1. Rešitve za tekoče hlajenje pospešujejo prodor in širijo trg toplotnega upravljanja za shranjevanje energije
1.1 Zračno hlajenje prevladuje nad trenutnim termalnim upravljanjem shranjevanja energije, tekoče hlajenje se pojavlja kot prihodnji trend
Obstajajo različne oblike upravljanja toplote za shranjevanje energije, zračno hlajenje in hlajenje s tekočino pa sta relativno zreli. Trenutne glavne metode toplotnega upravljanja vključujejo zračno hlajenje, hlajenje s tekočino, hlajenje s toplotnimi cevmi in hlajenje s faznim spreminjanjem. Trenutno je uporaba zračnega hlajenja in hlajenja s tekočino razmeroma razširjena, medtem ko je stopnja industrializacije hlajenja s toplotnimi cevmi in hlajenja s faznimi spremembami relativno nizka. Med njimi je hlajenje s fazno spremembo metoda hlajenja, ki uporablja fazno spremembo materialov s fazno spremembo za absorpcijo toplote. Ima prednosti kompaktne strukture, nizkega kontaktnega toplotnega upora in dobrega hladilnega učinka. Vendar so stroški materialov s fazno spremembo razmeroma visoki, hitrost shranjevanja in odvajanja toplote pa razmeroma počasna. Trenutno se manj uporablja na področju nadzora temperature shranjevanja energije. Hlajenje s toplotno cevjo temelji na fazni spremembi hladilnega medija, zaprtega v cevi, da se doseže izmenjava toplote. Prednosti so visoka učinkovitost odvajanja toplote, varnost in zanesljivost, vendar so tudi stroški visoki. Redko se uporablja v baterijskih sistemih z veliko zmogljivostjo, kot je shranjevanje energije. Na podlagi zrelosti tehnologije in stopnje industrializacije verjamemo, da bosta zračno hlajenje in hlajenje s tekočino še vedno glavni obliki nadzora temperature za shranjevanje energije na srednji in dolgi rok.
| Ključne metode toplotnega upravljanja za sisteme za shranjevanje energije | |||||
| Postavka | Zračno hlajenje | Tekoče hlajenje | Hlajenje toplotne cevi | Hlajenje s spremembo faze | |
| Pasivna | Aktivno | Zračno hlajenje hladnega konca | Tekočinsko hlajenje hladnega konca | Fazno spremenljivi material + toplotno prevodni material | |
| Učinkovitost hlajenja | srednje | Višje | Višje | visoka | visoka |
| Hitrost hlajenja | srednje | visoka | visoka | visoka | Višje |
| Padec temperature | srednje | Višje | Višje | visoka | visoka |
| Temperaturna razlika | Višje | nizka | nizka | nizka | nizka |
| kompleksnost | srednje | srednje | srednje | Višje | srednje |
| Strošek | nizka | Višje | Višje | visoka | Višje |
Sistem zračnega hlajenja ima nizke začetne stroške, je varen in zanesljiv in je trenutno glavna oblika nadzora temperature za shranjevanje energije. Zračno hlajenje je metoda hlajenja, ki uporablja zrak kot hladilni medij in uporablja konvekcijski prenos toplote za zmanjšanje temperature baterije. Široko se uporablja v scenarijih nadzora temperature, kot so industrijsko hlajenje, komunikacijske bazne postaje in podatkovni centri. Tehnološka zrelost in zanesljivost sta razmeroma visoki. Poleg tega je celotna struktura zračnega hladilnega sistema razmeroma preprosta in enostavna za vzdrževanje, začetni stroški naložbe pa so razmeroma nizki. Glede na prednosti v ceni in zanesljivosti je zračno hlajenje trenutno najbolj razširjena rešitev na področju nadzora temperature za shranjevanje energije.
Sistem zračnega hlajenja ima nizko učinkovitost odvajanja toplote, slab nadzor temperaturnih razlik in velik odtis, njegov obseg uporabe pa je relativno omejen. Prvič, zaradi nizke specifične toplotne kapacitete in toplotne prevodnosti samega zraka učinkovitost odvajanja toplote zračno hladilnega sistema ni visoka. Čeprav lahko izpolni zahteve glede nadzora temperature večine trenutnih elektrarn za shranjevanje energije, bodo z nenehnim izboljševanjem obsega ene enote in energijske gostote projektov za shranjevanje energije postopoma postale očitne pomanjkljivosti sistema zračnega hlajenja pri učinkovitosti odvajanja toplote. Poleg tega v običajnih sistemih za hlajenje zraka zrak vedno teče enosmerno od dovoda zraka do odvoda zraka, kar bo povzročilo veliko temperaturno razliko med baterijami, ki se nahajajo pri dovodu in izstopu zraka, kar bo močno vplivalo na konsistenco baterije. Čeprav trenutno obstajajo rešitve za izboljšanje, kot so klimatske naprave na vrvici, to bistveno ne odpravi pomanjkljivosti zračnega hlajenja pri nadzoru temperaturne razlike. Nazadnje, sistem zračnega hlajenja zahteva namestitev velikega območja kanalov za odvajanje toplote, kar bo znatno vplivalo na izkoriščenost prostora elektrarne za shranjevanje energije, s čimer se bo omejil obseg vsebnika za shranjevanje energije in izboljšala gostota energije . Na podlagi zgoraj navedenih razlogov ima obseg uporabe zračno hladilnega sistema na področju shranjevanja energije določene omejitve.
Sistemi za tekoče hlajenje imajo močne zmogljivosti odvajanja toplote in nizke stroške življenjskega cikla ter naj bi postali prihodnji razvojni trend. Tekočinsko hlajenje je metoda hlajenja, ki uporablja tekočine, kot sta voda in etilen glikol, kot medij za znižanje temperature baterije s toplotno konvekcijo. V primerjavi z zračnim hlajenjem je struktura tekočega hladilnega sistema bolj zapletena in kompaktna, ne zahteva namestitve velikega območja kanalov za odvajanje toplote in zavzema relativno majhno površino. Ker sta koeficient prenosa toplote in specifična toplotna kapaciteta hladilne tekočine višja in nanju ne vplivajo dejavniki, kot sta nadmorska višina in zračni tlak, ima sistem za hlajenje s tekočino večjo zmogljivost odvajanja toplote kot sistem za hlajenje z zrakom in je bolj prilagodljiv trendu razvoja obsežnih projektov za shranjevanje energije z visoko gostoto energije. S stroškovnega vidika je v skladu z ustreznimi raziskavami poraba energije pri sistemu za hlajenje s tekočino pri enakem hladilnem učinku običajno veliko nižja kot pri zračnem hladilnem sistemu. Čeprav so začetni stroški naložbe v sistem za hlajenje s tekočino visoki, so lahko njegovi skupni stroški v celotnem življenjskem ciklu sistema za shranjevanje energije nižji od stroškov sistema za zračno hlajenje. Če povzamemo, menimo, da se v nekaterih scenarijih pričakuje, da bo tekoče hlajenje postopoma nadomestilo zračno hlajenje in postalo glavna oblika nadzora temperature za shranjevanje energije.
Pri enaki porabi energije kaže tekočinski hladilni sistem boljši učinek hlajenja na litijevih baterijskih modulih v primerjavi z zračnim hlajenjem
Sistemi tekočega hlajenja se še vedno soočajo z določenimi izzivi glede zanesljivosti in drugih vidikov. Prej je bilo tekočinsko hlajenje razmeroma redko uporabljeno na področju nadzora temperature shranjevanja energije, tehnična zrelost pa je še vedno nekoliko zaostajala za zračnim hlajenjem, zlasti v smislu stabilnosti delovanja in zanesljivosti. Natančneje, cevovodi v sistemu za hlajenje s tekočino so nagnjeni k koroziji in usedanju, kar lahko povzroči blokado ali puščanje hladilne tekočine, medtem ko lahko običajna hladilna sredstva, kot so voda, etilen glikol in silikonsko olje, poškodujejo baterijo ali povzročijo kratek stik v sistem, kar vodi do varnostnih nevarnosti v elektrarnah za shranjevanje energije. Poleg tega je načrtovana življenjska doba sistema za shranjevanje energije običajno 15 let, vendar je življenjska doba črpalk in ventilov v sistemu za hlajenje s tekočino pogosto približno 7 let. Med obema obstaja določeno neskladje, zato bo med delovanjem projekta hranilnika energije zelo verjetno treba vzdrževati sistem tekočinskega hlajenja ali zamenjati komponente sistema z zaustavitvijo, kar bo vplivalo na ekonomsko izvedljivost projekta. Seveda verjamemo, da bodo z napredkom tehnologije tekočinskega hlajenja ti problemi rešeni drug za drugim, splošno tekočinsko hlajenje pa bo še vedno prihodnji razvojni trend nadzora temperature za shranjevanje energije.
1.2 Trg za upravljanje toplote za shranjevanje energije pripravljen na hitro rast
Rešitve za hlajenje s tekočinami pospešeno prodirajo in pričakuje se, da se bo vrednost enote nadzora temperature shranjevanja energije še povečevala. Če povzamemo, z vidika učinkovitosti hlajenja in stroškov celotnega življenjskega cikla so se postopoma začele kazati prednosti trenutnega sistema za hlajenje s tekočino. Sodeč po novih izdelkih, ki so jih leta 2021 lansirali veliki proizvajalci baterij in integratorji sistemov za shranjevanje energije, je tekočinsko hlajenje postalo glavna rešitev za nadzor temperature. Pričakujemo, da se bo razmerje uporabe tekočinskega hlajenja v sistemih za shranjevanje energije od leta 2025 hitro povečalo. Trenutno je cena na enoto tekočinskega hladilnega sistema približno 2-3-krat višja od cene zračnega hladilnega sistema. Zato se pričakuje, da bo s pospešenim prodorom tekočinskega hlajenja skupna vrednost enote sistema za nadzor temperature shranjevanja energije kazala trend naraščanja.
| Tekočinsko hlajenje se pojavlja kot glavna rešitev v novih izdelkih vodilnih integratorjev baterij/sistemov za shranjevanje energije | ||
| 2023 | 2024 | |
| CATL | Lansiral prvi tekočinsko hlajen izdelek za shranjevanje energije EnerOne, ki ga je certificiral TÜV SÜD. | EnerOne je bil dobavljen v serijah in lansiran je bil tekočinsko hlajen zunanji sistem montažnih kabin EnerC. |
| BYD | Lansiral prvi tekočinsko hlajen izdelek za shranjevanje energije, Cube 28, ki pokriva površino 16.66 kvadratnih metrov in ima kapaciteto 2.8 MWh. | Nadgrajena različica blade baterije, Cube 28, je v razvoju in njena ekvivalentna 40-čeveljska kapaciteta kontejnerja bo presegla 6 MWh. |
| Predvidite si energijo | Izdelki za shranjevanje energije v bistvu uporabljajo rešitev za hlajenje zraka | Lansiral prvi tekočinsko hlajen pametni izdelek za shranjevanje energije z življenjsko dobo baterije +20 % in porabo energije -20 %. |
| Sungrow Power | Predstavite nov tekočinsko hlajen sistem za shranjevanje energije, da zmanjšate stroške dodatnega shranjevanja energije in znižate LCOS. | |
| SmartPropel Energy | Lansiran SPP1 (372Kwh+200Kw) tekočinsko hlajen sistem za shranjevanje energije, z energijsko gostoto +80% in življenjsko dobo +20%. | |
| CHINT Nova energija | Izdali TELOGY Camelback 1500V tekočinsko hlajen sistem za shranjevanje energije, ki je namenjen predvsem napajalni strani. | |
| Clou Electronics | Uvedba integriranega tekočinsko hlajenega sistema za shranjevanje energije E30, 2.5 MWh 1CP, združljiv s prejšnjimi različicami. | |
Obseg in cena nadzora temperature shranjevanja energije naraščata, svetovni tržni prostor pa naj bi leta 13 presegel 2025 milijard RMB. Kot je izračunano zgoraj, naj bi globalna nova nameščena zmogljivost shranjevanja energije leta 300 presegla 2025 GWh in pričakuje se, da bo Delež shranjevanja energije v litijevih baterijah bo v zadnjih letih ostal približno 95 %. Na podlagi tega domnevamo, da se bo stopnja prodora sistemov za hlajenje s tekočino povečala s približno 10 % leta 2021 na približno 40 % leta 2025, količina pošiljk sistemov za zračno hlajenje/sistem za hlajenje s tekočino pa bo leta 2025 dosegla 175/117 GWh. . Trenutno je vrednost enote sistemov za zračno hlajenje/hlajenje s tekočino približno 30 milijonov RMB/90 milijonov/GWh. Če bosta v prihodnosti ohranila letni padec za približno 3 %/5 %, bo po pričakovanjih velikost svetovnega trga nadzora temperature za shranjevanje energije presegla 13 milijard RMB leta 2025, skupna vrednost enote pa se bo povečala s 36 milijonov RMB/GWh na 45 milijonov RMB/GWh leta 2025. Pričakuje se, da bo industrija dosegla rast »tako količine kot rasti cen«.
| Globalno shranjevanje energije Termalno upravljanje Analiza tržnega prostora | |||||||
| enota | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | 2024 | 2025E | |
| Globalna nova nameščena zmogljivost shranjevanja energije | GWh | 10.8 | 29.30 | 91.30 | 140.30 | 207.80 | 306.90 |
| Delež shranjevanja energije litijeve baterije | % | 95% | 95% | 95% | 95% | 95% | 95% |
| Nameščena zmogljivost shranjevanja energije nove globalne litijeve baterije | Gwh | 10.2 | 27.8 | 86.7 | 133.3 | 197.4 | 291.6 |
| Delež zračnega hladilnega sistema | % | 95% 9.7 | 90% | 85% | 80% | 70% | 60% |
| Pošiljke zračnega hladilnega sistema | GWh | 0.3 | 25.1 | 73.7 | 106.7 | 138.2 | 175 |
| Vrednost enote sistema za zračno hlajenje | milijarde RMB/GWh | 2.9 | 0.3 | ol29 | 0.28 | 0.27 | 0.27 |
| Velikost trga zračnega hladilnega sistema | milijarde RMB | 5 | 750% | 21.5 | 30.1 | 37.8 | 46.5 |
| Delež tekočega hladilnega sistema | % | 0.5 | 10% | 15% | 20% | 30% | 40% |
| Pošiljke sistemov za hlajenje s tekočino | Gwh | 0.9 | 2.8 | 1300% | 26.7 | 59.2 | 116.6 |
| Vrednost enote sistema za hlajenje s tekočino | milijarde RMB/GWh | 0.5 | 0.9 | 0.86 | 0.81 | 0.77 | 0.73 |
| Velikost trga tekočih hladilnih sistemov | milijarde RMB | 0.33 | 2.5 | 11.1 | 21.7 | 45.7 | 85.5 |
| Vrednost krmilne enote temperature shranjevanja energije | milijarde RMB/GWh | 3.4 | 0.36 | 0.38 | 0.39 | 0.42 | 0.45 |
| Velikost trga nadzora temperature za shranjevanje energije | milijarde RMB | 10 | 32.6 | 51.8 | 83.5 | 132 | |
| Stopnja rasti | % | 197% | 225% | 59% | 61% | 58% | |
2. Ugodna tržna pokrajina za toplotno upravljanje shranjevanja energije: vodilni igralci imajo prednost
2.1 Toplotno upravljanje: nišni, a ključni segment v vrednostni verigi shranjevanja energije z ugodno konkurenčno pokrajino
Sistem za nadzor temperature shranjevanja energije ima majhen delež vrednosti, vendar je izjemnega pomena, poznejši pritisk na znižanje stroškov pa je relativno majhen. Podobno kot pri drugih novih energetskih industrijah je nenehno zmanjševanje stroškov pomemben predpogoj za odpiranje prostora za povpraševanje po shranjevanju energije. Glede na to, da baterije predstavljajo približno 60 % stroškov sistemov za shranjevanje energije, je pričakovati, da bodo baterije v prihodnosti postale ključni člen pri zniževanju stroškov sistemov za shranjevanje energije. Po napovedi BNEF se bodo referenčni stroški štiriurnega shranjevanja energije na ravni elektrarne znižali z 299 USD/kWh leta 2020 na 167 USD leta 2030, prispevek baterij k znižanim stroškom pa bo dosegel več kot 70 %. Za primerjavo, nadzor temperature predstavlja le približno 3%-5% skupnih stroškov sistemov za shranjevanje energije in igra ključno vlogo pri splošni varnosti in zanesljivosti sistema. Zato verjamemo, da so integratorji za shranjevanje energije ali lastniki projektov bolj nagnjeni k izbiri visokokakovostnih rešitev za nadzor temperature s stabilnim delovanjem, namesto da bi preprosto zmanjšali stroške. Pričakuje se, da bo pritisk na zmanjšanje stroškov, s katerim se sooča nadzor temperature shranjevanja energije, v prihodnosti razmeroma umirjen.
Zahteve za natančnost nadzora in zanesljivost delovanja sistemov za nadzor temperature za shranjevanje energije so znatno višje od zahtev na splošnih področjih civilnega in industrijskega hlajenja, v industriji pa obstajajo visoke tehnične ovire. Kot smo že omenili, je sistem za nadzor temperature pomembno jamstvo za varno in učinkovito delovanje projektov za shranjevanje energije, zato obstajajo razmeroma stroge zahteve glede natančnosti nadzora in zanesljivosti delovanja. Če za primer vzamemo rešitev za hlajenje zraka, je treba v primerjavi z navadnimi civilnimi klimatskimi napravami natančne klimatske naprave, ki se uporabljajo v sistemu zračnega hlajenja, ustrezno nadgraditi v smislu kroženja zraka, učinkovitosti odvajanja toplote, stabilnosti, življenjske dobe, zanesljivosti itd. Pri rešitvah za tekoče hlajenje je velika tehnična težava tudi, kako zagotoviti učinek odvajanja toplote, hkrati pa se izogniti težavam, kot je puščanje hladilne tekočine. Zato splošnim civilnim podjetjem za klimatizacijo ni enostavno prestopiti na področje nadzora temperature za shranjevanje energije, v industriji pa obstajajo določene tehnične ovire.
| Primerjava precizne klimatske naprave in klimatske naprave za bivalne prostore | ||
| Projekt | Precizna klimatska naprava | Stanovanjske klimatske naprave |
| Področje uporabe | Če se osredotočimo na delovno okolje opreme, je cilj zaščititi zanesljivo delovanje opreme, izboljšati učinkovitost in zmanjšati obratovalne stroške. | Življenjsko okolje, za zaščito fizičnega in duševnega zdravja, izboljšanje delovne učinkovitosti in kakovosti življenja. |
| Kroženje zraka | Zahtevani parametri prostorskega okolja so zelo enakomerni in število kroženj zraka na časovno enoto je veliko. | Enotnost celotnega prostora ni visoka, število ciklov pa je majhno. |
| Toplotno upravljanje | Ker se osredotoča na toplotno upravljanje, ima zasnova visoko občutljivo toplotno razmerje in majhne značilnosti razlike entalpije. | Razmerje mokre obremenitve je veliko, zasnova pa ima značilnosti nizkega občutljivega toplotnega razmerja in velike razlike v entalpiji. |
| Toplotna stabilnost | Temperaturno nihanje ≤±1℃ | Na splošno nadzorovano pri +3 ℃ ~ 5 ℃. |
| Upravljanje vlažnosti | Okolje ima visoke zahteve glede natančnosti vlažnosti, ki zahteva, da je vlažnost nastavljena na ±5 % | V skladu s higienskimi in udobnimi zahtevami je nadzorovana pri 40% ~ 65% RH, s širokim razponom. |
| Operativno okolje | Delovno okolje: -40℃~+45℃ Delovni način: neprekinjeno delovanje "24 ur × 7 dni" | Delovno okolje: -5 ℃ ~ +45 ℃ Delovni način: "8 ur X 7 dni" prekinjeno delovanje. |
| Življenjska doba oblikovalca | Daljši | Kratke Hlače |
| Zanesljivost | Izpolnite potrebe po nenadzorovanem delu in visoke zahteve glede zanesljivosti | Relativno nizka zanesljivost. |
Sistem za nadzor temperature shranjevanja energije ima visoko stopnjo prilagajanja, kar zahteva zadostne projektne izkušnje in kopičenje odnosov s strankami. Vodilni proizvajalci imajo močno prednost prvega koraka. Shranjevanje energije se pogosto uporablja v elektroenergetskih sistemih. Zahteve za sisteme za shranjevanje energije so v različnih scenarijih pogosto precej različne. Tudi za podobne scenarije uporabe so lahko tehnične rešitve različnih integratorjev sistemov za shranjevanje energije različne. Zato sistem za nadzor temperature hranilnika energije ni standardiziran izdelek, ampak ga je običajno treba prilagoditi glede na specifične zahteve različnih projektov ali tehnične rešitve različnih proizvajalcev. Ne glede na to, ali gre za zračno ali tekočinsko hlajen sistem, so uporabljeni kompresorji, ventilatorji, cevovodi, črpalke in ventili večinoma standardizirane naprave. Verjamemo, da je glavna konkurenčnost proizvajalcev nadzora temperature za shranjevanje energije v zasnovi in integracijskih zmožnostih celotnega sistema, med njimi in nadaljnjimi strankami baterij ali integratorjev pa obstaja močna lepljivost. Po eni strani morajo proizvajalci nadzora temperature za shranjevanje energije vzdrževati poglobljeno komunikacijo s strankami v fazi oblikovanja izdelka/rešitve, da v celoti razumejo potrebe strank; po drugi strani pa se integratorji sistemov za shranjevanje energije bolj nagibajo k tistim proizvajalcem regulatorjev temperature, ki so vzpostavili dolgoročna kooperativna razmerja in katerih zanesljivost izdelkov je bila preverjena z dejanskimi projekti. Zato bodo imeli z vidika kopičenja tehnologije in odnosov s strankami vodilni proizvajalci nadzora temperature za shranjevanje energije, ki so začeli zgodaj in imajo bogate izkušnje s projekti, močno prednost prvega koraka.
SmartPropel Energy Shranjevanje energije Izdelki za nadzor temperature
Shenzhen SmartPropel Energy System Co., Ltd. ima močne zmogljivosti za raziskave in razvoj ter veliko proizvodno zmogljivost, ki temelji na letih tehnološkega kopičenja. Ujemal se je z ustreznimi izdelki za tekoče in zračno hlajenje za stranke na področju shranjevanja energije. V prihodnosti bo še razširil trg izdelkov za nadzor temperature za shranjevanje energije s celovitimi prednostmi, kot so natančen nadzor temperature, visoka zanesljivost, visoka varnost in enakomernost temperature.
