Rozvíjející se trh pro vzduchem chlazené/kapalinou chlazené systémy tepelného managementu skladování energie

1. Řešení pro kapalinové chlazení urychlují penetraci a rozšiřují trh tepelného managementu skladování energie

1.1 Chlazení vzduchem dominuje současnému tepelnému řízení skladování energie, chlazení kapalinou se objevuje jako budoucí trend

Existují různé formy tepelného managementu pro akumulaci energie a chlazení vzduchem a chlazení kapalinou jsou relativně vyspělé. Současné hlavní metody tepelného managementu zahrnují chlazení vzduchem, kapalinové chlazení, chlazení tepelnými trubicemi a chlazení s fázovou změnou. V současné době je aplikace chlazení vzduchem a chlazení kapalinou poměrně rozšířená, zatímco stupeň industrializace chlazení heatpipe a chlazení s fázovou změnou je relativně nízký. Mezi nimi je chlazení s fázovou změnou způsob chlazení, který využívá fázovou změnu materiálů s fázovou změnou k absorpci tepla. Má výhody kompaktní konstrukce, nízkého kontaktního tepelného odporu a dobrého chladicího účinku. Náklady na materiály s fázovou změnou jsou však relativně vysoké a rychlost akumulace a odvodu tepla je relativně pomalá. V současnosti se méně používá v oblasti regulace teploty akumulace energie. Chlazení tepelným potrubím spočívá na změně fáze chladicího média uzavřeného v potrubí, aby se dosáhlo výměny tepla. Má výhody vysoké účinnosti odvodu tepla, bezpečnosti a spolehlivosti, ale také vysoké náklady. Zřídka se používá ve velkokapacitních bateriových systémech, jako je úložiště energie. Na základě vyspělosti technologie a stupně industrializace věříme, že chlazení vzduchem a chlazení kapalinou budou i nadále hlavními formami řízení teploty skladování energie ve střednědobém a dlouhodobém horizontu.

Klíčové metody tepelného managementu pro systémy skladování energie
Položka	chlazení vzduchem	Tekuté chlazení	Chlazení tepelným potrubím		Chlazení se změnou fáze
	Pasivní	Aktivní	Chlazení studeného konce vzduchem	Chlazení kapalinou na studeném konci	Materiál s fázovou změnou + tepelně vodivý materiál
Účinnost chlazení	Střední	Vyšší	Vyšší	Vysoký	Vysoký
Rychlost chlazení	Střední	Vysoký	Vysoký	Vysoký	Vyšší
Pokles teploty	Střední	Vyšší	Vyšší	Vysoký	Vysoký
Teplotní rozdíl	Vyšší	Nízké	Nízké	Nízké	Nízké
Komplexita	Střední	Střední	Střední	Vyšší	Střední
Stát	Nízké	Vyšší	Vyšší	Vysoký	Vyšší

Systém chlazení vzduchem má nízké počáteční náklady, je bezpečný a spolehlivý a v současné době je hlavní formou regulace teploty pro skladování energie. Chlazení vzduchem je metoda chlazení, která využívá vzduch jako chladicí médium a konvekční přenos tepla ke snížení teploty baterie. Je široce používána v oblastech regulace teploty, jako je průmyslové chlazení, komunikační základnové stanice a datová centra. Technologická vyspělost a spolehlivost jsou relativně vysoké. Celková struktura systému chlazení vzduchem je navíc relativně jednoduchá a snadno se udržuje a počáteční investiční náklady jsou relativně nízké. Vzhledem k jeho výhodám v oblasti nákladů a spolehlivosti je chlazení vzduchem v současné době nejrozšířenějším řešením v oblasti regulace teploty pro skladování energie.

Systém chlazení vzduchem má nízkou účinnost odvodu tepla, špatnou regulaci teplotního rozdílu a velkou zastavěnou plochu, takže jeho rozsah použití je relativně omezený. Zaprvé, kvůli nízké měrné tepelné kapacitě a tepelné vodivosti samotného vzduchu není účinnost odvodu tepla systému chlazení vzduchem vysoká. Přestože dokáže splnit požadavky na regulaci teploty většiny současných akumulačních elektráren, s neustálým zlepšováním rozsahu jednotlivých jednotek a hustoty energie projektů akumulace energie se postupně projeví nedostatky systému chlazení vzduchem v účinnosti odvodu tepla. Kromě toho v běžných systémech chlazení vzduchem proudí vzduch vždy jednosměrně od vstupu vzduchu k výstupu vzduchu, což způsobuje velký teplotní rozdíl mezi bateriemi umístěnými na vstupu a výstupu vzduchu, což má velký vliv na konzistenci baterií. Přestože v současné době existují zlepšovací řešení, jako jsou řetězcové klimatizace, neřeší to zásadně nevýhody chlazení vzduchem v regulaci teplotního rozdílu. A konečně, systém chlazení vzduchem vyžaduje rozmístění kanálů pro odvod tepla s velkou plochou, což významně ovlivní využití prostoru akumulační elektrárny, čímž se omezí velikost zásobníku energie a zlepší se hustota energie. Na základě výše uvedených důvodů má rozsah použití systému chlazení vzduchem v oblasti skladování energie určitá omezení.

Systémy kapalného chlazení mají silné schopnosti odvádění tepla a nízké náklady na životní cyklus a očekává se, že se stanou budoucím trendem vývoje. Kapalinové chlazení je metoda chlazení, která využívá kapaliny, jako je voda a ethylenglykol, jako médium ke snížení teploty baterie prostřednictvím tepelné konvekce. Ve srovnání s chlazením vzduchem je struktura systému kapalného chlazení složitější a kompaktnější, nevyžaduje rozmístění velkých kanálů pro odvod tepla a zabírá relativně malou plochu. Zároveň, protože koeficient přestupu tepla a měrná tepelná kapacita chladiva jsou vyšší a nejsou ovlivněny faktory, jako je nadmořská výška a tlak vzduchu, má systém kapalného chlazení silnější kapacitu odvádění tepla než systém vzduchového chlazení a je lépe přizpůsobivý trendu vývoje velkých projektů skladování energie s vysokou hustotou energie. Z hlediska nákladů je podle relevantního výzkumu při stejném chladicím účinku spotřeba energie systému kapalného chlazení obvykle mnohem nižší než u systému vzduchového chlazení. Proto i když jsou počáteční investiční náklady systému kapalného chlazení vysoké, jeho celkové náklady za celý životní cyklus systému skladování energie mohou být nižší než u systému vzduchového chlazení. Stručně řečeno, domníváme se, že v některých scénářích se očekává, že kapalinové chlazení postupně nahradí chlazení vzduchem a stane se hlavní formou regulace teploty akumulace energie.

Při stejné spotřebě energie vykazuje systém chlazení kapalin vynikající chladicí účinek na lithiové bateriové moduly ve srovnání s chlazením vzduchem

Systémy kapalného chlazení stále čelí určitým výzvám, pokud jde o spolehlivost a další aspekty. Dříve se kapalné chlazení v oblasti regulace teploty akumulace energie používalo relativně zřídka a technická vyspělost stále poněkud zaostávala za chlazením vzduchem, zejména pokud jde o provozní stabilitu a spolehlivost. Konkrétně potrubí v systému kapalného chlazení je náchylné ke korozi a usazování, což může způsobit ucpání nebo únik chladicí kapaliny, zatímco běžné chladicí kapaliny, jako je voda, ethylenglykol a silikonový olej, mohou poškodit baterii nebo způsobit zkrat v systému, což vede k bezpečnostním rizikům v elektrárnách s akumulací energie. Kromě toho je projektovaná životnost systému akumulace energie obvykle 15 let, ale životnost čerpadel a ventilů uvnitř systému kapalného chlazení je často kolem 7 let. Mezi těmito dvěma existuje určitý nesoulad, takže během provozu projektu akumulace energie je velmi pravděpodobné, že bude nutné systém kapalného chlazení udržovat nebo vyměnit komponenty systému odstavením, což ovlivní ekonomickou proveditelnost projektu. Samozřejmě se domníváme, že s pokrokem v technologii kapalinového chlazení se očekává, že tyto problémy budou jeden po druhém vyřešeny a celkové kapalinové chlazení bude i nadále budoucím trendem vývoje regulace teploty akumulace energie.

1.2 Skladování energie Trh tepelného hospodářství připravený pro rychlý růst

Řešení kapalinového chlazení zrychlují své pronikání a očekává se, že jednotková cena regulace teploty akumulace energie bude i nadále růst. Stručně řečeno, z hlediska chladicího výkonu a nákladů na celý životní cyklus se postupně začaly projevovat výhody současného systému kapalinového chlazení. Soudě dle nových produktů, které v roce 2021 uvedli na trh hlavní výrobci baterií a integrátoři systémů pro ukládání energie, se kapalinové chlazení stalo hlavním řešením pro regulaci teploty. Očekáváme, že poměr použití kapalinového chlazení v systémech pro ukládání energie se od roku 2025 prudce zvýší. V současné době je jednotková cena kapalinového chladicího systému přibližně 2–3krát vyšší než u systému vzduchového chlazení. Proto se s rostoucím pronikáním kapalinového chlazení očekává, že celková jednotková cena systému regulace teploty akumulace energie bude vykazovat vzestupný trend.

Kapalné chlazení se objevuje jako hlavní řešení v nových produktech od předních integrátorů energetických akumulátorů/systémů
	2023	2024
CATL	Uveden na trh první kapalinou chlazený produkt pro ukládání energie EnerOne, který byl certifikován TÜV SÜD.	EnerOne byl dodán v dávkách a byl uveden na trh kapalinou chlazený venkovní prefabrikovaný kabinový systém EnerC.
BYD	Uveden na trh první kapalinou chlazený produkt pro ukládání energie Cube 28, který pokrývá plochu 16.66 metrů čtverečních a má kapacitu 2.8 MWh.	Vylepšená verze blade baterie, Cube 28, je ve vývoji a její ekvivalentní kapacita 40stopého kontejneru přesáhne 6 MWh.
Představte si energii	Produkty pro skladování energie v zásadě využívají řešení chlazení vzduchem	Uveden na trh první kapalinou chlazený produkt pro chytré ukládání energie s výdrží baterie +20 % a spotřebou energie -20 %.
Sungrow Power		Spusťte nový kapalinou chlazený systém skladování energie, abyste snížili náklady na doplňování skladování energie a snížili LCOS.
SmartPropel Energy		Spuštěn SPP1 (372Kwh+200Kw) kapalinou chlazený systém akumulace energie, s hustotou energie +80 % a životností +20 %.
CHINT Nová energie		Vydán kapalinou chlazený systém ukládání energie TELOGY Camelback 1500V, zaměřený především na stranu napájení.
Clou Electronics		Uvedení integrovaného kapalinou chlazeného systému pro ukládání energie E30, 2.5 MWh 1CP, zpětně kompatibilní.

Objem a cena regulace teploty akumulace energie rostou a očekává se, že globální tržní prostor v roce 13 překročí 2025 miliard RMB. Jak bylo vypočteno výše, očekává se, že v roce 300 přesáhne celosvětová nová kapacita úložiště energie 2025 GWh a očekává se, že podíl akumulace energie z lithiových baterií zůstane v posledních letech na přibližně 95 %. Na základě toho předpokládáme, že míra pronikání kapalinových chladicích systémů se zvýší z přibližně 10 % v roce 2021 na přibližně 40 % v roce 2025 a objem dodávek energetických akumulačních systémů chlazení vzduchem/kapalinové chlazení v roce 2025 dosáhne 175/117 GWh, resp. . V současné době je jednotková hodnota systémů chlazení vzduchem/kapalinou přibližně 30 milionů RMB/90 milionů/GWh. Pokud si tyto dva v budoucnu udrží roční pokles o přibližně 3 %/5 %, očekává se, že velikost globálního trhu regulace teploty skladování energie v roce 13 překročí 2025 miliard RMB a celková hodnota jednotky se zvýší z 36 milionů RMB/GWh na 45 milionů RMB/GWh v roce 2025. Očekává se, že toto odvětví dosáhne růstu „jak množství, tak zvýšení cen“.

Analýza tržního prostoru globálního skladování energie Thermal Management
	Jednotka	2020	2021	2022	2023	2024	2025E
Nová globální kapacita úložiště energie	GWh	10.8	29.30	91.30	140.30	207.80	306.90
Podíl na ukládání energie lithiové baterie	%	95%	95%	95%	95%	95%	95%
Globální nová kapacita úložiště energie lithiové baterie	Gwh	10.2	27.8	86.7	133.3	197.4	291.6
Podíl vzduchového chladicího systému	%	95% 9.7	90%	85%	80%	70%	60%
Dodávky vzduchového chladicího systému	GWh	0.3	25.1	73.7	106.7	138.2	175
Hodnota jednotky vzduchového chlazení	miliard RMB/GWh	2.9	0.3	ol29	0.28	0.27	0.27
Velikost trhu se vzduchovým chladicím systémem	miliard RMB	5	750%	21.5	30.1	37.8	46.5
Podíl kapalinového chladicího systému	%	0.5	10%	15%	20%	30%	40%
Dodávky kapalinového chladicího systému	Gwh	0.9	2.8	1300%	26.7	59.2	116.6
Hodnota jednotky kapalinového chladicího systému	miliard RMB/GWh	0.5	0.9	0.86	0.81	0.77	0.73
Velikost trhu systémů kapalinového chlazení	miliard RMB	0.33	2.5	11.1	21.7	45.7	85.5
Hodnota řídicí jednotky teploty akumulace energie	miliard RMB/GWh	3.4	0.36	0.38	0.39	0.42	0.45
Velikost trhu regulace teploty skladování energie	miliard RMB		10	32.6	51.8	83.5	132
Tempo růstu	%		197%	225%	59%	61%	58%

2. Příznivá tržní situace pro tepelný management skladování energie: Přední hráči získávají navrch

2.1 Tepelný management: výklenek, ale klíčový segment v hodnotovém řetězci skladování energie s příznivým konkurenčním prostředím

Systémy pro regulaci teploty skladování energie mají nízký podíl na hodnotě, ale jsou mimořádně důležité a následný tlak na snižování nákladů je relativně malý. Podobně jako v jiných nových energetických odvětvích je neustálé snižování nákladů důležitým předpokladem pro otevření prostoru pro poptávku po skladování energie. Vzhledem k tomu, že baterie tvoří přibližně 60 % nákladů na systémy skladování energie, očekává se, že se baterie v budoucnu stanou klíčovým článkem při snižování nákladů na systémy skladování energie. Podle prognózy BNEF klesne referenční cena čtyřhodinového skladování energie na úrovni elektrárny z 299 USD/kWh v roce 2020 na 167 USD v roce 2030 a příspěvek baterií ke sníženým nákladům dosáhne více než 70 %. Pro srovnání, regulace teploty představuje pouze asi 3–5 % celkových nákladů na systémy skladování energie a hraje zásadní roli v celkové bezpečnosti a spolehlivosti systému. Proto se domníváme, že integrátoři nebo majitelé projektů v oblasti skladování energie jsou spíše nakloněni volbě vysoce kvalitních a stabilně výkonných řešení pro regulaci teploty, než aby jednoduše snižovali náklady. Očekává se, že tlak na snižování nákladů, kterému čelí regulace teploty akumulace energie, bude v budoucnu relativně uvolněný.

Požadavky na přesnost regulace a provozní spolehlivost systémů pro regulaci teploty akumulace energie jsou výrazně vyšší než v obecných oblastech civilního a průmyslového chlazení a v tomto odvětví existují vysoké technické bariéry. Jak již bylo zmíněno, systém regulace teploty je důležitou zárukou bezpečného a efektivního provozu projektů akumulace energie, takže existují relativně přísné požadavky na přesnost regulace a provozní spolehlivost. Vezměme si jako příklad řešení chlazení vzduchem, ve srovnání s běžnými civilními klimatizacemi je třeba přesné klimatizace používané v systému chlazení vzduchem odpovídajícím způsobem modernizovat z hlediska cirkulace vzduchu, účinnosti odvodu tepla, stability, životnosti, spolehlivosti atd. U řešení kapalinového chlazení je také velkým technickým problémem, jak zajistit účinek odvodu tepla a zároveň se vyhnout problémům, jako je únik chladicí kapaliny. Proto pro společnosti zabývající se běžnou civilní klimatizací není snadné přejít do oblasti regulace teploty akumulace energie a v tomto odvětví existují určité technické bariéry.

Srovnání přesných klimatizací a bytových klimatizací
Projekt	Přesná klimatizace	Rezidenční klimatizace
Oblast použití	Zaměřením na pracovní prostředí zařízení je cílem chránit spolehlivý provoz zařízení, zlepšit efektivitu a snížit provozní náklady.	Životní prostředí, chránit fyzické a duševní zdraví, zlepšovat efektivitu práce a kvalitu života.
Cirkulace vzduchu	Požadované parametry prostorového prostředí jsou vysoce jednotné a počet cirkulací vzduchu za jednotku času je velký.	Jednotnost celého prostoru není vysoká a počet cyklů je malý.
řízení teploty	Se zaměřením na tepelný management má design vysoký citlivý tepelný poměr a malý rozdíl entalpie.	Poměr zatížení za mokra je velký a konstrukce se vyznačuje nízkým poměrem citelného tepla a velkým rozdílem entalpie.
Tepelná stabilita	Kolísání teploty ≤±1℃	Obecně se reguluje při +3℃~5℃.
Řízení vlhkosti	Prostředí má vysoké požadavky na přesnost vlhkosti a vyžaduje nastavení vlhkosti na ±5 %	Podle hygienických a komfortních požadavků je řízena při 40%~65%RH, s širokým rozsahem.
Provozní prostředí	Provozní prostředí: -40℃~+45℃ Pracovní režim: „24 hodin × 7 dní“ nepřetržitý provoz	Provozní prostředí: -5℃~+45℃ Pracovní režim: „8 hodin X7 dní“ přerušovaný provoz.
Životnost designu	Delší	Krátký
Spolehlivost	Splňují potřeby práce bez dozoru a vysoké požadavky na spolehlivost	Relativně nízká spolehlivost.

Systém řízení teploty akumulace energie má vysoký stupeň přizpůsobení, což vyžaduje dostatečné zkušenosti s projektem a akumulaci vztahů se zákazníky. Přední výrobci mají silnou výhodu prvního na trhu. Ukládání energie je široce používáno v energetických systémech. Požadavky na systémy skladování energie v různých scénářích jsou často zcela odlišné. I pro podobné scénáře použití se mohou technická řešení různých integrátorů systémů skladování energie lišit. Systém řízení teploty akumulace energie proto není standardizovaným produktem, ale obvykle je třeba jej přizpůsobit podle specifických požadavků různých projektů nebo technických řešení různých výrobců. Ať už se jedná o vzduchem chlazený nebo kapalinou chlazený systém, použité kompresory, ventilátory, potrubí, čerpadla a ventily jsou většinou standardizovaná zařízení. Věříme, že základní konkurenceschopnost výrobců regulace teploty akumulace energie spočívá v návrhu a integračních schopnostech celého systému a mezi nimi a navazujícími zákazníky z oblasti baterií nebo integrátorů existuje silná vazba. Na jedné straně musí výrobci regulace teploty akumulace energie udržovat důkladnou komunikaci se zákazníky ve fázi návrhu produktu/řešení, aby plně porozuměli potřebám zákazníků; na druhou stranu integrátoři systémů akumulace energie jsou také více nakloněni těm výrobcům regulace teploty, kteří navázali dlouhodobé kooperativní vztahy a jejichž spolehlivost produktů byla ověřena skutečnými projekty. Z hlediska akumulace technologií a vztahů se zákazníky proto budou mít přední výrobci regulace teploty akumulace energie, kteří začali brzy a mají bohaté zkušenosti s projekty, silnou výhodu prvního na trhu.

Produkty pro regulaci teploty a skladování energie SmartPropel Energy

Shenzhen SmartPropel Energy System Co., Ltd. má silné výzkumné a vývojové kapacity a velkou výrobní kapacitu založenou na letech technologické akumulace. Zákazníkům v oblasti skladování energie přizpůsobil relevantní produkty chlazení kapalinou a vzduchem. V budoucnu dále rozšíří trh produktů pro řízení teploty akumulace energie prostřednictvím komplexních výhod, jako je přesné řízení teploty, vysoká spolehlivost, vysoká bezpečnost a rovnoměrnost teploty.