Индустрија термалног управљања прихвата широке перспективе са обилним могућностима у нишним сегментима
Величина тржишта може стално да расте, а очекује се да ће стопа пенетрације течног хлађења наставити да расте: политика двоструког угљеника моје земље тренутно се убрзава, а нови енергетски пут има широк простор. Захваљујући снажној промоцији политике двоструког угљеника, контрола температуре домаћег складиштења енергије у Кини, управљање топлотом нових енергетских возила и други сценарији примене опреме за контролу температуре одржавају брзи раст. Поред тога, са развојем интернета, великих података, рачунарства у облаку и информатизације, потражња за опремом за контролу температуре у центрима података и сценаријима примене 5Г базних станица је такође релативно јака. Гуанјан Тијансија је рекао да се може предвидети да ће величина тржишта опреме за контролу температуре моје земље стално расти у будућности.
Што се тиче техничког пута, кинески инвентар опреме за контролу температуре ће и у будућности бити доминиран ваздушним хлађењем, али се очекује да ће стопа пенетрације течног хлађења наставити да расте: систем течног хлађења углавном укључује плоче за водено хлађење, цеви за водено хлађење, системе за водено хлађење, вентилаторе за измену топлоте итд.; а структура система за ваздушно хлађење је релативно једноставна. У поређењу са ова два, систем течног хлађења је сложенији у пројектовању и трошкови су виши, али је ефикасност и брзина одвођења топлоте висока, има широк спектар примене и заузима мање простора.
Тренутно, SmartPropel Energy промовише Спољни течношћу хлађени индустријски и комерцијални ормар за складиштење соларне енергије од 200KW/372KWh, чије су предности углавном близина извора топлоте, равномерна температура и ниска потрошња енергије. Такође су погоднији за спољашње окружење од ваздушног хлађења. Истовремено, произвођачи као што су Sungrow Power и BYD такође активно лансирају производе за системе батеријских ормара са течним хлађењем високог напона на бази литијум-гвожђе-фосфата за спољашње системе за складиштење енергије. Спољашњи електрични ормари са течним хлађењем могу се широко користити у складиштењу фотонапонске енергије, складиштењу енергије ветра, складиштењу енергије мреже, комерцијалном складиштењу енергије и другим сценаријима складиштења енергије. У будућности се очекује да ће стопа пенетрације производа за технологију течног хлађења за опрему за контролу температуре у Кини наставити да расте.
Ваздушно и течно хлађење у скалираној примени; Нове технологије укључују топлотне цеви и хлађење фазном променом
Три температурна опсега литијум-јонских батерија
Тренутно постоје четири главне технологије контроле температуре које се могу користити у системи за складиштење енергије литијум-јонских батерија великог капацитета, који су погодни за сценарије примене са различитим брзинама производње топлоте и температурама околине:
Хлађење ваздухаКоришћењем ваздуха као медијума за размену топлоте, има предности једноставне структуре, мале тежине, високе поузданости, дугог века трајања и ниске цене. Међутим, због ниског специфичног топлотног капацитета и топлотне проводљивости ваздуха, брзина одвођења топлоте и ефикасност система за хлађење ваздухом нису високе, па је хлађење ваздухом погодније за прилике са ниском стопом стварања топлоте батерије;
Течно хлађење: коришћењем течности као медијума за размену топлоте, течни медијум за хлађење има висок коефицијент преноса топлоте, велики специфични топлотни капацитет и велику брзину хлађења, што може ефикасно смањити максималну температуру батерије и побољшати равномерност расподеле температуре; систем за течно хлађење има сложену структуру и високу цену, али има велику брзину и ефикасност одвођења топлоте. Тренутно, већина електричних возила користи систем за течно хлађење;
Хлађење топлотном цеви: Ослањајући се на промену фазе расхладног медијума у цеви ради постизања размене топлоте, има већу брзину и ефикасност одвођења топлоте од система течног хлађења и има мањи ризик од цурења расхладног медијума, али је трошак виши; погодан је за системе литијумских батерија који често раде у условима високе брзине;
Хлађење фазном променом: Апсорбујући топлоту кроз материјале са фазном променом и комбинујући ваздушно хлађење, течно хлађење и системе климатизације за одвод топлоте, има предности компактне структуре, ниског контактног термичког отпора и доброг ефекта хлађења, али материјали са фазном променом заузимају простор и скупи су; често се користи у комбинацији са другим технологијама управљања топлотом како би се постигла равномерна расподела температуре батерије, смањио контактни термички отпор и повећала брзина одвођења топлоте.
Предности течног хлађења: методе директног и индиректног контакта
Главне компоненте система за течно хлађење
Распоред цевовода за течно хлађење
Течно хлађење: Течност се користи као расхладни медијум за уклањање топлоте коју генерише батерија путем конвекцијског преноса топлоте.
Главне компоненте: плоча за течно хлађење, јединица за течно хлађење (грејач опционо), цевовод за течно хлађење (укључујући сензор температуре, вентил), каблови високог и ниског притиска; расхладна течност (водени раствор етилен гликола) итд.
Постоје два начина контакта између течности и батерије: један је директан контакт, ћелија или модул батерије је уроњен у течност (као што је електрично изолационо силиконско уље), што омогућава течности да директно хлади батерију; други је постављање расхладног канала или хладне плоче између батерија, што омогућава течности да индиректно хлади батерију.
Постоје одређене техничке препреке за решења за течно хлађење. Примена директног контакта са течним хлађењем је још увек незрела. Тип индиректног контакта треба прилагодити стварној примени, као што је број канала за проток, брзина протока, брзина протока итд. За различите пројекте различитих интегратора складиштења енергије, решења за управљање топлотом се значајно разликују. За добављаче домаћина за течно хлађење, њихови главни конкурентски фактори леже у могућностима прилагођавања и дугорочном акумулирању знања и решења за одвођење топлоте.
Плоча за течно хлађење је кључна компонента за управљање температуром система за течно хлађење. Пре производње, често је потребно заједнички развити и дизајнирати са купцима, потврдити избор и упарити га са батеријом. Тренутно, плоча за течно хлађење батерије је и даље у олигополском обрасцу конкуренције. Плоча за течно хлађење често мора бити интегрисана са системом батерије. Производна линија је нестандардна, а производ је веома прилагођен. Није лако прелазити између различитих процеса. Купци низводно ће дати предност произвођачима са могућностима дизајнирања плоча за течно хлађење.
Технолошки трендови: Тренутно доминира ваздушно хлађење, очекује се да ће удео течног хлађења порасти у средњем року
Поређење капиталних улагања између система за ваздушно хлађење и система за течно хлађење
Поређење потрошње енергије за рад између ваздушног и течног хлађења
Контрола температуре складиштења енергије се углавном заснива на ваздушном и течном хлађењу. Углавном упоређујемо ова два са четири аспекта: температура батеријског пакета, потрошња енергије за рад, ризик од термичког прегревања батерије и инвестиције у основна средства:
Температура батерије: При истој температури улаза и екстремној брзини и протоку ветра, температура батерије са течним хлађењем је 30-40 степени Целзијуса, док је температура батерије са ваздушним хлађењем 37-45 степени Целзијуса; течно хлађење има бољу равномерност температуре.
Потрошња енергије током рада: Према експерименталним истраживањима, да би се постигла иста просечна температура батерије, ваздушно хлађење захтева 2-3 пута већу потрошњу енергије него течно хлађење; максимална температура батерије при истој потрошњи енергије, ваздушно хлађење је 3-5 степени Целзијуса виша него течно хлађење; течно хлађење има мању потрошњу енергије.
Ризик од термичког прегревања батерије: Због фактора као што су специфични топлотни капацитет ваздуха и мали коефицијент конвекцијског преноса топлоте, ефикасност преноса топлоте технологије ваздушног хлађења батерије је ниска, стварање топлоте батерије се повећава, што ће довести до превисоке температуре батерије и постоји ризик од термичког прегревања; систем за течно хлађење може значајно смањити ризик од термичког прегревања батерије.
Инвестиције у основна средства: Према подацима NREL-а, тренутни трошкови инвестиције у батерију за систем за складиштење енергије у трајању од 4 сата износе 1,900 RMB (300 USD) по киловат-сату. Процењује се да систем за управљање температуром чини 2-4% трошкова батерије. Систем за течно хлађење може лакше да обезбеди да батерија ради на угодној температури. У поређењу са системом за ваздушно хлађење, може продужити век трајања батерије за више од 20%. Што се тиче укупног животног циклуса, инвестиције у течно хлађење су мање.
Тренутно, контрола температуре складиштења енергије је углавном хлађење ваздухом, углавном због следећих разлога:
1) Тренутни пројекти складиштења енергије имају релативно ниске захтеве за ефикасност хлађења: пројекти са релативно малом густином снаге и густином снаге, као што су комуникационе базне станице и мале земаљске електране, чине релативно висок удео инсталираног капацитета у индустрији, а ефикасност хлађења решења за ваздушно хлађење може да задовољи безбедносне стандарде пројекта;
2) Цена опреме за хлађење ваздухом је нижа од цене течног хлађења, а тренутни пројекти складиштења енергије су осетљивији на трошкове: вредност ваздушног и течног хлађења по GWh је око 30 милиона RMB и 90 милиона RMB, од чега је течно хлађење домаћина око 50 милиона RMB. Пошто тренутни пројекти складиштења енергије нису економични у неким сценаријима примене, заједно са тренутно растућим трошковима батерија, потражња низводно је веома осетљива на трошкове инсталације, па се тежи да се бирају јефтинија решења за хлађење ваздухом.
Очекујемо да ће удео течног хлађења наставити да расте на средњи рок, углавном зато што ће се производња топлоте у пројектима складиштења енергије наставити повећавати, а ефикасност хлађења ваздушним хлађењем можда неће моћи да задовољи потребе за одвођењем топлоте неких пројеката: На средњи рок, инсталирани капацитет пројеката складиштења енергије са већим капацитетом батерија и већом густином снаге система, као што су нове електране и складиштења енергије ван мреже, ће се повећати, а захтеви за перформансе регулације вршне снаге и фреквенције складиштења енергије ће се повећати, што ће довести до повећања просечне производње топлоте у пројектима складиштења енергије. У то време, очекује се да ће се повећати потражња за течним хлађењем са већом ефикасношћу хлађења.
Поред тога, избор техничког правца повезан је са окружењем и производњом топлоте пројекта. На пример, хлађење ваздухом у подручјима са изузетно високим температурама утицаће на ефекат хлађења, а хлађење течношћу у подручјима са изузетно ниским температурама носиће ризик од залеђивања; хлађење ваздухом је довољно да задовољи потребе пројеката са нижом производњом топлоте, док је хлађење течношћу потребно за пројекте са већом производњом топлоте; Стога, на средњи рок, иако ће се удео хлађења течношћу повећати, ове две технологије ће и даље имати своје сценарије примене. Новоинсталирани пројекти складиштења енергије вероватно ће изабрати решења за хлађење ваздухом:
1) Налази се у подручјима са изузетно ниским температурама и оскудицом воде;
2) Мале земаљске електране, пројекти кућних и комуникационих базних станица са ниским стварањем топлоте; вероватно ће бити изабрана решења за течно хлађење: Смештене у подручјима са изузетно високим температурама.
Брзи раст потражње за складиштењем енергије и усвајање течног хлађења проширују тржиште управљања топлотом
Сценарији примене складиштења енергије обухватају различите сценарије напајања, као што су страна напајања, страна мреже, страна корисника и дистрибуиране микромреже. Разноликост сценарија примене одређује диверзификацију технологије складиштења енергије. Међу њима, технологије електрохемијског складиштења енергије представљене су литијум-јонске батерије, натријум-јонске батерије, а проточне батерије су постигле брз развој и у земљи и у иностранству последњих година, а обим примене се померио са демонстрационих апликација на нивоу мегавата на велике апликације на нивоу гигавата. Очекује се да ће глобални инсталирани капацитет електрохемијског складиштења енергије бити око 65 GWh, а до 1160. године може достићи 2030 GWh, од чега 70% долази из производње електричне енергије, што је главни извор енергије за подршку инсталацијама за електрохемијско складиштење енергије.
Очекује се да ће тржиште контроле температуре складиштења енергије достићи 16.5 милијарди јуана у 2025. години: Према подацима објављеним 2020. године, вредност контроле температуре складиштења енергије чини око 3%-5% вредности целокупног система за складиштење енергије. Према националним политикама о смањењу трошкова система за складиштење енергије, диверзификовани системи за складиштење енергије биће снажно промовисани, а очекује се да ће вредност контроле температуре складиштења енергије наставити да расте. Према статистици GGII, обим испоруке система за складиштење енергије у 2021. години износио је 29 GWh, што је повећање од 341% у односу на претходну годину. Висок раст електрохемијских система за складиштење енергије покреће брзи развој контроле температуре складиштења енергије. Према проценама GGII, обим кинеског тржишта контроле температуре складиштења енергије ће се повећати са 4.66 милијарди јуана на 16.46 милијарди јуана од 2022. до 2025. године, са сложеном стопом раста од 52.3%. Течно хлађење, као средњорочно и дугорочно техничко решење, може постепено повећати своју тржишну пенетрацију. GGII предвиђа да ће тржишни удео течног хлађења достићи око 45% у 2025. години.
