d'entalpia. | La relació de càrrega humida és gran i el disseny té les característiques d'una baixa relació de calor sensible i una gran diferència d'entalpia. |
| Estabilitat tèrmica | Variació de temperatura ≤±1℃ | Generalment controlat a +3 ℃ ~ 5 ℃. |
| Gestió de la humitat | L'entorn té requisits elevats per a la precisió de la humitat, que requereix que la humitat s'ajusti a ±5% | Segons els requisits d'higiene i comoditat, es controla a un 40% ~ 65% HR, amb un ampli rang. |
| entorn de funcionament | Entorn de funcionament: -40 ℃ ~ + 45 ℃ Mode de treball: "24 hores × 7 dies" funcionament continu | Entorn de funcionament: -5 ℃ ~ + 45 ℃ Mode de treball: "8 hores X7 dies" funcionament intermitent. |
| Dissenyar la vida | Més llarg | Short |
| Fiabilitat | Satisfer les necessitats de treball desatenat i els requisits d'alta fiabilitat | Fiabilitat relativament baixa. |
El sistema de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia té un alt grau de personalització, que requereix una experiència suficient en el projecte i una acumulació de relacions amb el client. Els principals fabricants tenen un fort avantatge de primer pas. L'emmagatzematge d'energia s'utilitza àmpliament en sistemes elèctrics. Els requisits dels sistemes d'emmagatzematge d'energia en diferents escenaris solen ser força diferents. Fins i tot per a escenaris d'aplicació similars, les solucions tècniques dels diferents integradors de sistemes d'emmagatzematge d'energia poden ser diferents. Per tant, el sistema de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia no és un producte estandarditzat, sinó que normalment s'ha de personalitzar segons els requisits específics de diferents projectes o les solucions tècniques de diferents fabricants. Tant si es tracta d'un sistema refrigerat per aire com per líquid, els compressors, ventiladors, canonades, bombes i vàlvules utilitzats són majoritàriament dispositius estandarditzats. Creiem que la competitivitat bàsica dels fabricants de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia rau en les capacitats de disseny i integració del sistema global, i hi ha una forta adhesió entre ells i els clients de la bateria o integrador aigües avall. D'una banda, els fabricants de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia han de mantenir una comunicació profunda amb els clients en l'etapa de disseny del producte/solució per entendre completament les necessitats del client; d'altra banda, els integradors de sistemes d'emmagatzematge d'energia també estan més inclinats per aquells fabricants de control de temperatura que han establert relacions de cooperació a llarg termini i la fiabilitat del producte dels quals ha estat verificada per projectes reals. Per tant, des de la perspectiva de l'acumulació de tecnologia i les relacions amb els clients, els principals fabricants de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia que van començar d'hora i tenen una gran experiència en projectes tindran un fort avantatge de primer pas.
Productes de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia SmartPropel Energy
Shenzhen SmartPropel Energy System Co., Ltd. té una forta capacitat d'R + D i una gran capacitat de producció basada en anys d'acumulació tecnològica. Ha combinat productes de refrigeració líquida i refrigeració per aire rellevants per als clients del camp d'emmagatzematge d'energia. En el futur, ampliarà encara més el mercat de productes de control de temperatura d'emmagatzematge d'energia mitjançant avantatges integrals com ara un control precís de la temperatura, una alta fiabilitat, una alta seguretat i una uniformitat de temperatura.
