1. 액체 냉각 솔루션은 침투를 가속화하여 에너지 저장 열 관리 시장을 확대합니다.
1.1 공기 냉각이 현재 에너지 저장 열 관리를 지배하고 액체 냉각이 미래 트렌드로 부상
에너지 저장을 위한 다양한 형태의 열 관리가 있으며, 공랭과 액체 냉각은 비교적 성숙되었습니다. 현재 주류를 이루는 열 관리 방법에는 공랭, 액체 냉각, 히트 파이프 냉각 및 상변화 냉각이 있습니다. 현재 공랭과 액체 냉각의 적용은 비교적 널리 퍼져 있는 반면, 히트 파이프 냉각과 상변화 냉각의 산업화 정도는 비교적 낮습니다. 그 중 상변화 냉각은 상변화 재료의 상변화를 이용하여 열을 흡수하는 냉각 방법입니다. 구조가 콤팩트하고, 접촉 열 저항이 낮으며, 냉각 효과가 좋다는 장점이 있습니다. 그러나 상변화 재료의 비용이 비교적 높고, 열 저장 및 방열 속도가 비교적 느립니다. 현재 에너지 저장 온도 제어 분야에서는 덜 사용됩니다. 히트 파이프 냉각은 파이프에 둘러싸인 냉각 매체의 상변화에 의존하여 열 교환을 달성합니다. 방열 효율, 안전성 및 신뢰성이 높지만 비용도 높습니다. 에너지 저장과 같은 대용량 배터리 시스템에서는 거의 사용되지 않습니다. 기술의 성숙도와 산업화 정도를 고려할 때, 중장기적으로는 공랭식과 액랭식이 여전히 에너지 저장 온도 제어의 주요 방법이 될 것으로 생각합니다.
| 에너지 저장 시스템을 위한 핵심 열 관리 방법 | |||||
| 항목 | 공기 냉각 | 액체 냉각 | 히트파이프 냉각 | 상변화 냉각 | |
| 수동 | 최근활동 | 콜드 엔드 에어 쿨링 | 콜드엔드 액체냉각 | 상변화물질 + 열전도성물질 | |
| 냉각 효율 | 중급 | 더 높은 | 더 높은 | 높음 | 높음 |
| 냉각 속도 | 중급 | 높음 | 높음 | 높음 | 더 높은 |
| 온도 강하 | 중급 | 더 높은 | 더 높은 | 높음 | 높음 |
| 온도차 | 더 높은 | 높음 | 높음 | 높음 | 높음 |
| 복잡성 | 중급 | 중급 | 중급 | 더 높은 | 중급 |
| 비용 | 높음 | 더 높은 | 더 높은 | 높음 | 더 높은 |
공기 냉각 시스템은 초기 비용이 낮고 안전하고 신뢰할 수 있으며, 현재 에너지 저장 온도 제어의 주요 형태로 사용됩니다. 공랭은 공기를 냉각 매체로 사용하고 대류 열 전달을 사용하여 배터리의 온도를 낮추는 냉각 방법입니다. 산업용 냉장, 통신 기지국, 데이터 센터와 같은 온도 제어 시나리오에서 널리 사용됩니다. 기술 성숙도와 신뢰성이 비교적 높습니다. 또한 공랭 시스템의 전체 구조는 비교적 간단하고 유지 관리가 쉽고 초기 투자 비용이 비교적 낮습니다. 비용과 신뢰성 측면에서의 이점을 고려할 때 공랭은 현재 에너지 저장 온도 제어 분야에서 가장 주류를 이루는 솔루션입니다.
공기 냉각 시스템은 방열 효율이 낮고, 온도차 제어가 어렵고, 설치 면적이 크며, 적용 범위가 비교적 제한적이다. 첫째, 공기 자체의 비열용량과 열전도도가 낮아 공랭 시스템의 방열 효율이 높지 않습니다. 대부분의 현재 에너지 저장 발전소의 온도 제어 요구 사항을 충족할 수 있지만 에너지 저장 프로젝트의 단일 단위 규모와 에너지 밀도가 지속적으로 개선됨에 따라 방열 효율 측면에서 공랭 시스템의 단점이 점차 드러날 것입니다. 또한 일반적인 공랭 시스템에서 공기는 항상 공기 입구에서 공기 출구로 단방향으로 흐르기 때문에 공기 입구와 출구에 위치한 배터리 사이에 큰 온도 차이가 발생하여 배터리의 일관성에 큰 영향을 미칩니다. 현재 스트링 에어컨과 같은 개선 솔루션이 있지만 온도 차이 제어에서 공랭의 단점을 근본적으로 해결하지는 못합니다. 마지막으로 공랭 시스템은 넓은 면적의 방열 채널을 배치해야 하며 이는 에너지 저장 발전소의 공간 활용에 상당한 영향을 미쳐 에너지 저장 용기의 규모와 에너지 밀도 개선을 제한합니다. 위와 같은 이유로 에너지 저장 분야에서 공기 냉각 시스템의 적용 범위는 일정한 한계를 갖습니다.
액체 냉각 시스템은 방열 성능이 뛰어나고 수명 주기 비용이 낮기 때문에 향후 개발 트렌드가 될 것으로 예상됩니다. 액체 냉각은 물과 에틸렌 글리콜과 같은 액체를 매체로 사용하여 열 대류를 통해 배터리의 온도를 낮추는 냉각 방법입니다. 공기 냉각과 비교할 때 액체 냉각 시스템의 구조는 더 복잡하고 컴팩트하며 넓은 면적의 방열 채널을 배치할 필요가 없으며 비교적 작은 면적을 차지합니다. 동시에 냉각수의 열전달 계수와 비열 용량이 더 높고 고도 및 기압과 같은 요인의 영향을 받지 않기 때문에 액체 냉각 시스템은 공기 냉각 시스템보다 방열 용량이 강하고 대규모 및 고에너지 밀도 에너지 저장 프로젝트의 개발 추세에 더 잘 적응할 수 있습니다. 비용 관점에서 관련 연구에 따르면 동일한 냉각 효과에서 액체 냉각 시스템의 에너지 소비는 일반적으로 공기 냉각 시스템보다 훨씬 낮습니다. 따라서 액체 냉각 시스템의 초기 투자 비용은 높지만 에너지 저장 시스템의 전체 수명 주기에 걸친 종합 비용은 공기 냉각 시스템보다 낮을 수 있습니다. 요약하자면, 일부 시나리오에서는 액체 냉각이 점차 공기 냉각을 대체하여 에너지 저장 온도 제어의 주류가 될 것으로 예상됩니다.
동일한 에너지 소비량에서 액체 냉각 시스템은 공기 냉각에 비해 리튬 배터리 모듈에 대한 우수한 냉각 효과를 보여줍니다.
액체 냉각 시스템은 여전히 신뢰성 및 기타 측면에서 몇 가지 과제에 직면해 있습니다. 이전에는 액체 냉각이 에너지 저장 온도 제어 분야에서 비교적 드물게 사용되었으며, 기술적 성숙도는 여전히 공랭식보다 다소 뒤떨어져 있었으며, 특히 운영 안정성과 신뢰성 측면에서 그러했습니다. 구체적으로 액체 냉각 시스템의 파이프라인은 부식 및 침전되기 쉽고, 이로 인해 냉각수가 막히거나 누출될 수 있으며, 물, 에틸렌 글리콜, 실리콘 오일과 같은 일반적인 냉각수는 배터리를 손상시키거나 시스템에 단락을 일으켜 에너지 저장 발전소의 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 또한 에너지 저장 시스템의 설계 수명은 일반적으로 15년이지만 액체 냉각 시스템 내부의 펌프 및 밸브의 수명은 종종 약 7년입니다. 두 가지 사이에는 어느 정도 불일치가 있으므로 에너지 저장 프로젝트를 운영하는 동안 액체 냉각 시스템을 유지 관리하거나 시스템 구성 요소를 정지하여 교체해야 할 가능성이 매우 높으며, 이는 프로젝트의 경제적 타당성에 영향을 미칩니다. 물론, 액체 냉각 기술의 발전으로 이러한 문제는 차례로 해결될 것으로 기대되며, 전반적으로 액체 냉각은 여전히 에너지 저장 온도 제어의 미래 개발 추세가 될 것입니다.
1.2 에너지 저장 열 관리 시장이 급속한 성장을 향해 나아가다
액체 냉각 솔루션의 보급이 가속화되고 있으며, 에너지 저장 온도 제어의 단위 가치는 계속해서 증가할 것으로 예상됩니다. 요약하자면, 냉장 성능과 전체 수명 주기 비용의 관점에서 볼 때, 현재 액체 냉각 시스템의 이점은 점차 나타나기 시작했습니다. 2021년 주요 배터리 제조업체와 에너지 저장 시스템 통합업체가 출시한 신제품을 보면, 액체 냉각이 주류 온도 제어 솔루션이 되었습니다. 에너지 저장 시스템에서 액체 냉각의 적용 비율은 2025년부터 급격히 증가할 것으로 예상합니다. 현재 액체 냉각 시스템의 단가는 공랭 시스템의 약 2~3배입니다. 따라서 액체 냉각의 급속한 침투로 에너지 저장 온도 제어 시스템의 전체 단위 가치는 상승 추세를 보일 것으로 예상됩니다.
| 액체 냉각이 선도적인 에너지 저장 배터리/시스템 통합업체의 신제품에서 주류 솔루션으로 부상 | ||
| 2023 | 2024 | |
| CATL | TÜV SÜD 인증을 받은 최초의 액체 냉각 에너지 저장 제품인 EnerOne을 출시했습니다. | EnerOne은 배치 단위로 납품되었으며, 액체 냉각식 옥외 조립식 객실 시스템인 EnerC가 출시되었습니다. |
| BYD | 28제곱미터의 면적과 16.66MWh의 용량을 갖춘 최초의 액체 냉각 에너지 저장 제품인 Cube 2.8을 출시했습니다. | 블레이드형 배터리의 업그레이드 버전인 Cube 28이 개발 중이며, 40피트 컨테이너에 해당하는 용량은 6MWh를 넘을 것으로 예상된다. |
| 비전에너지 | 에너지 저장 제품은 기본적으로 공기 냉각 솔루션을 채택합니다. | 배터리 수명이 20% 증가하고 에너지 소비량이 20% 감소한 최초의 액체 냉각 스마트 에너지 저장 제품을 출시했습니다. |
| 선그로우 파워 | 에너지 저장 보충 비용을 줄이고 LCOS를 낮추기 위해 새로운 액체 냉각 에너지 저장 시스템을 출시합니다. | |
| 스마트프로펠 에너지 | SPP1 출시 (372Kwh+200Kw) 액체 냉각 에너지 저장 시스템에너지 밀도는 +80%, 사용 수명은 +20% 증가합니다. | |
| CHINT 신에너지 | 주로 전력 공급 측면을 타겟으로 한 TELOGY Camelback 1500V 액체 냉각 에너지 저장 시스템을 출시했습니다. | |
| 클루전자 | 이전 버전과 호환되는 30MWh 2.5CP 통합형 액체 냉각 에너지 저장 시스템 E1을 출시했습니다. | |
에너지 저장 온도 제어 볼륨과 가격이 상승하고 있으며, 글로벌 시장 공간은 13년에 2025억 위안을 초과할 것으로 예상됩니다. 위에서 계산한 바와 같이, 글로벌 신규 에너지 저장 설치 용량은 300년에 2025GWh를 초과할 것으로 예상되며, 리튬 배터리 에너지 저장의 비중은 최근 몇 년 동안 약 95%로 유지될 것으로 예상됩니다. 이를 바탕으로 액체 냉각 시스템의 침투율이 10년 약 2021%에서 40년 약 2025%로 증가하고, 2025년 에너지 저장 공랭/액랭 시스템의 출하량이 각각 175/117GWh에 도달할 것으로 가정합니다. 현재 공랭/액랭 시스템의 단위 가치는 약 30만 위안/90만 위안/GWh입니다. 만약 두 회사가 앞으로 연간 약 3%/5%의 하락세를 유지한다면, 글로벌 에너지 저장 온도 조절 시장 규모는 13년에 2025억 위안을 돌파할 것으로 예상되며, 전체 단위 가치는 36년에 45만 위안/GWh에서 2025만 위안/GWh로 증가할 것입니다. 이 산업은 "양과 가격 증가"를 모두 달성할 것으로 예상됩니다.
| 글로벌 에너지 저장 열 관리 시장 공간 분석 | |||||||
| 단위 | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | 2024 | 2025E | |
| 전 세계 신에너지 저장 설비 용량 | GWh | 10.8 | 29.30 | 91.30 | 140.30 | 207.80 | 306.90 |
| 리튬 배터리 에너지 저장 공유 | % | 95% | 95% | 95% | 95% | 95% | 95% |
| 글로벌 신규 리튬 배터리 에너지 저장 설치 용량 | 그우 | 10.2 | 27.8 | 86.7 | 133.3 | 197.4 | 291.6 |
| 공기 냉각 시스템 공유 | % | 95 % 9.7 | 90% | 85% | 80% | 70% | 60% |
| 공기 냉각 시스템 운송 | GWh | 0.3 | 25.1 | 73.7 | 106.7 | 138.2 | 175 |
| 공기 냉각 시스템 단위 값 | 10억 위안/GWh | 2.9 | 0.3 | ol29 | 0.28 | 0.27 | 0.27 |
| 공기 냉각 시스템 시장 규모 | 10억 위안 | 5 | 750% | 21.5 | 30.1 | 37.8 | 46.5 |
| 액체 냉각 시스템 공유 | % | 0.5 | 10% | 15% | 20% | 30% | 40% |
| 액체 냉각 시스템 운송 | 그우 | 0.9 | 2.8 | 1300% | 26.7 | 59.2 | 116.6 |
| 액체 냉각 시스템 단위 값 | 10억 위안/GWh | 0.5 | 0.9 | 0.86 | 0.81 | 0.77 | 0.73 |
| 액체 냉각 시스템 시장 규모 | 10억 위안 | 0.33 | 2.5 | 11.1 | 21.7 | 45.7 | 85.5 |
| 에너지 저장 온도 제어 장치 값 | 10억 위안/GWh | 3.4 | 0.36 | 0.38 | 0.39 | 0.42 | 0.45 |
| 에너지 저장 온도 제어 시장 규모 | 10억 위안 | 10 | 32.6 | 51.8 | 83.5 | 132 | |
| 성장률 | % | 197% | 225% | 59% | 61% | 58% | |
2. 에너지 저장 열 관리에 유리한 시장 환경: 선두 주자가 우위를 점함
2.1 열 관리: 유리한 경쟁 환경을 갖춘 에너지 저장 가치 사슬의 틈새 시장이지만 핵심 세그먼트
에너지 저장 온도 제어 시스템은 가치 비중은 낮지만 매우 중요하며, 그에 따른 비용 절감 압력은 비교적 작습니다. 다른 새로운 에너지 산업과 마찬가지로 지속적인 비용 절감은 에너지 저장 수요에 대한 공간을 여는 데 중요한 전제 조건입니다. 배터리가 에너지 저장 시스템 비용의 약 60%를 차지한다는 점을 고려할 때 배터리는 앞으로 에너지 저장 시스템 비용을 줄이는 데 중요한 고리가 될 것으로 예상됩니다. BNEF의 예측에 따르면 299시간 발전소 수준 에너지 저장의 벤치마크 비용은 2020년의 kWh당 167달러에서 2030년에는 70달러로 떨어질 것이며, 배터리가 비용 절감에 기여하는 비율은 3% 이상에 도달할 것입니다. 이에 비해 온도 제어는 에너지 저장 시스템 전체 비용의 약 5%-XNUMX%에 불과하며 시스템의 전반적인 안전성과 안정성에 중요한 역할을 합니다. 따라서 에너지 저장 통합자 또는 프로젝트 소유자는 단순히 비용을 줄이는 것보다 고품질의 안정적인 성능 온도 제어 솔루션을 선택할 가능성이 더 높다고 생각합니다. 에너지 저장 온도 제어가 직면한 비용 절감 압력은 앞으로 비교적 완화될 것으로 예상됩니다.
에너지 저장 온도 제어 시스템의 제어 정확성과 운영 신뢰성에 대한 요구사항은 일반 시민 및 산업용 냉장 분야보다 상당히 높으며, 업계에는 높은 기술 장벽이 존재합니다. 앞서 언급했듯이 온도 제어 시스템은 에너지 저장 프로젝트의 안전하고 효율적인 운영을 위한 중요한 보장이므로 제어 정확도와 운영 신뢰성 측면에서 비교적 엄격한 요구 사항이 있습니다. 공기 냉각 솔루션을 예로 들면, 일반적인 민간 에어컨과 비교할 때 공기 냉각 시스템에 사용되는 정밀 에어컨은 공기 순환, 방열 효율, 안정성, 사용 수명, 신뢰성 등의 측면에서 그에 따라 업그레이드해야 합니다. 액체 냉각 솔루션의 경우 냉각수 누출과 같은 문제를 피하면서 방열 효과를 보장하는 방법도 큰 기술적 어려움입니다. 따라서 일반적인 민간 에어컨 회사의 경우 에너지 저장 온도 제어 분야로 넘어가기가 쉽지 않으며 업계에는 일정한 기술적 장벽이 있습니다.
| 정밀 에어컨과 주거용 에어컨의 비교 | ||
| 하이라이트 | 정밀 에어컨 | 주거용 에어컨 |
| 응용 분야 | 장비 작업 환경에 초점을 맞추어, 장비의 안정적인 작동을 보호하고, 효율성을 높이며, 운영 비용을 절감하는 것이 목표입니다. | 신체적 정신적 건강을 보호하고, 업무 효율성과 삶의 질을 향상시키는 생활 환경입니다. |
| 공기 순환 | 필요한 공간 환경 매개변수는 매우 균일하며, 단위 시간당 공기 순환 횟수가 많습니다. | 공간 전체의 균일성이 높지 않고, 사이클의 수가 적습니다. |
| 열 관리 | 열 관리에 초점을 맞춰 설계한 결과, 현열비가 높고 엔탈피 차이 특성이 작았습니다. | 습부하율이 크고, 현열비가 낮고 엔탈피 차이가 큰 특성을 지닌 설계이다. |
| 열 안정성 | 온도 변동 ≤±1℃ | 일반적으로 +3℃~5℃로 조절됩니다. |
| 습도관리 | 환경에서는 습도 정확도에 대한 요구 사항이 높아 습도를 ±5%로 설정해야 합니다. | 위생 및 편안함 요구 사항에 따라 40%~65%RH로 조절되며 범위가 넓습니다. |
| 운영 환경 | 작동 환경 : -40℃~+45℃ 작업 모드 : “24시간×7일” 연속 작동 | 작동 환경: -5℃~+45℃ 작업 모드: "8시간 X7일" 간헐적 작동. |
| 설계 수명 | 더 길게 | 짧은 |
| 신뢰성 | 무인작업 및 높은 신뢰성 요구사항을 충족합니다. | 상대적으로 낮은 신뢰성. |
에너지 저장 온도 제어 시스템은 높은 수준의 사용자 정의가 필요하며, 충분한 프로젝트 경험과 고객 관계 축적이 필요합니다. 선도적인 제조업체는 강력한 선점자 이점을 가지고 있습니다. 에너지 저장은 전력 시스템에서 널리 사용됩니다. 다양한 시나리오에서 에너지 저장 시스템에 대한 요구 사항은 종종 상당히 다릅니다. 유사한 적용 시나리오에서도 다양한 에너지 저장 시스템 통합자의 기술 솔루션은 다를 수 있습니다. 따라서 에너지 저장 온도 제어 시스템은 표준화된 제품이 아니라 일반적으로 다양한 프로젝트의 특정 요구 사항이나 다양한 제조업체의 기술 솔루션에 따라 사용자 정의해야 합니다. 공랭식이든 액체 냉각식이든 사용되는 압축기, 팬, 파이프라인, 펌프 및 밸브는 대부분 표준화된 장치입니다. 에너지 저장 온도 제어 제조업체의 핵심 경쟁력은 전체 시스템의 설계 및 통합 역량에 있으며, 이들과 하류 배터리 또는 통합자 고객 간에는 강력한 유대감이 있다고 생각합니다. 한편, 에너지 저장 온도 제어 제조업체는 제품/솔루션 설계 단계에서 고객과 심층적인 커뮤니케이션을 유지하여 고객 요구 사항을 완전히 이해해야 합니다. 반면, 에너지 저장 시스템 통합자는 장기 협력 관계를 형성하고 실제 프로젝트를 통해 제품 신뢰성이 검증된 온도 제어 제조업체에 더 기울어집니다. 따라서 기술 축적과 고객 관계의 관점에서 일찍 시작하고 풍부한 프로젝트 경험을 가진 선도적인 에너지 저장 온도 제어 제조업체는 강력한 선점자 이점을 가질 것입니다.
SmartPropel 에너지 에너지 저장 온도 제어 제품
심천 SmartPropel 에너지 시스템 주식회사는 수년간의 기술 축적을 바탕으로 강력한 R&D 역량과 대규모 생산 능력을 보유하고 있습니다. 에너지 저장 분야의 고객을 위해 관련 액체 냉각 및 공기 냉각 제품을 매치했습니다. 앞으로 정밀한 온도 제어, 높은 신뢰성, 높은 안전성, 온도 균일성과 같은 포괄적인 이점을 통해 에너지 저장 온도 제어 제품 시장을 더욱 확대할 것입니다.
