Ο κλάδος της θερμικής διαχείρισης αγκαλιάζει ευρείες προοπτικές με άφθονες ευκαιρίες σε εξειδικευμένους τομείς
Το μέγεθος της αγοράς ενδέχεται να αυξάνεται σταθερά και ο ρυθμός διείσδυσης της υγρής ψύξης αναμένεται να συνεχίσει να αυξάνεται: η πολιτική διπλού άνθρακα της χώρας μου επιταχύνεται επί του παρόντος και η νέα ενεργειακή γραμμή έχει ευρύ πεδίο εφαρμογής. Επωφελούμενη από την έντονη προώθηση της πολιτικής διπλού άνθρακα, ο έλεγχος θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας στην εγχώρια αγορά της Κίνας, η νέα διαχείριση θερμότητας σε οχήματα ενέργειας και άλλα σενάρια εφαρμογής εξοπλισμού ελέγχου θερμοκρασίας έχουν διατηρήσει ταχεία ανάπτυξη. Επιπλέον, με την ανάπτυξη του Διαδικτύου, των μεγάλων δεδομένων, του cloud computing και της πληροφορικής, η ζήτηση για εξοπλισμό ελέγχου θερμοκρασίας σε κέντρα δεδομένων και σενάρια εφαρμογής σταθμών βάσης 5G είναι επίσης σχετικά ισχυρή. Ο Guanyan Tianxia δήλωσε ότι μπορεί να προβλεφθεί ότι το μέγεθος της αγοράς του εξοπλισμού ελέγχου θερμοκρασίας της χώρας μου ενδέχεται να αυξηθεί σταθερά στο μέλλον.
Όσον αφορά την τεχνική πορεία, το απόθεμα εξοπλισμού ελέγχου θερμοκρασίας της Κίνας θα συνεχίσει να κυριαρχείται από την ψύξη με αέρα στο μέλλον, αλλά ο ρυθμός διείσδυσης της υγρής ψύξης αναμένεται να συνεχίσει να αυξάνεται: το σύστημα υγρής ψύξης περιλαμβάνει κυρίως πλάκες ψύξης νερού, σωλήνες ψύξης νερού, συστήματα ψύξης νερού, ανεμιστήρες εναλλαγής θερμότητας κ.λπ. και η δομή του συστήματος ψύξης αέρα είναι σχετικά απλή. Σε σύγκριση με τα δύο, η δυσκολία σχεδιασμού του συστήματος υγρής ψύξης είναι πολύπλοκη και το κόστος είναι υψηλότερο, αλλά η απόδοση και η ταχύτητα απαγωγής θερμότητας είναι υψηλές, και έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών και καταλαμβάνει λιγότερο χώρο.
Αυτή τη στιγμή, η SmartPropel Energy προωθεί Εξωτερικό υγρόψυκτο ερμάριο αποθήκευσης ηλιακής ενέργειας για βιομηχανική και εμπορική χρήση 200KW/372KWh, των οποίων τα πλεονεκτήματα είναι κυρίως η εγγύτητα σε πηγές θερμότητας, η ομοιόμορφη θερμοκρασία και η χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Είναι επίσης πιο κατάλληλα για εξωτερικά περιβάλλοντα από την ψύξη με αέρα. Ταυτόχρονα, κατασκευαστές όπως η Sungrow Power και η BYD λανσάρουν επίσης ενεργά προϊόντα συστημάτων ερμαρίων μπαταριών λιθίου-σιδήρου υψηλής τάσης με ψύξη με υγρόψυκτο φωσφορικό άλας για εξωτερικά συστήματα αποθήκευσης ενέργειας. Τα εξωτερικά ηλεκτρικά ερμάρια με υγρόψυκτο μπορούν να χρησιμοποιηθούν ευρέως στην αποθήκευση ενέργειας με φωτοβολταϊκά, την αποθήκευση ενέργειας από αιολική ενέργεια, την αποθήκευση ενέργειας από το δίκτυο, την εμπορική αποθήκευση ενέργειας και άλλα σενάρια αποθήκευσης ενέργειας. Στο μέλλον, ο ρυθμός διείσδυσης προϊόντων τεχνολογίας ψύξης με υγρό για εξοπλισμό ελέγχου θερμοκρασίας στην Κίνα αναμένεται να συνεχίσει να αυξάνεται.
Ψύξη με αέρα και υγρό σε εφαρμογή κλίμακας. Οι αναδυόμενες τεχνολογίες περιλαμβάνουν ψύξη με σωλήνες θερμότητας και ψύξη με αλλαγή φάσης.
Τρία εύρη θερμοκρασίας μπαταριών ιόντων λιθίου
Προς το παρόν, υπάρχουν τέσσερις κύριες τεχνολογίες ελέγχου θερμοκρασίας που μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε: συστήματα αποθήκευσης ενέργειας από μπαταρίες ιόντων λιθίου μεγάλης χωρητικότητας, τα οποία είναι κατάλληλα για σενάρια εφαρμογών με διαφορετικούς ρυθμούς παραγωγής θερμότητας και θερμοκρασίες περιβάλλοντος:
ΑερόψυξηΧρησιμοποιώντας τον αέρα ως μέσο για την ανταλλαγή θερμότητας, έχει τα πλεονεκτήματα της απλής δομής, του ελαφρού βάρους, της υψηλής αξιοπιστίας, της μεγάλης διάρκειας ζωής και του χαμηλού κόστους. Ωστόσο, λόγω της χαμηλής ειδικής θερμοχωρητικότητας και της θερμικής αγωγιμότητας του αέρα, η ταχύτητα και η απόδοση απαγωγής θερμότητας του συστήματος ψύξης αέρα δεν είναι υψηλές, επομένως η ψύξη αέρα είναι πιο κατάλληλη για περιπτώσεις με χαμηλό ρυθμό παραγωγής θερμότητας από την μπαταρία.
Ψύξη με υγρό: Χρησιμοποιώντας υγρό ως μέσο ανταλλαγής θερμότητας, το υγρό ψυκτικό μέσο έχει υψηλό συντελεστή μεταφοράς θερμότητας, μεγάλη ειδική θερμοχωρητικότητα και γρήγορη ταχύτητα ψύξης, γεγονός που μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη μέγιστη θερμοκρασία της μπαταρίας και να βελτιώσει την ομοιομορφία της κατανομής της θερμοκρασίας. Το σύστημα ψύξης με υγρό έχει πολύπλοκη δομή και υψηλό κόστος, αλλά έχει υψηλή ταχύτητα και απόδοση απαγωγής θερμότητας. Προς το παρόν, τα περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν σύστημα ψύξης με υγρό.
Ψύξη με σωλήνα θερμότητας: Βασιζόμενη στην αλλαγή φάσης του ψυκτικού μέσου στον σωλήνα για την επίτευξη ανταλλαγής θερμότητας, έχει υψηλότερη ταχύτητα και απόδοση απαγωγής θερμότητας από το σύστημα ψύξης με υγρό και έχει χαμηλότερο κίνδυνο διαρροής ψυκτικού μέσου, αλλά το κόστος είναι υψηλότερο. Είναι κατάλληλο για συστήματα μπαταριών λιθίου που συχνά λειτουργούν σε συνθήκες υψηλού ρυθμού.
Ψύξη με αλλαγή φάσης: Απορροφώντας θερμότητα μέσω υλικών αλλαγής φάσης και συνδυάζοντας συστήματα ψύξης αέρα, υγρής ψύξης και κλιματισμού για την εξαγωγή θερμότητας, έχει τα πλεονεκτήματα της συμπαγούς δομής, της χαμηλής θερμικής αντίστασης επαφής και του καλού αποτελέσματος ψύξης, αλλά τα υλικά αλλαγής φάσης καταλαμβάνουν χώρο και είναι ακριβά. Χρησιμοποιείται συχνά σε συνδυασμό με άλλες τεχνολογίες θερμικής διαχείρισης για την επίτευξη ομοιόμορφης κατανομής θερμοκρασίας μπαταρίας, τη μείωση της θερμικής αντίστασης επαφής και την αύξηση της ταχύτητας απαγωγής θερμότητας.
Πλεονεκτήματα της υγρής ψύξης: Μέθοδοι άμεσης και έμμεσης επαφής
Κύρια εξαρτήματα ενός συστήματος υγρής ψύξης
Διάταξη αγωγού υγρής ψύξης
Ψύξη με υγρό: Το υγρό χρησιμοποιείται ως ψυκτικό μέσο για την απομάκρυνση της θερμότητας που παράγεται από την μπαταρία μέσω μεταφοράς θερμότητας με συναγωγή.
Κύρια εξαρτήματα: πλάκα ψύξης υγρού, μονάδα ψύξης υγρού (προαιρετική θερμαντική συσκευή), αγωγός ψύξης υγρού (συμπεριλαμβανομένου αισθητήρα θερμοκρασίας, βαλβίδας), καλωδίωση υψηλής και χαμηλής πίεσης· ψυκτικό μέσο (υδατικό διάλυμα αιθυλενογλυκόλης) κ.λπ.
Υπάρχουν δύο τρόποι επαφής μεταξύ υγρού και μπαταρίας: ο ένας είναι η άμεση επαφή, όπου το στοιχείο ή η μονάδα της μπαταρίας βυθίζεται σε υγρό (όπως ηλεκτρικά μονωτικό λάδι σιλικόνης), επιτρέποντας στο υγρό να ψύξει άμεσα την μπαταρία· ο άλλος είναι η δημιουργία ενός καναλιού ψύξης ή μιας ψυχρής πλάκας μεταξύ των μπαταριών, επιτρέποντας στο υγρό να ψύξει έμμεσα την μπαταρία.
Υπάρχουν ορισμένα τεχνικά εμπόδια στις λύσεις υγρής ψύξης. Η εφαρμογή της υγρής ψύξης άμεσης επαφής δεν είναι ακόμη ώριμη. Ο τύπος έμμεσης επαφής πρέπει να προσαρμόζεται ανάλογα με την πραγματική εφαρμογή, όπως ο αριθμός των καναλιών ροής, ο ρυθμός ροής, ο ρυθμός ροής κ.λπ. Για διαφορετικά έργα διαφορετικών ολοκληρωτών αποθήκευσης ενέργειας, οι λύσεις θερμικής διαχείρισης ποικίλλουν σημαντικά. Για τους προμηθευτές κεντρικών υπολογιστών υγρής ψύξης, οι βασικοί ανταγωνιστικοί παράγοντες τους έγκεινται στις δυνατότητες προσαρμογής και στη μακροπρόθεσμη συσσώρευση τεχνογνωσίας λύσεων απαγωγής θερμότητας.
Η πλάκα ψύξης υγρού είναι ένα βασικό στοιχείο για τη θερμική διαχείριση του συστήματος ψύξης υγρού. Πριν από την κατασκευή, είναι συχνά απαραίτητο να αναπτυχθεί και να σχεδιαστεί από κοινού με τους πελάτες, να επιβεβαιωθεί η επιλογή και να αντιστοιχιστεί με την μπαταρία. Προς το παρόν, η πλάκα ψύξης υγρού της μπαταρίας εξακολουθεί να βρίσκεται σε ολιγοπωλιακό ανταγωνιστικό πρότυπο. Η πλάκα ψύξης υγρού συχνά χρειάζεται να ενσωματωθεί στο σύστημα της μπαταρίας. Η γραμμή παραγωγής δεν είναι τυποποιημένη και το προϊόν είναι ιδιαίτερα προσαρμοσμένο. Δεν είναι εύκολη η εναλλαγή μεταξύ διαφορετικών διαδικασιών. Οι μεταγενέστεροι πελάτες θα δώσουν προτεραιότητα σε κατασκευαστές με δυνατότητες σχεδιασμού πλάκας ψύξης υγρού.
Τάσεις Τεχνολογίας: Η ψύξη με αέρα κυριαρχεί αυτή τη στιγμή, ενώ το μερίδιο της ψύξης με υγρό αναμένεται να αυξηθεί μεσοπρόθεσμα
Σύγκριση Κεφαλαιακών Επενδύσεων μεταξύ Συστημάτων Αερόψυξης και Υγρόψυξης
Σύγκριση της κατανάλωσης ενέργειας λειτουργίας μεταξύ ψύξης με αέρα και ψύξης με υγρό
Ο έλεγχος της θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας βασίζεται κυρίως στην ψύξη με αέρα και στην ψύξη με υγρό. Συγκρίνουμε κυρίως τις δύο από τέσσερις απόψεις: θερμοκρασία συστοιχίας μπαταριών, κατανάλωση ενέργειας λειτουργίας, κίνδυνο θερμικής διαφυγής μπαταρίας και επένδυση σε πάγια περιουσιακά στοιχεία:
Θερμοκρασία μπαταρίας: Υπό την ίδια θερμοκρασία εισόδου και ακραία ταχύτητα ανέμου και ρυθμό ροής, η θερμοκρασία της υγροψυκτης μπαταρίας είναι 30-40 βαθμοί Κελσίου, ενώ η θερμοκρασία της αερόψυκτης μπαταρίας είναι 37-45 βαθμοί Κελσίου. Η υγροψυξη έχει καλύτερη ομοιομορφία θερμοκρασίας.
Κατανάλωση ενέργειας λειτουργίας: Σύμφωνα με πειραματική έρευνα, για να επιτευχθεί η ίδια μέση θερμοκρασία μπαταρίας, η ψύξη με αέρα απαιτεί 2-3 φορές μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας από την ψύξη με υγρό. Στη μέγιστη θερμοκρασία της μπαταρίας με την ίδια κατανάλωση ενέργειας, η ψύξη με αέρα είναι 3-5 βαθμοί Κελσίου υψηλότερη από την ψύξη με υγρό. Η ψύξη με υγρό έχει χαμηλότερη κατανάλωση ενέργειας.
Κίνδυνος θερμικής διαφυγής μπαταρίας: Λόγω παραγόντων όπως η ειδική θερμοχωρητικότητα του αέρα και ο μικρός συντελεστής μεταφοράς θερμότητας λόγω συναγωγής, η απόδοση μεταφοράς θερμότητας της τεχνολογίας ψύξης αέρα της μπαταρίας είναι χαμηλή, η παραγωγή θερμότητας της μπαταρίας αυξάνεται, γεγονός που θα προκαλέσει πολύ υψηλή θερμοκρασία της μπαταρίας και υπάρχει κίνδυνος θερμικής διαφυγής. Το σύστημα ψύξης με υγρό μπορεί να μειώσει σημαντικά τον κίνδυνο θερμικής διαφυγής της μπαταρίας.
Επένδυση σε πάγια περιουσιακά στοιχεία: Σύμφωνα με τα δεδομένα του NREL, το τρέχον κόστος επένδυσης σε μπαταρία για ένα σύστημα αποθήκευσης ενέργειας μπαταρίας 4 ωρών είναι 1,900 RMB (300 USD) ανά κιλοβατώρα. Το σύστημα θερμικής διαχείρισης εκτιμάται ότι αντιπροσωπεύει το 2-4% του κόστους της μπαταρίας. Το σύστημα ψύξης με υγρό μπορεί πιο εύκολα να διασφαλίσει ότι η μπαταρία λειτουργεί σε άνετη θερμοκρασία. Σε σύγκριση με το σύστημα ψύξης με αέρα, μπορεί να παρατείνει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας κατά περισσότερο από 20%. Όσον αφορά τον συνολικό κύκλο ζωής, η επένδυση σε ψύξη με υγρό είναι μικρότερη.
Προς το παρόν, ο έλεγχος της θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας γίνεται κυρίως με ψύξη αέρα, κυρίως για τους ακόλουθους λόγους:
1) Τα τρέχοντα έργα αποθήκευσης ενέργειας έχουν σχετικά χαμηλές απαιτήσεις για απόδοση ψύξης: τα έργα με σχετικά μικρή πυκνότητα ισχύος και πυκνότητα ισχύος, όπως οι σταθμοί βάσης επικοινωνιών και οι μικροί επίγειοι σταθμοί παραγωγής ενέργειας, αντιπροσωπεύουν σχετικά υψηλό ποσοστό της εγκατεστημένης ισχύος στον κλάδο και η απόδοση ψύξης της λύσης ψύξης αέρα μπορεί να πληροί τα πρότυπα ασφαλείας του έργου.
2) Το κόστος του εξοπλισμού ψύξης αέρα είναι χαμηλότερο από αυτό της υγρής ψύξης και τα τρέχοντα έργα αποθήκευσης ενέργειας είναι πιο ευαίσθητα στο κόστος: η αξία της ψύξης αέρα και της υγρής ψύξης ανά GWh είναι περίπου 30 εκατομμύρια RMB και 90 εκατομμύρια RMB, εκ των οποίων η υγρή ψύξη είναι περίπου 50 εκατομμύρια RMB. Δεδομένου ότι τα τρέχοντα έργα αποθήκευσης ενέργειας δεν είναι οικονομικά σε ορισμένα σενάρια εφαρμογών, σε συνδυασμό με το τρέχον αυξανόμενο κόστος των μπαταριών, η ζήτηση κατάντη είναι ιδιαίτερα ευαίσθητη στο κόστος εγκατάστασης, επομένως τείνουν να επιλέγουν λύσεις ψύξης αέρα χαμηλότερου κόστους.
Αναμένουμε ότι το ποσοστό της υγρής ψύξης θα συνεχίσει να αυξάνεται μεσοπρόθεσμα, κυρίως επειδή η παραγωγή θερμότητας από έργα αποθήκευσης ενέργειας θα συνεχίσει να αυξάνεται και η απόδοση ψύξης της ψύξης με αέρα ενδέχεται να μην είναι σε θέση να καλύψει τις ανάγκες απαγωγής θερμότητας ορισμένων έργων: Μεσοπρόθεσμα, η εγκατεστημένη ισχύς των έργων αποθήκευσης ενέργειας με μεγαλύτερη χωρητικότητα μπαταρίας και υψηλότερη πυκνότητα ισχύος συστήματος, όπως οι νέοι σταθμοί παραγωγής ενέργειας και η αποθήκευση ενέργειας εκτός δικτύου, θα αυξηθεί και οι απαιτήσεις για απόδοση ρύθμισης αιχμής και συχνότητας της αποθήκευσης ενέργειας θα αυξηθούν, γεγονός που θα οδηγήσει στην αύξηση της μέσης παραγωγής θερμότητας από έργα αποθήκευσης ενέργειας. Εκείνη την εποχή, αναμένεται να αυξηθεί η ζήτηση για υγρή ψύξη με υψηλότερη απόδοση ψύξης.
Επιπλέον, η επιλογή της τεχνικής κατεύθυνσης σχετίζεται με το περιβάλλον και την παραγωγή θερμότητας του έργου. Για παράδειγμα, η ψύξη με αέρα σε περιοχές εξαιρετικά υψηλής θερμοκρασίας θα επηρεάσει το φαινόμενο ψύξης, ενώ η ψύξη με υγρό σε περιοχές εξαιρετικά χαμηλής θερμοκρασίας θα ενέχει τον κίνδυνο σχηματισμού πάγου. Η ψύξη με αέρα επαρκεί για να καλύψει τις ανάγκες έργων με χαμηλότερη παραγωγή θερμότητας, ενώ η ψύξη με υγρό απαιτείται για έργα με υψηλότερη παραγωγή θερμότητας. Επομένως, μεσοπρόθεσμα, αν και το ποσοστό της ψύξης με υγρό θα αυξηθεί, οι δύο τεχνολογίες θα εξακολουθούν να έχουν τα σενάρια εφαρμογής τους. Τα πρόσφατα εγκατεστημένα έργα αποθήκευσης ενέργειας είναι πιθανό να επιλέξουν λύσεις ψύξης με αέρα:
1) Βρίσκεται σε περιοχές με εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες και λειψυδρία.
2) Μικροί επίγειοι σταθμοί παραγωγής ενέργειας, οικιακά έργα και έργα σταθμών βάσης επικοινωνιών με χαμηλή παραγωγή θερμότητας· οι λύσεις υγρής ψύξης είναι πιθανό να επιλεγούν: Τοποθετημένες σε περιοχές με εξαιρετικά υψηλή θερμοκρασία.
Η ραγδαία αύξηση της ζήτησης αποθήκευσης ενέργειας και η υιοθέτηση της υγρής ψύξης διευρύνουν την αγορά θερμικής διαχείρισης
Τα σενάρια εφαρμογών αποθήκευσης ενέργειας περιλαμβάνουν μια ποικιλία σεναρίων ισχύος, όπως από την πλευρά της παροχής ενέργειας, από την πλευρά του δικτύου, από την πλευρά του χρήστη και από κατανεμημένα μικροδίκτυα. Η ποικιλομορφία των σεναρίων εφαρμογής καθορίζει τη διαφοροποίηση της τεχνολογίας αποθήκευσης ενέργειας. Μεταξύ αυτών, οι ηλεκτροχημικές τεχνολογίες αποθήκευσης ενέργειας που αντιπροσωπεύονται από μπαταρίες ιόντων λιθίου, μπαταρίες ιόντων νατρίου, και οι μπαταρίες ροής έχουν σημειώσει ραγδαία ανάπτυξη τόσο στο εσωτερικό όσο και στο εξωτερικό τα τελευταία χρόνια, και η κλίμακα εφαρμογής έχει μετακινηθεί από εφαρμογές επίδειξης επιπέδου μεγαβάτ σε εφαρμογές μεγάλης κλίμακας επιπέδου γιγαβάτ. Η παγκόσμια εγκατεστημένη ισχύς ηλεκτροχημικής αποθήκευσης ενέργειας αναμένεται να είναι περίπου 65GWh και μπορεί να φτάσει τις 1160GWh έως το 2030, εκ των οποίων το 70% προέρχεται από την πλευρά της παραγωγής ενέργειας, η οποία αποτελεί την κύρια πηγή ενέργειας για την υποστήριξη εγκαταστάσεων ηλεκτροχημικής αποθήκευσης ενέργειας.
Η αγορά ελέγχου θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας αναμένεται να φτάσει τα 16.5 δισεκατομμύρια RMB το 2025: Σύμφωνα με στοιχεία που δημοσιεύθηκαν το 2020, η αξία του ελέγχου θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας αντιπροσωπεύει περίπου το 3%-5% της αξίας ολόκληρου του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας. Σύμφωνα με τις εθνικές πολιτικές για τη μείωση του κόστους των συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, τα διαφοροποιημένα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας θα προωθηθούν έντονα και η αξία του ελέγχου θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας αναμένεται να συνεχίσει να αυξάνεται. Σύμφωνα με τα στατιστικά στοιχεία του GGII, ο όγκος αποστολής συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας ισχύος το 2021 ήταν 29GWh, σημειώνοντας ετήσια αύξηση 341%. Η υψηλή ανάπτυξη των ηλεκτροχημικών συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας οδηγεί στην ταχεία ανάπτυξη του ελέγχου θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας. Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις του GGII, η κλίμακα της αγοράς ελέγχου θερμοκρασίας αποθήκευσης ενέργειας της Κίνας θα αυξηθεί από 4.66 δισεκατομμύρια γιουάν σε 16.46 δισεκατομμύρια γιουάν από το 2022 έως το 2025, με σύνθετο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 52.3%. Η υγρή ψύξη, ως μεσοπρόθεσμη και μακροπρόθεσμη τεχνική λύση, μπορεί σταδιακά να αυξήσει τη διείσδυσή της στην αγορά. Το GGII προβλέπει ότι το μερίδιο αγοράς της υγρής ψύξης θα φτάσει περίπου το 45% το 2025.
