Industri Manajemen Termal Merangkul Prospek Luas dengan Peluang yang Luas di Segmen Niche
Ukuran pasar dapat tumbuh dengan stabil, dan tingkat penetrasi pendinginan cair diperkirakan akan terus meningkat: kebijakan karbon ganda negara saya saat ini sedang dipercepat, dan jalur energi baru memiliki ruang yang luas. Diuntungkan dari promosi kebijakan karbon ganda yang kuat, kontrol suhu penyimpanan energi domestik Tiongkok, manajemen termal kendaraan energi baru, dan skenario aplikasi peralatan kontrol suhu lainnya telah mempertahankan pertumbuhan yang cepat. Selain itu, dengan perkembangan Internet, data besar, komputasi awan, dan informatisasi, permintaan untuk peralatan kontrol suhu di pusat data dan skenario aplikasi stasiun pangkalan 5G juga relatif kuat. Guanyan Tianxia mengatakan bahwa dapat diramalkan bahwa ukuran pasar peralatan kontrol suhu negara saya dapat tumbuh dengan stabil di masa mendatang.
Dalam hal jalur teknis, inventaris peralatan kontrol suhu Tiongkok akan terus didominasi oleh pendinginan udara di masa mendatang, tetapi tingkat penetrasi pendinginan cair diperkirakan akan terus meningkat: sistem pendinginan cair terutama mencakup pelat pendingin air, pipa pendingin air, sistem pendingin air, kipas penukar panas, dll.; dan struktur sistem pendingin udara relatif sederhana. Dibandingkan dengan keduanya, kesulitan desain sistem pendingin cair rumit dan biayanya lebih tinggi, tetapi efisiensi dan kecepatan pembuangan panasnya tinggi, dan memiliki berbagai aplikasi dan menempati lebih sedikit ruang.
Saat ini, SmartPropel Energy sedang mempromosikan lemari penyimpanan baterai energi surya industri dan komersial berpendingin cairan luar ruangan 200KW/372KWh, yang keunggulannya terutama terletak pada kedekatannya dengan sumber panas, suhu yang seragam, dan konsumsi energi yang rendah. Produk ini juga lebih cocok untuk lingkungan luar ruangan daripada pendingin udara. Pada saat yang sama, produsen seperti Sungrow Power dan BYD juga secara aktif meluncurkan produk sistem kabinet baterai lithium besi fosfat bertegangan tinggi berpendingin cairan untuk sistem penyimpanan energi luar ruangan. Kabinet listrik berpendingin cairan luar ruangan dapat digunakan secara luas dalam penyimpanan energi fotovoltaik, penyimpanan energi tenaga angin, penyimpanan energi jaringan, penyimpanan energi komersial, dan skenario penyimpanan energi lainnya. Di masa mendatang, tingkat penetrasi produk teknologi pendingin cair untuk peralatan kontrol suhu di Tiongkok diperkirakan akan terus meningkat.
Pendinginan Udara dan Cairan dalam Aplikasi Skala Besar; Teknologi Baru Termasuk Pendinginan Pipa Panas dan Perubahan Fase
Tiga Kisaran Suhu Baterai Lithium-Ion
Saat ini, ada empat teknologi kontrol suhu utama yang dapat digunakan dalam sistem penyimpanan energi baterai lithium-ion berkapasitas besar, yang cocok untuk skenario aplikasi dengan tingkat pembangkitan panas dan suhu sekitar yang berbeda:
pendingin udara: menggunakan udara sebagai media pertukaran panas, memiliki keunggulan struktur sederhana, ringan, keandalan tinggi, masa pakai lama, dan biaya rendah. Namun, karena kapasitas panas spesifik dan konduktivitas termal udara rendah, kecepatan pembuangan panas dan efisiensi sistem pendingin udara tidak tinggi, sehingga pendinginan udara lebih cocok untuk situasi dengan laju pembangkitan panas baterai yang rendah;
Pendinginan cair: menggunakan cairan sebagai media pertukaran panas, media pendingin cair memiliki koefisien perpindahan panas yang tinggi, kapasitas panas spesifik yang besar, dan kecepatan pendinginan yang cepat, yang secara efektif dapat mengurangi suhu maksimum baterai dan meningkatkan keseragaman distribusi suhu; sistem pendingin cair memiliki struktur yang kompleks dan biaya yang tinggi, tetapi memiliki kecepatan dan efisiensi pembuangan panas yang tinggi. Saat ini, sebagian besar kendaraan listrik menggunakan sistem pendingin cair;
Pendinginan pipa panas: Mengandalkan perubahan fase media pendingin di dalam pipa untuk mencapai pertukaran panas, ia memiliki kecepatan dan efisiensi pembuangan panas yang lebih tinggi daripada sistem pendingin cair, dan memiliki risiko kebocoran media pendingin yang lebih rendah, tetapi biayanya lebih tinggi; cocok untuk sistem baterai lithium yang sering bekerja pada kondisi laju tinggi;
Pendinginan perubahan fase: Menyerap panas melalui bahan pengubah fase, dan menggabungkan pendinginan udara, pendinginan cair, sistem pendingin udara untuk mengekspor panas, ia memiliki keunggulan struktur kompak, resistansi termal kontak rendah, dan efek pendinginan yang baik, tetapi bahan pengubah fase memakan tempat dan mahal; sering digunakan dalam kombinasi dengan teknologi manajemen termal lainnya untuk mencapai distribusi suhu baterai yang seragam, mengurangi resistansi termal kontak, dan meningkatkan kecepatan pembuangan panas.
Keunggulan Pendinginan Cair: Metode Kontak Langsung dan Tidak Langsung
Komponen Utama Sistem Pendingin Cair
Tata Letak Pipa Pendingin Cair
Pendinginan cair: Cairan digunakan sebagai media pendingin untuk menghilangkan panas yang dihasilkan oleh baterai melalui perpindahan panas konveksi.
Komponen utama: pelat pendingin cair, unit pendingin cair (pemanas opsional), jaringan pipa pendingin cair (termasuk sensor suhu, katup), rangkaian kabel tekanan tinggi dan rendah; pendingin (larutan berair etilen glikol), dll.
Ada dua mode kontak antara cairan dan baterai: yang pertama adalah kontak langsung, di mana sel atau modul baterai direndam dalam cairan (seperti minyak silikon isolasi listrik), sehingga cairan dapat langsung mendinginkan baterai; yang kedua adalah memasang saluran pendingin atau pelat dingin di antara baterai, sehingga cairan dapat secara tidak langsung mendinginkan baterai.
Ada beberapa kendala teknis untuk solusi pendinginan cair. Penerapan pendinginan cair kontak langsung masih belum matang. Jenis kontak tidak langsung perlu disesuaikan menurut aplikasi sebenarnya, seperti jumlah saluran aliran, laju aliran, laju aliran, dll. Untuk berbagai proyek integrator penyimpanan energi yang berbeda, solusi manajemen termal sangat bervariasi. Untuk pemasok host pendinginan cair, faktor persaingan inti mereka terletak pada kemampuan penyesuaian dan akumulasi pengetahuan jangka panjang dari solusi pembuangan panas.
Pelat pendingin cair merupakan komponen kunci untuk manajemen termal sistem pendingin cair. Sebelum diproduksi, sering kali perlu untuk mengembangkan dan mendesain bersama dengan pelanggan, mengonfirmasi pilihan dan mencocokkannya dengan baterai. Saat ini, pelat pendingin cair baterai masih dalam pola persaingan oligopoli. Pelat pendingin cair sering kali perlu diintegrasikan dengan sistem baterai. Lini produksi tidak standar dan produk sangat disesuaikan. Tidak mudah untuk beralih di antara berbagai proses. Pelanggan hilir akan memberikan prioritas kepada produsen dengan kemampuan desain pelat pendingin cair.
Tren Teknologi: Pendinginan Udara Mendominasi Saat Ini, Pangsa Pendinginan Cair Diperkirakan Meningkat dalam Jangka Menengah
Perbandingan Investasi Modal Antara Sistem Pendingin Udara dan Sistem Pendingin Cair
Perbandingan Konsumsi Energi Operasional Antara Pendinginan Udara dan Pendinginan Cair
Kontrol suhu penyimpanan energi terutama didasarkan pada pendinginan udara dan pendinginan cairan. Kami terutama membandingkan keduanya dari empat aspek: suhu paket baterai, konsumsi energi pengoperasian, risiko pelarian termal baterai, dan investasi aset tetap:
Suhu paket baterai: Di bawah suhu masuk yang sama dan kecepatan angin serta laju aliran yang ekstrem, suhu paket baterai berpendingin cairan adalah 30-40 derajat Celsius, sedangkan suhu paket baterai berpendingin udara adalah 37-45 derajat Celsius; pendinginan cairan memiliki keseragaman suhu yang lebih baik.
Konsumsi energi operasi: Menurut penelitian eksperimental, untuk mencapai suhu baterai rata-rata yang sama, pendinginan udara membutuhkan konsumsi energi 2-3 kali lebih banyak daripada pendinginan cair; suhu maksimum paket baterai dengan konsumsi daya yang sama, pendinginan udara 3-5 derajat Celsius lebih tinggi daripada pendinginan cair; pendinginan cair memiliki konsumsi daya yang lebih rendah.
Risiko pelarian termal baterai: Disebabkan oleh faktor-faktor seperti kapasitas panas spesifik udara dan koefisien perpindahan panas konveksi yang kecil, efisiensi perpindahan panas dari teknologi pendingin udara baterai rendah, pembangkitan panas baterai meningkat, yang akan mengakibatkan suhu baterai menjadi terlalu tinggi dan terdapat risiko pelarian termal; sistem pendingin cair dapat secara signifikan mengurangi risiko pelarian termal baterai.
Investasi aset tetap: Menurut data NREL, biaya investasi baterai saat ini untuk sistem penyimpanan energi baterai selama 4 jam adalah 1,900 RMB (300 USD) per kilowatt-jam. Sistem manajemen termal diperkirakan mencakup 2-4% dari biaya baterai. Sistem pendingin cair dapat lebih mudah memastikan bahwa baterai beroperasi pada suhu yang nyaman. Dibandingkan dengan sistem pendingin udara, sistem ini dapat memperpanjang masa pakai baterai hingga lebih dari 20%. Dalam hal siklus hidup keseluruhan, investasi pendinginan cair lebih sedikit.
Saat ini, pengendalian suhu penyimpanan energi terutama dilakukan dengan pendinginan udara, terutama karena alasan berikut:
1) Proyek penyimpanan energi saat ini memiliki persyaratan yang relatif rendah untuk efisiensi pendinginan: proyek dengan kepadatan daya yang relatif kecil dan kepadatan daya seperti stasiun pangkalan komunikasi dan stasiun listrik darat kecil menyumbang proporsi kapasitas terpasang yang relatif tinggi dalam industri, dan efisiensi pendinginan solusi pendingin udara dapat memenuhi standar keselamatan proyek;
2) Biaya peralatan pendingin udara lebih rendah daripada biaya pendinginan cair, dan proyek penyimpanan energi saat ini lebih sensitif terhadap biaya: nilai pendinginan udara dan pendinginan cair per GWh sekitar RMB 30 juta dan RMB 90 juta, di mana host pendingin cair sekitar RMB 50 juta. Karena proyek penyimpanan energi saat ini tidak ekonomis dalam beberapa skenario aplikasi, ditambah dengan biaya baterai yang terus meningkat saat ini, permintaan hilir sangat sensitif terhadap biaya pemasangan, sehingga mereka cenderung memilih solusi pendinginan udara berbiaya rendah.
Kami perkirakan proporsi pendinginan cair akan terus meningkat dalam jangka menengah, terutama karena pembangkitan panas dari proyek penyimpanan energi akan terus meningkat, dan efisiensi pendinginan dari pendinginan udara mungkin tidak dapat memenuhi kebutuhan pembuangan panas dari beberapa proyek: Dalam jangka menengah, kapasitas terpasang proyek penyimpanan energi dengan kapasitas baterai yang lebih besar dan kepadatan daya sistem yang lebih tinggi, seperti pembangkit listrik energi baru dan penyimpanan energi di luar jaringan, akan meningkat, dan persyaratan untuk kinerja regulasi puncak dan frekuensi penyimpanan daya akan meningkat, yang akan mendorong pembangkitan panas rata-rata proyek penyimpanan energi untuk meningkat. Pada saat itu, permintaan untuk pendinginan cair dengan efisiensi pendinginan yang lebih tinggi diperkirakan akan meningkat.
Selain itu, pilihan arah teknis terkait dengan lingkungan dan pembangkitan panas proyek. Misalnya, pendinginan udara di area bersuhu sangat tinggi akan memengaruhi efek pendinginan, dan pendinginan cair di area bersuhu sangat rendah akan berisiko menyebabkan lapisan es; pendinginan udara cukup untuk memenuhi kebutuhan proyek dengan pembangkitan panas lebih rendah, sedangkan pendinginan cair diperlukan untuk proyek dengan pembangkitan panas lebih tinggi; Oleh karena itu, dalam jangka menengah, meskipun proporsi pendinginan cair akan meningkat, kedua teknologi tersebut akan tetap memiliki skenario aplikasinya. Proyek penyimpanan energi yang baru dipasang kemungkinan akan memilih solusi pendinginan udara:
1) Terletak di daerah bersuhu sangat rendah dan kekurangan air;
2) Proyek pembangkit listrik darat kecil, rumah tangga, dan stasiun pangkalan komunikasi dengan pembangkitan panas rendah; solusi pendinginan cair kemungkinan besar akan dipilih: Terletak di area bersuhu sangat tinggi.
Pertumbuhan Cepat dalam Permintaan Penyimpanan Energi dan Penerapan Pendinginan Cair Memperluas Pasar Manajemen Termal
Skenario aplikasi penyimpanan energi melibatkan berbagai skenario daya seperti sisi catu daya, sisi jaringan, sisi pengguna, dan jaringan mikro terdistribusi. Keragaman skenario aplikasi menentukan diversifikasi teknologi penyimpanan energi. Di antaranya, teknologi penyimpanan energi elektrokimia yang diwakili oleh baterai lithium-ion, baterai natrium-ion, dan baterai aliran telah mencapai perkembangan pesat baik di dalam maupun luar negeri dalam beberapa tahun terakhir, dan skala aplikasi telah bergeser dari aplikasi demonstrasi tingkat megawatt ke aplikasi skala besar tingkat gigawatt. Kapasitas terpasang global penyimpanan energi elektrokimia diperkirakan sekitar 65GWh, dan dapat mencapai 1160GWh pada tahun 2030, yang 70% berasal dari sisi pembangkit listrik, yang merupakan sumber daya utama untuk mendukung instalasi penyimpanan energi elektrokimia.
Pasar kontrol suhu penyimpanan energi diperkirakan mencapai 16.5 miliar RMB pada tahun 2025: Menurut data yang diungkapkan pada tahun 2020, nilai kontrol suhu penyimpanan energi mencapai sekitar 3%-5% dari nilai seluruh sistem penyimpanan energi. Menurut kebijakan nasional tentang pengurangan biaya sistem penyimpanan energi, sistem penyimpanan energi yang terdiversifikasi akan dipromosikan secara kuat, dan nilai kontrol suhu penyimpanan energi diperkirakan akan terus meningkat. Menurut statistik GGII, volume pengiriman sistem penyimpanan energi listrik pada tahun 2021 adalah 29 GWh, peningkatan tahun-ke-tahun sebesar 341%. Pertumbuhan tinggi sistem penyimpanan energi elektrokimia mendorong perkembangan pesat kontrol suhu penyimpanan energi. Menurut perkiraan GGII, skala pasar kontrol suhu penyimpanan energi Tiongkok akan meningkat dari 4.66 miliar yuan menjadi 16.46 miliar yuan dari tahun 2022 hingga 2025, dengan CAGR sebesar 52.3%. Pendinginan cair, sebagai solusi teknis jangka menengah dan panjang, dapat secara bertahap meningkatkan penetrasi pasarnya. GGII memperkirakan bahwa pangsa pasar pendinginan cair akan mencapai sekitar 45% pada tahun 2025.
