Rozwijający się rynek systemów zarządzania temperaturą magazynowania energii chłodzonych powietrzem/cieczą

1. Rozwiązania chłodzenia cieczą przyspieszają penetrację, rozszerzając rynek zarządzania termicznego magazynowania energii

1.1 Chłodzenie powietrzem dominuje w obecnym zarządzaniu temperaturą magazynowania energii, chłodzenie cieczą wyłania się jako trend przyszłości

Istnieją różne formy zarządzania termicznego w celu magazynowania energii, a chłodzenie powietrzem i chłodzenie cieczą są stosunkowo dojrzałe. Obecne główne metody zarządzania termicznego obejmują chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą, chłodzenie rurą cieplną i chłodzenie z przemianą fazową. Obecnie zastosowanie chłodzenia powietrzem i chłodzenie cieczą jest stosunkowo powszechne, podczas gdy stopień uprzemysłowienia chłodzenia rurą cieplną i chłodzenia z przemianą fazową jest stosunkowo niski. Spośród nich chłodzenie z przemianą fazową jest metodą chłodzenia, która wykorzystuje zmianę fazy materiałów z przemianą fazową do pochłaniania ciepła. Ma zalety zwartej struktury, niskiego oporu cieplnego styku i dobrego efektu chłodzenia. Jednak koszt materiałów z przemianą fazową jest stosunkowo wysoki, a magazynowanie ciepła i prędkość rozpraszania ciepła są stosunkowo wolne. Obecnie jest mniej stosowane w dziedzinie kontroli temperatury magazynowania energii. Chłodzenie rurą cieplną opiera się na zmianie fazy medium chłodzącego zamkniętego w rurze w celu osiągnięcia wymiany ciepła. Ma zalety wysokiej wydajności rozpraszania ciepła, bezpieczeństwa i niezawodności, ale jest również wysokie. Jest rzadko stosowane w systemach akumulatorów o dużej pojemności, takich jak magazynowanie energii. Biorąc pod uwagę dojrzałość technologii i stopień industrializacji, uważamy, że chłodzenie powietrzem i chłodzenie cieczą nadal będzie główną formą kontroli temperatury magazynowania energii w średniej i długiej perspektywie.

Kluczowe metody zarządzania ciepłem w systemach magazynowania energii
Pozycja	chłodzenie powietrzem	Chłodzenie cieczy	Chłodzenie rurką cieplną		Chłodzenie ze zmianą fazy
	Pasywny	Aktywna	Chłodzenie powietrzem na zimnym końcu	Chłodzenie cieczą na zimno	Materiał zmieniający fazę + materiał przewodzący ciepło
Wydajność chłodzenia	Średni	Wyższy	Wyższy	Wysoki	Wysoki
Prędkość chłodzenia	Średni	Wysoki	Wysoki	Wysoki	Wyższy
Spadek temperatury	Średni	Wyższy	Wyższy	Wysoki	Wysoki
Różnica temperatur	Wyższy	Niski	Niski	Niski	Niski
Złożoność	Średni	Średni	Średni	Wyższy	Średni
Koszty:	Niski	Wyższy	Wyższy	Wysoki	Wyższy

System chłodzenia powietrzem charakteryzuje się niskimi kosztami początkowymi, jest bezpieczny i niezawodny. Obecnie stanowi główną formę kontroli temperatury magazynowania energii. Chłodzenie powietrzem to metoda chłodzenia, która wykorzystuje powietrze jako medium chłodzące i wykorzystuje konwekcyjny transfer ciepła w celu obniżenia temperatury akumulatora. Jest szeroko stosowana w scenariuszach kontroli temperatury, takich jak chłodnictwo przemysłowe, stacje bazowe komunikacyjne i centra danych. Dojrzałość technologii i niezawodność są stosunkowo wysokie. Ponadto ogólna struktura systemu chłodzenia powietrzem jest stosunkowo prosta i łatwa w utrzymaniu, a początkowy koszt inwestycji jest stosunkowo niski. Biorąc pod uwagę zalety w zakresie kosztów i niezawodności, chłodzenie powietrzem jest obecnie najpopularniejszym rozwiązaniem w dziedzinie kontroli temperatury magazynowania energii.

Układ chłodzenia powietrzem charakteryzuje się niską wydajnością odprowadzania ciepła, słabą kontrolą różnicy temperatur i dużą powierzchnią, a zakres jego zastosowań jest stosunkowo ograniczony. Przede wszystkim, ze względu na niską pojemność cieplną i przewodnictwo cieplne samego powietrza, wydajność odprowadzania ciepła układu chłodzenia powietrznego nie jest wysoka. Chociaż może on spełniać wymagania kontroli temperatury większości obecnych elektrowni magazynujących energię, wraz z ciągłym ulepszaniem skali pojedynczej jednostki i gęstości energii projektów magazynowania energii, niedociągnięcia układu chłodzenia powietrznego w zakresie wydajności odprowadzania ciepła będą stopniowo stawać się widoczne. Ponadto w typowych systemach chłodzenia powietrznego powietrze zawsze przepływa jednokierunkowo od wlotu powietrza do wylotu powietrza, co spowoduje dużą różnicę temperatur między bateriami znajdującymi się przy wlocie i wylocie powietrza, co będzie miało duży wpływ na spójność baterii. Chociaż obecnie istnieją rozwiązania udoskonalające, takie jak klimatyzatory szeregowe, nie rozwiązuje to zasadniczo wad chłodzenia powietrznego w zakresie kontroli różnicy temperatur. Wreszcie, układ chłodzenia powietrznego wymaga rozmieszczenia dużej powierzchni kanałów odprowadzania ciepła, co znacząco wpłynie na wykorzystanie przestrzeni elektrowni magazynującej energię, ograniczając w ten sposób skalę pojemnika magazynującego energię i poprawiając gęstość energii. Z powyższych względów zakres stosowania układów chłodzenia powietrznego w dziedzinie magazynowania energii elektrycznej podlega pewnym ograniczeniom.

Systemy chłodzenia cieczą charakteryzują się wysoką zdolnością odprowadzania ciepła i niskimi kosztami cyklu życia, dlatego przewiduje się, że staną się przyszłym trendem rozwojowym. Chłodzenie cieczą to metoda chłodzenia, która wykorzystuje ciecze, takie jak woda i glikol etylenowy, jako medium do obniżania temperatury akumulatora poprzez konwekcję ciepła. W porównaniu z chłodzeniem powietrzem struktura układu chłodzenia cieczą jest bardziej złożona i zwarta, nie wymaga rozmieszczenia dużej powierzchni kanałów odprowadzania ciepła i zajmuje stosunkowo niewielką powierzchnię. Jednocześnie, ponieważ współczynnik przenikania ciepła i ciepło właściwe chłodziwa są wyższe i nie są zależne od takich czynników, jak wysokość i ciśnienie powietrza, układ chłodzenia cieczą ma większą zdolność odprowadzania ciepła niż układ chłodzenia powietrzem i jest bardziej dostosowany do trendu rozwoju projektów magazynowania energii na dużą skalę i o wysokiej gęstości energii. Z perspektywy kosztów, zgodnie z odpowiednimi badaniami, przy tym samym efekcie chłodzenia, zużycie energii układu chłodzenia cieczą jest zwykle znacznie niższe niż układu chłodzenia powietrzem. Dlatego, chociaż początkowy koszt inwestycji układu chłodzenia cieczą jest wysoki, jego całkowity koszt w całym cyklu życia układu magazynowania energii może być niższy niż w przypadku układu chłodzenia powietrzem. Podsumowując, uważamy, że w niektórych scenariuszach chłodzenie cieczą stopniowo zastąpi chłodzenie powietrzem i stanie się podstawową formą kontroli temperatury magazynowania energii.

Przy takim samym zużyciu energii, system chłodzenia cieczą wykazuje lepszy efekt chłodzenia modułów baterii litowych w porównaniu do chłodzenia powietrzem

Systemy chłodzenia cieczą wciąż borykają się z pewnymi wyzwaniami związanymi z niezawodnością i innymi aspektami. Wcześniej chłodzenie cieczą było stosunkowo rzadko stosowane w dziedzinie kontroli temperatury magazynowania energii, a dojrzałość techniczna nadal nieco odstawała od chłodzenia powietrzem, zwłaszcza pod względem stabilności operacyjnej i niezawodności. W szczególności rurociągi w układzie chłodzenia cieczą są podatne na korozję i osadzanie, co może powodować zatkanie lub wyciek chłodziwa, podczas gdy powszechne chłodziwa, takie jak woda, glikol etylenowy i olej silikonowy, mogą uszkodzić akumulator lub spowodować zwarcie w układzie, co prowadzi do zagrożeń bezpieczeństwa w elektrowniach magazynujących energię. Ponadto projektowana żywotność układu magazynowania energii wynosi zwykle 15 lat, ale żywotność pomp i zaworów wewnątrz układu chłodzenia cieczą wynosi często około 7 lat. Istnieje pewna niedopasowanie między tymi dwoma, więc podczas eksploatacji projektu magazynowania energii jest bardzo prawdopodobne, że układ chłodzenia cieczą będzie musiał zostać konserwowany lub elementy systemu będą musiały zostać wymienione przez wyłączenie, co wpłynie na ekonomiczną wykonalność projektu. Oczywiście uważamy, że wraz z postępem technologii chłodzenia cieczą, problemy te będą stopniowo rozwiązywane, a chłodzenie cieczą będzie nadal przyszłym trendem rozwojowym w zakresie kontroli temperatury magazynowania energii.

1.2 Rynek zarządzania ciepłem w magazynach energii gotowy na szybki wzrost

Rozwiązania chłodzenia cieczą zyskują coraz większą popularność, a wartość jednostkowa kontroli temperatury magazynowanej energii będzie prawdopodobnie nadal rosła. Podsumowując, z perspektywy wydajności chłodniczej i pełnego cyklu życia, zalety obecnego systemu chłodzenia cieczą stopniowo zaczęły się ujawniać. Sądząc po nowych produktach wprowadzonych na rynek przez głównych producentów akumulatorów i integratorów systemów magazynowania energii w 2021 r., chłodzenie cieczą stało się głównym rozwiązaniem kontroli temperatury. Oczekujemy, że wskaźnik zastosowania chłodzenia cieczą w systemach magazynowania energii gwałtownie wzrośnie od 2025 r. Obecnie cena jednostkowa systemu chłodzenia cieczą jest około 2-3 razy wyższa niż cena systemu chłodzenia powietrzem. Dlatego też, wraz z przyspieszoną penetracją chłodzenia cieczą, oczekuje się, że ogólna wartość jednostkowa systemu kontroli temperatury magazynowania energii będzie wykazywać tendencję wzrostową.

Chłodzenie cieczą staje się głównym rozwiązaniem w nowych produktach wiodących integratorów systemów/baterii magazynujących energię
	2023	2024
KATL	Wprowadzono na rynek pierwszy chłodzony cieczą system magazynowania energii EnerOne, który uzyskał certyfikat TÜV SÜD.	EnerOne dostarczano partiami, a następnie wprowadzono na rynek system prefabrykowanych kabin chłodzonych cieczą na zewnątrz EnerC.
BYD	Wprowadzono na rynek pierwszy chłodzony cieczą magazyn energii Cube 28, który zajmuje powierzchnię 16.66 metrów kwadratowych i ma pojemność 2.8 MWh.	Udoskonalona wersja akumulatora łopatkowego, Cube 28, jest w trakcie opracowywania, a jej pojemność odpowiadająca pojemności 40-stopowego kontenera przekroczy 6 MWh.
Wyobraź sobie energię	Produkty do magazynowania energii zasadniczo wykorzystują rozwiązanie chłodzenia powietrzem	Wprowadzono na rynek pierwszy chłodzony cieczą inteligentny system magazynowania energii, charakteryzujący się żywotnością baterii zwiększoną o 20% i zużyciem energii mniejszym o 20%.
Moc Sungrow		Wprowadzenie na rynek nowego, chłodzonego cieczą systemu magazynowania energii w celu obniżenia kosztów uzupełniania magazynowania energii i obniżenia LCOS.
Energia SmartPropel		Uruchomiono SPP1 (372Kwh+200Kw) chłodzony cieczą system magazynowania energii, o gęstości energii +80% i żywotności +20%.
CHINT Nowa Energia		Wprowadzono na rynek chłodzony cieczą system magazynowania energii TELOGY Camelback 1500V, którego głównym obszarem zastosowań jest zasilanie.
Elektronika Chmura		Wprowadzono na rynek zintegrowany, chłodzony cieczą system magazynowania energii E30, 2.5 MWh 1CP, kompatybilny wstecz.

Wolumen i cena kontroli temperatury magazynowania energii rosną, a globalna przestrzeń rynkowa ma przekroczyć 13 miliardów RMB w 2025 r. Zgodnie z powyższymi obliczeniami oczekuje się, że globalna nowa zainstalowana pojemność magazynowania energii przekroczy 300 GWh w 2025 r., a udział magazynowania energii w akumulatorach litowych utrzyma się na poziomie około 95% w ostatnich latach. Na tej podstawie zakładamy, że wskaźnik penetracji systemów chłodzenia cieczą wzrośnie z około 10% w 2021 r. do około 40% w 2025 r., a wolumen dostaw systemów chłodzenia powietrzem/chłodzenia cieczą do magazynowania energii w 2025 r. osiągnie odpowiednio 175/117 GWh. Obecnie wartość jednostkowa systemów chłodzenia powietrzem/chłodzenia cieczą wynosi około 30 milionów RMB/90 milionów RMB/GWh. Jeśli oba te czynniki utrzymają roczny spadek na poziomie około 3%/5% w przyszłości, oczekuje się, że globalny rynek kontroli temperatury magazynowania energii przekroczy 13 miliardów RMB w 2025 r., a całkowita wartość jednostkowa wzrośnie z 36 milionów RMB/GWh do 45 milionów RMB/GWh w 2025 r. Oczekuje się, że branża osiągnie wzrost „zarówno ilościowy, jak i cenowy”.

Analiza rynku globalnego zarządzania temperaturą magazynowania energii
	Jednostka	2020	2021	2022	2023	2024	2025E
Globalna nowa zainstalowana moc magazynowania energii	GWh	10.8	29.30	91.30	140.30	207.80	306.90
Udział w magazynowaniu energii w akumulatorach litowych	%	95%	95%	95%	95%	95%	95%
Globalna nowa zainstalowana moc magazynowania energii w bateriach litowych	Gwh	10.2	27.8	86.7	133.3	197.4	291.6
Udostępnij układ chłodzenia powietrzem	%	95% 9.7	90%	85%	80%	70%	60%
Wysyłki układów chłodzenia powietrzem	GWh	0.3	25.1	73.7	106.7	138.2	175
Wartość jednostkowa układu chłodzenia powietrzem	Miliardy RMB/GWh	2.9	0.3	ol29	0.28	0.27	0.27
Wielkość rynku układów chłodzenia powietrzem	Miliardy RMB	5	750%	21.5	30.1	37.8	46.5
Udostępnij układ chłodzenia cieczą	%	0.5	10%	15%	20%	30%	40%
Wysyłki układów chłodzenia cieczą	Gwh	0.9	2.8	1300%	26.7	59.2	116.6
Wartość jednostkowa układu chłodzenia cieczą	Miliardy RMB/GWh	0.5	0.9	0.86	0.81	0.77	0.73
Wielkość rynku układów chłodzenia cieczą	Miliardy RMB	0.33	2.5	11.1	21.7	45.7	85.5
Wartość jednostki sterującej temperaturą magazynowania energii	Miliardy RMB/GWh	3.4	0.36	0.38	0.39	0.42	0.45
Wielkość rynku kontroli temperatury magazynowania energii	Miliardy RMB		10	32.6	51.8	83.5	132
Tempo wzrostu	%		197%	225%	59%	61%	58%

2. Sprzyjający krajobraz rynkowy dla zarządzania termicznego magazynowania energii: wiodący gracze zyskują przewagę

2.1 Zarządzanie ciepłem: niszowy, ale kluczowy segment w łańcuchu wartości magazynowania energii z korzystnym krajobrazem konkurencyjnym

Układ sterowania temperaturą magazynowania energii ma niewielki udział w wartości, ale jest niezwykle ważny, a wynikająca z niego presja na redukcję kosztów jest stosunkowo niewielka. Podobnie jak w przypadku innych nowych branż energetycznych, ciągła redukcja kosztów jest ważnym warunkiem wstępnym otwarcia przestrzeni dla popytu na magazynowanie energii. Biorąc pod uwagę, że baterie stanowią około 60% kosztów systemów magazynowania energii, oczekuje się, że baterie staną się kluczowym ogniwem w redukcji kosztów systemów magazynowania energii w przyszłości. Zgodnie z prognozą BNEF, koszt referencyjny czterogodzinnego magazynowania energii na poziomie elektrowni spadnie z 299 USD/kWh w 2020 r. do 167 USD w 2030 r., a udział baterii w obniżeniu kosztów osiągnie ponad 70%. Dla porównania, kontrola temperatury stanowi tylko około 3%-5% całkowitego kosztu systemów magazynowania energii i odgrywa kluczową rolę w ogólnym bezpieczeństwie i niezawodności systemu. Dlatego uważamy, że integratorzy magazynowania energii lub właściciele projektów są bardziej skłonni wybierać wysokiej jakości, stabilne rozwiązania kontroli temperatury, niż po prostu obniżać koszty. Oczekuje się, że presja na redukcję kosztów, z jaką mierzy się kontrola temperatury magazynowania energii, zostanie stosunkowo złagodzona w przyszłości.

Wymagania dotyczące dokładności sterowania i niezawodności działania systemów kontroli temperatury magazynów energii są znacznie wyższe niż w przypadku ogólnego chłodnictwa cywilnego i przemysłowego. W branży tej występują ponadto silne bariery techniczne. Jak wspomniano wcześniej, system kontroli temperatury jest ważną gwarancją bezpiecznej i wydajnej pracy projektów magazynowania energii, dlatego też istnieją stosunkowo rygorystyczne wymagania dotyczące dokładności sterowania i niezawodności operacyjnej. Biorąc za przykład rozwiązanie chłodzenia powietrza, w porównaniu ze zwykłymi klimatyzatorami cywilnymi, precyzyjne klimatyzatory stosowane w systemie chłodzenia powietrza muszą być odpowiednio modernizowane pod względem cyrkulacji powietrza, wydajności rozpraszania ciepła, stabilności, żywotności, niezawodności itp. W przypadku rozwiązań chłodzenia cieczą, jak zapewnić efekt rozpraszania ciepła, unikając jednocześnie problemów, takich jak wyciek chłodziwa, jest również wielką trudnością techniczną. Dlatego dla ogólnych firm zajmujących się klimatyzacją cywilną nie jest łatwo przejść na pole kontroli temperatury magazynowania energii, a w branży występują pewne bariery techniczne.

Porównanie klimatyzacji precyzyjnej i klimatyzacji mieszkaniowej
Projekt	Klimatyzacja precyzyjna	Klimatyzacja mieszkaniowa
Obszar zastosowań	Skupiając się na środowisku pracy sprzętu, celem jest ochrona jego niezawodnego działania, zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów operacyjnych.	Środowisko życia służące ochronie zdrowia fizycznego i psychicznego, poprawie wydajności pracy i jakości życia.
Cyrkulacja powietrza	Wymagane parametry środowiska kosmicznego są wysoce jednorodne, a liczba cyrkulacji powietrza w jednostce czasu jest duża.	Jednorodność całej przestrzeni nie jest duża, a liczba cykli jest niewielka.
Zarządzania temperaturą	Koncentrując się na zarządzaniu ciepłem, projekt charakteryzuje się wysokim współczynnikiem ciepła jawnego i małą różnicą entalpii.	Współczynnik obciążenia mokrego jest duży, a konstrukcja charakteryzuje się niskim współczynnikiem ciepła jawnego i dużą różnicą entalpii.
Stabilność termiczna	Wahania temperatury ≤±1℃	Zwykle kontrolowana temperatura wynosi +3℃~5℃.
Zarządzanie wilgocią	Środowisko ma wysokie wymagania dotyczące dokładności pomiaru wilgotności, wymagające ustawienia wilgotności na poziomie ±5%	Zgodnie z wymogami higieny i komfortu, wilgotność względna utrzymuje się na poziomie 40%~65%, w szerokim zakresie.
Środowisko pracy	Środowisko pracy: -40℃~+45℃ Tryb pracy: ciągła praca „24 godziny × 7 dni”	Środowisko pracy: -5℃~+45℃ Tryb pracy: praca przerywana „8 godzin x 7 dni”.
Zaprojektuj życie	Dłużej	Short
Niezawodność	Spełnij wymagania dotyczące pracy bezobsługowej i wysokiej niezawodności	Stosunkowo niska niezawodność.

System kontroli temperatury magazynowania energii ma wysoki stopień personalizacji, co wymaga wystarczającego doświadczenia projektowego i akumulacji relacji z klientami. Wiodący producenci mają silną przewagę pierwszego gracza. Magazynowanie energii jest szeroko stosowane w systemach energetycznych. Wymagania dotyczące systemów magazynowania energii w różnych scenariuszach są często dość różne. Nawet w przypadku podobnych scenariuszy zastosowań rozwiązania techniczne różnych integratorów systemów magazynowania energii mogą być różne. Dlatego system kontroli temperatury magazynowania energii nie jest produktem standaryzowanym, ale zazwyczaj musi być dostosowany do konkretnych wymagań różnych projektów lub rozwiązań technicznych różnych producentów. Niezależnie od tego, czy jest to system chłodzony powietrzem czy cieczą, używane sprężarki, wentylatory, rurociągi, pompy i zawory są w większości urządzeniami standaryzowanymi. Uważamy, że podstawowa konkurencyjność producentów systemów kontroli temperatury magazynowania energii leży w możliwościach projektowania i integracji całego systemu, a między nimi a klientami baterii lub integratorów istnieje silna lepkość. Z jednej strony producenci systemów kontroli temperatury magazynowania energii muszą utrzymywać dogłębną komunikację z klientami na etapie projektowania produktu/rozwiązania, aby w pełni zrozumieć potrzeby klientów; z drugiej strony integratorzy systemów magazynowania energii są również bardziej skłonni do tych producentów systemów kontroli temperatury, którzy nawiązali długoterminowe relacje kooperacyjne i których niezawodność produktu została potwierdzona przez rzeczywiste projekty. Dlatego też, z perspektywy akumulacji technologii i relacji z klientami, wiodący producenci systemów kontroli temperatury magazynowania energii, którzy zaczęli wcześnie i mają bogate doświadczenie w projektach, będą mieli silną przewagę pierwszego gracza.

SmartPropel Energy Magazynowanie energii Produkty do kontroli temperatury

Shenzhen SmartPropel Energy System Co., Ltd. ma silne możliwości badawczo-rozwojowe i dużą zdolność produkcyjną opartą na wieloletnim doświadczeniu technologicznym. Dopasowała odpowiednie produkty chłodzenia cieczą i chłodzenia powietrzem dla klientów w dziedzinie magazynowania energii. W przyszłości będzie dalej rozszerzać rynek produktów do kontroli temperatury magazynowania energii dzięki kompleksowym zaletom, takim jak precyzyjna kontrola temperatury, wysoka niezawodność, wysokie bezpieczeństwo i jednorodność temperatury.