Vznikajúci trh pre vzduchom chladené/kvapalinami chladené systémy tepelného manažmentu skladovania energie

1. Riešenia kvapalného chladenia urýchľujú penetráciu a rozširujú trh tepelného manažmentu skladovania energie

1.1 Chladenie vzduchom dominuje súčasnému tepelnému manažmentu skladovania energie, chladenie kvapalinou sa objavuje ako budúci trend

Existujú rôzne formy tepelného manažmentu na skladovanie energie a chladenie vzduchom a chladenie kvapalinou sú relatívne vyspelé. Súčasné hlavné metódy tepelného manažmentu zahŕňajú chladenie vzduchom, chladenie kvapalinou, chladenie tepelnými trubicami a chladenie s fázovou zmenou. V súčasnosti je použitie chladenia vzduchom a chladenia kvapalinou pomerne rozšírené, zatiaľ čo stupeň industrializácie chladenia tepelnými trubicami a chladenia s fázovou zmenou je relatívne nízky. Medzi nimi chladenie s fázovou zmenou je spôsob chladenia, ktorý využíva fázovú zmenu materiálov s fázovou zmenou na absorbovanie tepla. Má výhody kompaktnej konštrukcie, nízkeho kontaktného tepelného odporu a dobrého chladiaceho účinku. Náklady na materiály s fázovou zmenou sú však relatívne vysoké a rýchlosť ukladania tepla a rozptylu tepla je relatívne pomalá. V súčasnosti sa menej využíva v oblasti regulácie teploty akumulácie energie. Chladenie tepelným potrubím sa spolieha na fázovú zmenu chladiaceho média uzavretého v potrubí, aby sa dosiahla výmena tepla. Má výhody vysokej účinnosti odvádzania tepla, bezpečnosti a spoľahlivosti, ale náklady sú tiež vysoké. Málokedy sa používa vo veľkokapacitných batériových systémoch, ako je skladovanie energie. Na základe vyspelosti technológie a stupňa industrializácie veríme, že chladenie vzduchom a chladenie kvapalinou budú stále hlavnými formami regulácie teploty skladovania energie v strednodobom a dlhodobom horizonte.

Kľúčové metódy tepelného manažmentu pre systémy skladovania energie
Položka	Chladenie vzduchom	Chladenie kvapalinou	Chladenie tepelným potrubím		Chladenie so zmenou fázy
	Pasívne	aktívny	Chladenie studeným koncom vzduchom	Chladenie kvapalinou na studenom konci	Materiál s fázovou zmenou + tepelne vodivý materiál
Účinnosť chladenia	stredná	Vyššia	Vyššia	vysoký	vysoký
Rýchlosť chladenia	stredná	vysoký	vysoký	vysoký	Vyššia
Pokles teploty	stredná	Vyššia	Vyššia	vysoký	vysoký
Teplotný rozdiel	Vyššia	Nízky	Nízky	Nízky	Nízky
zložitosť	stredná	stredná	stredná	Vyššia	stredná
Náklady	Nízky	Vyššia	Vyššia	vysoký	Vyššia

Systém chladenia vzduchom má nízke počiatočné náklady a je bezpečný a spoľahlivý a v súčasnosti je hlavnou formou regulácie teploty skladovania energie. Chladenie vzduchom je spôsob chladenia, ktorý využíva vzduch ako chladiace médium a využíva konvekčný prenos tepla na zníženie teploty batérie. Je široko používaný v scenároch riadenia teploty, ako je priemyselné chladenie, komunikačné základňové stanice a dátové centrá. Technologická vyspelosť a spoľahlivosť sú pomerne vysoké. Okrem toho je celková konštrukcia vzduchového chladiaceho systému relatívne jednoduchá a nenáročná na údržbu a počiatočné investičné náklady sú relatívne nízke. Vzhľadom na svoje výhody v nákladoch a spoľahlivosti je chladenie vzduchom v súčasnosti najbežnejším riešením v oblasti regulácie teploty skladovania energie.

Systém chladenia vzduchu má nízku účinnosť odvádzania tepla, zlú reguláciu teplotného rozdielu a veľkú stopu a jeho rozsah použitia je relatívne obmedzený. Po prvé, vzhľadom na nízku mernú tepelnú kapacitu a tepelnú vodivosť samotného vzduchu nie je účinnosť odvodu tepla systému chladenia vzduchu vysoká. Hoci dokáže splniť požiadavky na reguláciu teploty väčšiny súčasných elektrární na akumuláciu energie, s neustálym zlepšovaním rozsahu jednotlivých jednotiek a energetickej hustoty projektov skladovania energie sa postupne prejavia nedostatky systému chladenia vzduchu v účinnosti odvodu tepla. Okrem toho v bežných systémoch chladenia vzduchu prúdi vzduch vždy jednosmerne od vstupu vzduchu k výstupu vzduchu, čo spôsobí veľký rozdiel teplôt medzi batériami umiestnenými na vstupe a výstupe vzduchu, čo má veľký vplyv na konzistenciu vzduchu. batérie. Aj keď v súčasnosti existujú zlepšovacie riešenia, ako sú reťazové klimatizácie, tieto zásadne neriešia nevýhody vzduchového chladenia pri regulácii teplotného rozdielu. Nakoniec, systém chladenia vzduchom vyžaduje nasadenie veľkej plochy kanálov na odvádzanie tepla, čo výrazne ovplyvní využitie priestoru elektrárne na akumuláciu energie, čím sa obmedzí rozsah zásobníka energie a zlepší sa hustota energie. . Na základe vyššie uvedených dôvodov má rozsah použitia systému vzduchového chladenia v oblasti akumulácie energie určité obmedzenia.

Kvapalinové chladiace systémy majú silné schopnosti odvádzať teplo a nízke náklady na životný cyklus a očakáva sa, že sa stanú trendom budúceho vývoja. Kvapalinové chladenie je spôsob chladenia, ktorý využíva kvapaliny, ako je voda a etylénglykol, ako médium na zníženie teploty batérie konvekciou tepla. V porovnaní s chladením vzduchom je štruktúra kvapalinového chladiaceho systému zložitejšia a kompaktnejšia, nevyžaduje rozmiestnenie veľkej plochy kanálov na odvádzanie tepla a zaberá relatívne malú plochu. Súčasne, pretože súčiniteľ prestupu tepla a merná tepelná kapacita chladiacej kvapaliny sú vyššie a nie sú ovplyvnené faktormi, ako je nadmorská výška a tlak vzduchu, kvapalinový chladiaci systém má silnejšiu kapacitu odvádzania tepla ako vzduchový chladiaci systém a je lepšie prispôsobiteľné vývojovému trendu veľkých projektov skladovania energie s vysokou hustotou energie. Z hľadiska nákladov je podľa relevantného výskumu pri rovnakom chladiacom efekte spotreba energie kvapalinového chladiaceho systému zvyčajne oveľa nižšia ako v prípade vzduchového chladiaceho systému. Preto, aj keď sú počiatočné investičné náklady kvapalinového chladiaceho systému vysoké, jeho komplexné náklady počas celého životného cyklu systému skladovania energie môžu byť nižšie ako v prípade vzduchového chladiaceho systému. Stručne povedané, veríme, že v niektorých scenároch sa očakáva, že kvapalinové chladenie postupne nahradí chladenie vzduchom a stane sa hlavnou formou regulácie teploty skladovania energie.

Pri rovnakej spotrebe energie vykazuje systém chladenia kvapalinou vynikajúci chladiaci účinok na moduly lítiovej batérie v porovnaní s chladením vzduchom

Kvapalinové chladiace systémy stále čelia určitým výzvam, pokiaľ ide o spoľahlivosť a ďalšie aspekty. Predtým sa kvapalinové chladenie v oblasti regulácie teploty akumulácie energie využívalo pomerne zriedkavo a technická vyspelosť stále trochu zaostávala za vzduchovým chladením, najmä čo sa týka prevádzkovej stability a spoľahlivosti. Konkrétne, potrubia v kvapalinovom chladiacom systéme sú náchylné na koróziu a usadzovanie, čo môže spôsobiť upchatie alebo únik chladiacej kvapaliny, zatiaľ čo bežné chladiace kvapaliny ako voda, etylénglykol a silikónový olej môžu poškodiť batériu alebo spôsobiť skrat v systému, čo vedie k bezpečnostným rizikám v elektrárňach na skladovanie energie. Okrem toho je konštrukčná životnosť systému skladovania energie zvyčajne 15 rokov, ale životnosť čerpadiel a ventilov vo vnútri systému chladenia kvapalinou je často približne 7 rokov. Medzi nimi existuje určitý nesúlad, takže počas prevádzky projektu skladovania energie je veľmi pravdepodobné, že systém chladenia kvapalinou bude potrebné udržiavať alebo vymeniť komponenty systému odstavením, čo ovplyvní ekonomickú realizovateľnosť projektu. Samozrejme, s pokrokom v technológii chladenia kvapalinou veríme, že sa očakáva, že sa tieto problémy vyriešia jeden po druhom, a celkové chladenie kvapalinou bude stále budúcim vývojovým trendom riadenia teploty skladovania energie.

1.2 Skladovanie energie Trh tepelného manažmentu pripravený na rýchly rast

Kvapalné chladiace riešenia urýchľujú svoj prienik a očakáva sa, že jednotková hodnota regulácie teploty akumulácie energie sa bude naďalej zvyšovať. Stručne povedané, z hľadiska chladiaceho výkonu a nákladov na celý životný cyklus sa výhody súčasného systému kvapalinového chladenia postupne začali prejavovať. Súdiac podľa nových produktov, ktoré v roku 2021 uviedli na trh hlavní výrobcovia batérií a integrátori systémov na ukladanie energie, kvapalinové chladenie sa stalo hlavným riešením regulácie teploty. Očakávame, že aplikačný pomer kvapalinového chladenia v systémoch skladovania energie sa od roku 2025 rapídne zvýši. V súčasnosti je jednotková cena kvapalinového chladiaceho systému približne 2-3 krát vyššia ako v prípade vzduchového chladiaceho systému. Preto sa so zrýchleným prienikom kvapalinového chladenia očakáva, že celková jednotková hodnota systému riadenia teploty akumulácie energie bude vykazovať stúpajúci trend.

Kvapalné chladenie sa objavuje ako hlavné riešenie v nových produktoch od popredných integrátorov energetických akumulátorov/systémov
	2023	2024
Catla	Na trh bol uvedený prvý kvapalinou chladený produkt na uskladnenie energie EnerOne, ktorý bol certifikovaný TÜV SÜD.	EnerOne bol dodaný v dávkach a bol uvedený na trh kvapalinou chladený vonkajší prefabrikovaný kabínový systém EnerC.
BYD	Na trh bol uvedený prvý kvapalinou chladený produkt na ukladanie energie, Cube 28, ktorý sa rozkladá na ploche 16.66 metrov štvorcových a má kapacitu 2.8 MWh.	Vylepšená verzia blade batérie, Cube 28, je vo vývoji a jej ekvivalentná kapacita 40-stopového kontajnera presiahne 6 MWh.
Predstavte si energiu	Produkty na skladovanie energie v podstate využívajú riešenie chladenia vzduchom	Uvedenie prvého kvapalinou chladeného inteligentného produktu na ukladanie energie s výdržou batérie +20 % a spotrebou energie -20 %.
Sungrow Power		Spustite nový kvapalinou chladený systém skladovania energie na zníženie nákladov na doplnenie skladovania energie a zníženie LCOS.
SmartPropel Energy		Spustený SPP1 (372Kwh+200Kw) kvapalinou chladený systém akumulácie energie, s hustotou energie +80 % a životnosťou +20 %.
CHINT Nová energia		Uvoľnený kvapalinou chladený systém na ukladanie energie TELOGY Camelback 1500V, zameraný hlavne na stranu napájania.
Clou Electronics		Uvedenie integrovaného kvapalinou chladeného zásobníka energie E30, 2.5 MWh 1CP, spätne kompatibilný.

Objem regulácie teploty akumulácie energie a cena rastú a očakáva sa, že globálny trhový priestor presiahne v roku 13 2025 miliárd RMB. Ako je vypočítané vyššie, očakáva sa, že globálna nová inštalovaná kapacita skladovania energie presiahne 300 GWh v roku 2025 a očakáva sa, že podiel skladovania energie z lítiových batérií zostane v posledných rokoch na úrovni približne 95 %. Na základe toho predpokladáme, že miera penetrácie systémov kvapalinového chladenia sa zvýši z približne 10 % v roku 2021 na približne 40 % v roku 2025 a objem dodávky systémov chladenia vzduchom na skladovanie energie/kvapalného chladenia v roku 2025 dosiahne 175/117 GWh, resp. . V súčasnosti je jednotková hodnota systémov chladenia vzduchom/kvapalinou približne 30 miliónov RMB/90 miliónov/GWh. Ak si tieto dva v budúcnosti udržia ročný pokles okolo 3 %/5 %, očakáva sa, že veľkosť globálneho trhu s reguláciou teploty skladovania energie v roku 13 presiahne 2025 miliárd RMB a celková hodnota jednotky sa zvýši z 36 miliónov RMB/GWh na 45 miliónov RMB/GWh v roku 2025. Očakáva sa, že toto odvetvie dosiahne rast „množstva aj ceny“.

Analýza trhového priestoru globálneho skladovania energie Thermal Management
	Jednotka	2020	2021	2022	2023	2024	2025
Globálna nová inštalovaná kapacita zásobníkov energie	GWh	10.8	29.30	91.30	140.30	207.80	306.90
Podiel na ukladaní energie lítiovej batérie	%	95%	95%	95%	95%	95%	95%
Globálna nová inštalovaná kapacita lítiovej batérie	Gwh	10.2	27.8	86.7	133.3	197.4	291.6
Podiel vzduchového chladiaceho systému	%	95% 9.7	90%	85%	80%	70%	60%
Dodávky vzduchového chladiaceho systému	GWh	0.3	25.1	73.7	106.7	138.2	175
Hodnota jednotky vzduchového chladiaceho systému	miliardy RMB/GWh	2.9	0.3	ol29	0.28	0.27	0.27
Veľkosť trhu so vzduchovým chladiacim systémom	miliardy RMB	5	750%	21.5	30.1	37.8	46.5
Podiel kvapalinového chladiaceho systému	%	0.5	10%	15%	20%	30%	40%
Zásielky kvapalného chladiaceho systému	Gwh	0.9	2.8	1300%	26.7	59.2	116.6
Hodnota jednotky kvapalinového chladiaceho systému	miliardy RMB/GWh	0.5	0.9	0.86	0.81	0.77	0.73
Veľkosť trhu s kvapalinovým chladiacim systémom	miliardy RMB	0.33	2.5	11.1	21.7	45.7	85.5
Hodnota riadiacej jednotky teploty akumulácie energie	miliardy RMB/GWh	3.4	0.36	0.38	0.39	0.42	0.45
Veľkosť trhu s reguláciou teploty skladovania energie	miliardy RMB		10	32.6	51.8	83.5	132
Tempo rastu	%		197%	225%	59%	61%	58%

2. Priaznivá situácia na trhu pre tepelný manažment skladovania energie: poprední hráči získavajú navrch

2.1 Tepelný manažment: úzky, ale kľúčový segment v hodnotovom reťazci skladovania energie s priaznivou konkurenčnou krajinou

Systém riadenia teploty akumulácie energie má nízky podiel hodnoty, ale má mimoriadny význam a následný tlak na znižovanie nákladov je relatívne malý. Podobne ako v iných nových odvetviach energetiky je neustále znižovanie nákladov dôležitým predpokladom otvárania priestoru pre dopyt po skladovaní energie. Vzhľadom na to, že batérie predstavujú asi 60 % nákladov na systémy skladovania energie, očakáva sa, že batérie sa v budúcnosti stanú kľúčovým článkom pri znižovaní nákladov na systémy skladovania energie. Podľa prognózy BNEF klesnú referenčné náklady na štvorhodinové skladovanie energie na úrovni elektrárne z 299 USD/kWh v roku 2020 na 167 USD v roku 2030 a podiel batérií na znížených nákladoch dosiahne viac ako 70 %. Na porovnanie, regulácia teploty predstavuje len asi 3 % až 5 % celkových nákladov na systémy skladovania energie a zohráva zásadnú úlohu v celkovej bezpečnosti a spoľahlivosti systému. Preto sa domnievame, že integrátori skladovania energie alebo vlastníci projektov sú viac naklonení voľbe vysokokvalitných riešení regulácie teploty so stabilným výkonom, než len znižovaniu nákladov. Očakáva sa, že tlak na znižovanie nákladov, ktorému čelí regulácia teploty skladovania energie, bude v budúcnosti relatívne uvoľnený.

Požiadavky na presnosť regulácie a prevádzkovú spoľahlivosť systémov regulácie teploty akumulácie energie sú podstatne vyššie ako požiadavky vo všeobecných civilných a priemyselných chladiacich oblastiach a v priemysle existujú vysoké technické bariéry. Ako už bolo spomenuté, systém regulácie teploty je dôležitou zárukou bezpečnej a efektívnej prevádzky projektov akumulácie energie, preto sú kladené pomerne prísne požiadavky na presnosť regulácie a prevádzkovú spoľahlivosť. Ak vezmeme ako príklad riešenie vzduchového chladenia, v porovnaní s bežnými civilnými klimatizačnými zariadeniami je potrebné presné klimatizačné zariadenia používané v systéme chladenia vzduchu zodpovedajúcim spôsobom modernizovať z hľadiska cirkulácie vzduchu, účinnosti odvádzania tepla, stability, životnosti, spoľahlivosti atď. Pre riešenia chladenia kvapalinou je veľkým technickým problémom aj to, ako zabezpečiť efekt rozptylu tepla a zároveň sa vyhnúť problémom, ako je únik chladiva. Preto pre všeobecné civilné klimatizačné spoločnosti nie je ľahké prejsť do oblasti regulácie teploty skladovania energie a v tomto odvetví existujú určité technické bariéry.

Porovnanie presnej klimatizácie a klimatizácie obytných priestorov
projekt	Presná klimatizácia	Obytná klimatizácia
Oblasť použitia	Zameraním sa na pracovné prostredie zariadenia je cieľom chrániť spoľahlivú prevádzku zariadenia, zlepšiť efektivitu a znížiť prevádzkové náklady.	Životné prostredie, chrániť fyzické a duševné zdravie, zlepšovať efektivitu práce a kvalitu života.
Cirkulácia vzduchu	Požadované parametre priestorového prostredia sú vysoko jednotné a počet cirkulácií vzduchu za jednotku času je veľký.	Rovnomernosť celého priestoru nie je vysoká a počet cyklov je malý.
Teplotné riadenie	So zameraním na tepelný manažment má dizajn vysoký citlivý tepelný pomer a malé entalpické charakteristiky.	Pomer mokrého zaťaženia je veľký a dizajn má charakteristiky nízkeho pomeru citlivého tepla a veľkého rozdielu entalpie.
Tepelná stabilita	Kolísanie teploty ≤±1℃	Všeobecne regulované pri +3 °C ~ 5 °C.
Riadenie vlhkosti	Prostredie má vysoké požiadavky na presnosť vlhkosti, ktorá vyžaduje nastavenie vlhkosti na ± 5 %	Podľa hygienických a komfortných požiadaviek sa reguluje pri 40%~65%RH so širokým rozsahom.
Operačné prostredie	Prevádzkové prostredie: -40℃~+45℃ Pracovný režim: „24 hodín × 7 dní“ nepretržitá prevádzka	Prevádzkové prostredie: -5℃~+45℃ Pracovný režim: „8 hodín X7 dní“ prerušovaná prevádzka.
Dizajnová životnosť	Dlhšie	krátky
Spoľahlivosť	Spĺňajú potreby práce bez dozoru a vysoké požiadavky na spoľahlivosť	Relatívne nízka spoľahlivosť.

Systém riadenia teploty akumulácie energie má vysoký stupeň prispôsobenia, čo si vyžaduje dostatočné skúsenosti s projektom a akumuláciu vzťahov so zákazníkmi. Poprední výrobcovia majú silnú výhodu prvého ťahu. Skladovanie energie je široko používané v energetických systémoch. Požiadavky na systémy skladovania energie v rôznych scenároch sú často úplne odlišné. Aj pre podobné scenáre aplikácie môžu byť technické riešenia rôznych integrátorov systémov skladovania energie odlišné. Preto systém riadenia teploty akumulácie energie nie je štandardizovaným produktom, ale zvyčajne je potrebné ho prispôsobiť podľa špecifických požiadaviek rôznych projektov alebo technických riešení rôznych výrobcov. Či už ide o vzduchom alebo kvapalinou chladený systém, použité kompresory, ventilátory, potrubia, čerpadlá a ventily sú väčšinou štandardizované zariadenia. Veríme, že hlavná konkurencieschopnosť výrobcov regulácie teploty akumulácie energie spočíva v dizajne a integračných schopnostiach celého systému a medzi nimi a zákazníkmi z oblasti batérií alebo integrátorov existuje silná priľnavosť. Na jednej strane musia výrobcovia regulácie teploty skladovania energie udržiavať hĺbkovú komunikáciu so zákazníkmi vo fáze návrhu produktu/riešenia, aby plne porozumeli potrebám zákazníkov; na druhej strane integrátori systémov skladovania energie sú tiež viac naklonení tým výrobcom regulácie teploty, ktorí si vytvorili dlhodobé kooperatívne vzťahy a ktorých spoľahlivosť produktov bola overená skutočnými projektmi. Preto z hľadiska akumulácie technológií a vzťahov so zákazníkmi budú mať poprední výrobcovia riadenia teploty skladovania energie, ktorí začali skoro a majú bohaté skúsenosti s projektmi, silnú výhodu prvého ťahu.

SmartPropel Energy Storage Energy Produkty na kontrolu teploty

Shenzhen SmartPropel Energy System Co., Ltd. má silné výskumné a vývojové kapacity a veľkú výrobnú kapacitu založenú na rokoch technologickej akumulácie. Zákazníkom v oblasti skladovania energie priradil relevantné produkty chladenia kvapalinou a vzduchom. V budúcnosti bude ďalej rozširovať trh produktov na reguláciu teploty skladovania energie prostredníctvom komplexných výhod, ako je presná regulácia teploty, vysoká spoľahlivosť, vysoká bezpečnosť a rovnomernosť teploty.