1. Lösningar för flytande kylning påskyndar penetration, utökar marknaden för termisk hantering av energilagring
1.1 Luftkylning dominerar nuvarande termisk hantering av energilagring, vätskekylning dyker upp som framtida trend
Det finns olika former av värmehantering för energilagring, och luftkylning och vätskekylning är relativt mogna. De nuvarande vanliga termiska hanteringsmetoderna inkluderar luftkylning, vätskekylning, värmerörskylning och fasförändringskylning. För närvarande är tillämpningen av luftkylning och vätskekylning relativt utbredd, medan industrialiseringsgraden för värmerörskylning och fasförändringskylning är relativt låg. Bland dem är fasförändringskylning en kylmetod som använder fasförändring av fasförändringsmaterial för att absorbera värme. Det har fördelarna med kompakt struktur, lågt termiskt kontaktmotstånd och bra kyleffekt. Kostnaden för fasförändringsmaterial är emellertid relativt hög, och värmelagringen och värmeavledningshastigheten är relativt långsam. Det används för närvarande mindre inom området för temperaturkontroll av energilagring. Värmerörkylning är beroende av fasändringen av kylmediet som är inneslutet i röret för att uppnå värmeväxling. Det har fördelarna med hög värmeavledningseffektivitet, säkerhet och tillförlitlighet, men kostnaden är också hög. Det används sällan i batterisystem med stor kapacitet som energilagring. Baserat på teknologins mognad och graden av industrialisering tror vi att luftkylning och vätskekylning fortfarande kommer att vara de viktigaste formerna för temperaturreglering av energilagring på medellång och lång sikt.
| Viktiga termiska hanteringsmetoder för energilagringssystem | |||||
| Artikel | luftkylning | Vätskekylning | Värmerörskylning | Fasbyteskylning | |
| Passiv | Aktiva | Luftkylning i kalla ände | Kyla vätskekylning i den kalla änden | Fasändringsmaterial + värmeledande material | |
| Kyleffektivitet | Medium | Högre | Högre | Hög | Hög |
| Kylhastighet | Medium | Hög | Hög | Hög | Högre |
| Temperaturfall | Medium | Högre | Högre | Hög | Hög |
| Temperaturskillnad | Högre | Låg | Låg | Låg | Låg |
| Komplexitet | Medium | Medium | Medium | Högre | Medium |
| Pris | Låg | Högre | Högre | Hög | Högre |
Luftkylningssystem har en låg initialkostnad och är säkra och tillförlitliga, och är för närvarande den viktigaste formen av temperaturkontroll för energilagring. Luftkylning är en kylmetod som använder luft som kylmedium och använder konvektionsvärmeöverföring för att sänka batteriets temperatur. Den används ofta i temperaturkontrollscenarier som industriell kylning, kommunikationsbasstationer och datacenter. Teknikmognaden och tillförlitligheten är relativt hög. Dessutom är luftkylningssystemets övergripande struktur relativt enkel och lätt att underhålla, och den initiala investeringskostnaden är relativt låg. Med tanke på dess fördelar i kostnad och tillförlitlighet är luftkylning för närvarande den mest populära lösningen inom området temperaturkontroll för energilagring.
Luftkylsystem har låg värmeavledningseffektivitet, dålig temperaturskillnadskontroll och ett stort fotavtryck, och dess tillämpningsområde är relativt begränsat. Först och främst, på grund av den låga specifika värmekapaciteten och värmeledningsförmågan hos luften i sig, är luftkylsystemets värmeavledningseffektivitet inte hög. Även om det kan uppfylla temperaturkontrollkraven för de flesta nuvarande energilagringskraftverk, kommer bristerna i luftkylsystemets värmeavledningseffektivitet gradvis att bli uppenbara med den kontinuerliga förbättringen av enhetsskalan och energitätheten hos energilagringsprojekt. Dessutom flödar luften i vanliga luftkylsystem alltid enkelriktat från luftinloppet till luftutloppet, vilket kommer att orsaka en stor temperaturskillnad mellan batterierna som är placerade vid luftinloppet och utloppet, vilket därigenom orsakar en stor inverkan på batteriernas konsistens. Även om det för närvarande finns förbättringslösningar som strängluftkonditioneringsapparater, löser detta inte i grunden nackdelarna med luftkylning vid temperaturskillnadskontroll. Slutligen kräver luftkylsystemet utplacering av ett stort område av värmeavledningskanaler, vilket avsevärt kommer att påverka energilagringskraftverkets utrymmesutnyttjande och därigenom begränsa energilagringsbehållarens skala och förbättringen av energitätheten. Baserat på ovanstående skäl har tillämpningsområdet för luftkylningssystemet inom energilagring vissa begränsningar.
Vätskekylsystem har stark värmeavledningsförmåga och låga livscykelkostnader, och förväntas bli en framtida utvecklingstrend. Vätskekylning är en kylmetod som använder vätskor som vatten och etylenglykol som medium för att minska batteriets temperatur genom värmekonvektion. Jämfört med luftkylning är vätskekylsystemets struktur mer komplex och kompakt, kräver inte utplacering av ett stort område med värmeavledningskanaler och upptar ett relativt litet område. Samtidigt, eftersom kylvätskans värmeöverföringskoefficient och specifika värmekapacitet är högre och inte påverkas av faktorer som höjd och lufttryck, har vätskekylsystemet en starkare värmeavledningsförmåga än luftkylsystemet, och är mer anpassningsbart till utvecklingstrenden för storskaliga och högenergitäta energilagringsprojekt. Ur ett kostnadsperspektiv, enligt relevant forskning, är energiförbrukningen för vätskekylsystemet under samma kyleffekt vanligtvis mycket lägre än för luftkylsystemet. Därför, även om den initiala investeringskostnaden för vätskekylsystemet är hög, kan dess totala kostnad över hela energilagringssystemets livscykel vara lägre än för luftkylsystemet. Sammanfattningsvis tror vi att vätskekylning i vissa scenarier förväntas gradvis ersätta luftkylning och bli den vanligaste formen av temperaturreglering för energilagring.
Under lika energiförbrukning visar flytande kylsystem överlägsen kyleffekt på litiumbatterimoduler jämfört med luftkylning
Vätskekylsystem står fortfarande inför vissa utmaningar vad gäller tillförlitlighet och andra aspekter. Tidigare användes vätskekylning relativt sällan inom området temperaturreglering för energilagring, och den tekniska mognaden låg fortfarande något efter luftkylning, särskilt när det gäller driftsstabilitet och tillförlitlighet. Mer specifikt är rörledningarna i vätskekylsystemet benägna att korrosion och avlagringar uppstår, vilket kan orsaka blockering eller läckage av kylvätskan, medan vanliga kylvätskor som vatten, etylenglykol och silikonolja kan skada batteriet eller orsaka kortslutning i systemet, vilket leder till säkerhetsrisker i energilagringskraftverk. Dessutom är energilagringssystemets konstruktionslivslängd vanligtvis 15 år, men livslängden för pumpar och ventiler inuti vätskekylsystemet är ofta cirka 7 år. Det finns en viss skillnad mellan de två, så under driften av energilagringsprojektet är det mycket troligt att vätskekylsystemet kommer att behöva underhållas eller att systemkomponenter byts ut genom avstängning, vilket påverkar projektets ekonomiska genomförbarhet. Naturligtvis, med utvecklingen av vätskekylningsteknik, tror vi att dessa problem förväntas lösas ett efter ett, och övergripande vätskekylning kommer fortfarande att vara den framtida utvecklingstrenden för temperaturreglering av energilagring.
1.2 Energilagring Termisk hantering Marknad redo för snabb tillväxt
Vätskekylningslösningar accelererar sin penetration, och enhetsvärdet för energilagringstemperaturkontroll förväntas fortsätta att öka. Sammanfattningsvis har fördelarna med nuvarande vätskekylsystem gradvis börjat manifesteras, ur kylprestanda och livscykelkostnadsperspektiv. Att döma av de nya produkter som lanserades av stora batteritillverkare och energilagringssystemintegratörer under 2021, har vätskekylning blivit den vanligaste temperaturkontrolllösningen. Vi förväntar oss att tillämpningsförhållandet för vätskekylning i energilagringssystem kommer att öka snabbt från 2025. För närvarande är enhetspriset för vätskekylsystem cirka 2-3 gånger högre än för luftkylsystem. Därför, med den accelererade penetrationen av vätskekylning, förväntas det totala enhetsvärdet för energilagringstemperaturkontrollsystem visa en uppåtgående trend.
| Vätskekylning dyker upp som huvudlösningen i nya produkter från ledande energilagringsbatterier/systemintegratörer | ||
| 2023 | 2024 | |
| CATL | Lanserade den första vätskekylda energilagringsprodukten EnerOne, som certifierats av TÜV SÜD. | EnerOne levererades i omgångar och det vätskekylda utomhus prefabricerade kabinsystemet EnerC lanserades. |
| BYD | Lanserade den första vätskekylda energilagringsprodukten, Cube 28, som täcker en yta på 16.66 kvadratmeter och har en kapacitet på 2.8MWh. | Den uppgraderade versionen av bladbatteriet, Cube 28, är under utveckling, och dess motsvarande 40-fots containerkapacitet kommer att överstiga 6MWh. |
| Föreställ dig energi | Energilagringsprodukter använder i princip luftkylningslösningar | Lanserade den första vätskekylda smarta energilagringsprodukten med batteritid +20% och energiförbrukning -20%. |
| Sungrow Power | Lansera ett nytt vätskekylt energilagringssystem för att minska kostnaderna för energilagringskomplettering och sänka LCOS. | |
| SmartPropel energi | Lanserade SPP1 (372Kwh+200Kw) vätskekylt energilagringssystem, med energitäthet +80% och livslängd +20%. | |
| CHINT Ny energi | Släppte TELOGY Camelback 1500V vätskekylt energilagringssystem, främst inriktat på strömförsörjningssidan. | |
| Clou Electronics | Lanserade det integrerade vätskekylda energilagringssystemet E30, 2.5MWh 1CP, bakåtkompatibelt. | |
Volymen och priset för temperaturkontroll för energilagring stiger, och det globala marknadsutrymmet förväntas överstiga 13 miljarder RMB 2025. Som beräknat ovan förväntas den globala nya installerade kapaciteten för energilagring överstiga 300 GWh 2025, och det förväntas att andelen litiumbatteriers energilagring kommer att ligga kvar på cirka 95 % de senaste åren. Baserat på detta antar vi att penetrationshastigheten för vätskekylsystem kommer att öka från cirka 10 % 2021 till cirka 40 % 2025, och transportvolymen av energilagringsluftkylning/vätskekylsystem kommer 2025 att nå 175/117GWh respektive . För närvarande är enhetsvärdet för luftkylning/vätskekylningssystem cirka 30 miljoner RMB/90 miljoner/GWh. Om de två bibehåller en årlig nedgång på cirka 3%/5% i framtiden, förväntas den globala marknadsstorleken för temperaturkontroll för energilagring överstiga 13 miljarder RMB 2025, och det totala enhetsvärdet kommer att öka från 36 miljoner RMB/GWh till 45 miljoner RMB/GWh år 2025. Industrin förväntas uppnå tillväxt i både kvantitet och prisökning.
| Global Energy Storage Termal Management Market Space Analysis | |||||||
| Enhet | 2020 | 2021 | 2022 | 2023 | 2024 | 2025E | |
| Global ny installerad kapacitet för energilagring | GWh | 10.8 | 29.30 | 91.30 | 140.30 | 207.80 | 306.90 |
| Energilagring av litiumbatteri | % | 95% | 95% | 95% | 95% | 95% | 95% |
| Global ny installerad kapacitet för energilagring av litiumbatterier | Gwh | 10.2 | 27.8 | 86.7 | 133.3 | 197.4 | 291.6 |
| Luftkylsystem andel | % | 95% 9.7 | 90% | 85% | 80% | 70% | 60% |
| Transporter av luftkylningssystem | GWh | 0.3 | 25.1 | 73.7 | 106.7 | 138.2 | 175 |
| Luftkylsystems enhetsvärde | RMB miljarder/GWh | 2.9 | 0.3 | ol29 | 0.28 | 0.27 | 0.27 |
| Marknadsstorlek för luftkylningssystem | miljarder RMB | 5 | 750% | 21.5 | 30.1 | 37.8 | 46.5 |
| Vätskekylsystem andel | % | 0.5 | 10% | 15% | 20% | 30% | 40% |
| Leveranser av flytande kylsystem | Gwh | 0.9 | 2.8 | 1300% | 26.7 | 59.2 | 116.6 |
| Enhetsvärde för flytande kylsystem | RMB miljarder/GWh | 0.5 | 0.9 | 0.86 | 0.81 | 0.77 | 0.73 |
| Marknadsstorlek för flytande kylsystem | miljarder RMB | 0.33 | 2.5 | 11.1 | 21.7 | 45.7 | 85.5 |
| Värde för styrenhet för energilagringstemperatur | RMB miljarder/GWh | 3.4 | 0.36 | 0.38 | 0.39 | 0.42 | 0.45 |
| Energilagring temperaturkontroll marknadsstorlek | miljarder RMB | 10 | 32.6 | 51.8 | 83.5 | 132 | |
| Tillväxthastighet | % | 197% | 225% | 59% | 61% | 58% | |
2. Gynnsamt marknadslandskap för termisk hantering av energilagring: ledande spelare får övertaget
2.1 Termisk hantering: ett nisch men nyckelsegment i energilagringsvärdekedjan med ett gynnsamt konkurrenslandskap
Temperaturkontrollsystem för energilagring har en låg värdeandel men är av enastående betydelse, och det efterföljande trycket på kostnadsreduceringar är relativt litet. I likhet med andra nya energiindustrier är kontinuerlig kostnadsreducering en viktig förutsättning för att öppna upp utrymme för efterfrågan på energilagring. Med tanke på att batterier står för cirka 60 % av kostnaden för energilagringssystem förväntas batterier bli den viktigaste länken för att minska kostnaden för energilagringssystem i framtiden. Enligt BNEF:s prognos kommer riktmärkeskostnaden för fyra timmars energilagring på kraftverksnivå att minska från 299 USD/kWh år 2020 till 167 USD år 2030, och batteriernas bidrag till den minskade kostnaden kommer att uppgå till mer än 70 %. Som jämförelse står temperaturkontroll endast för cirka 3–5 % av den totala kostnaden för energilagringssystem och spelar en viktig roll för systemets övergripande säkerhet och tillförlitlighet. Därför tror vi att energilagringsintegratörer eller projektägare är mer benägna att välja högkvalitativa, stabilt prestandabaserade temperaturkontrolllösningar snarare än att bara minska kostnaderna. Det förväntas att kostnadsbesparingstrycket som temperaturreglering för energilagring står inför kommer att vara relativt avslappnat i framtiden.
Kraven på styrnoggrannhet och driftsäkerhet för energilagringstemperaturkontrollsystem är betydligt högre än inom allmänna civila och industriella kylområden, och det finns höga tekniska hinder inom branschen. Som tidigare nämnts är temperaturkontrollsystemet en viktig garanti för säker och effektiv drift av energilagringsprojekt, så det finns relativt stränga krav när det gäller styrnoggrannhet och driftsäkerhet. Om man tar luftkylningslösningen som exempel, jämfört med vanliga civila luftkonditioneringsapparater, måste precisionsluftkonditioneringsapparaterna som används i luftkylsystemet uppgraderas i enlighet därmed vad gäller luftcirkulation, värmeavledningseffektivitet, stabilitet, livslängd, tillförlitlighet etc. För vätskekylningslösningar är det också en stor teknisk svårighet att säkerställa värmeavledningseffekten samtidigt som man undviker problem som kylvätskeläckage. Därför är det inte lätt för företag inom allmän civil luftkonditionering att gå över till området för energilagringstemperaturkontroll, och det finns vissa tekniska hinder inom branschen.
| Jämförelse av precisionsluftkonditionering och luftkonditionering för bostäder | ||
| Projekt | Precisionsluftkonditionering | Bostads luftkonditionering |
| Applikationsområde | Med fokus på utrustningens arbetsmiljö är målet att skydda utrustningens tillförlitliga drift, förbättra effektiviteten och minska driftskostnaderna. | Livsmiljö, för att skydda fysisk och psykisk hälsa, förbättra arbetseffektiviteten och livskvaliteten. |
| Luftcirkulation | De nödvändiga rymdmiljöparametrarna är mycket enhetliga och antalet luftcirkulationer per tidsenhet är stort. | Enheten i hela utrymmet är inte hög, och antalet cykler är litet. |
| Klimatprodukter | Med fokus på termisk hantering, har designen högt förnuftigt värmeförhållande och små entalpiskillnader. | Våtlastförhållandet är stort, och designen har egenskaperna för lågt känsligt värmeförhållande och stor entalpiskillnad. |
| Termisk stabilitet | Temperaturfluktuationer ≤±1℃ | Generellt kontrollerad vid +3℃~5℃. |
| Fuktighetshantering | Miljön har höga krav på luftfuktighetsnoggrannhet, vilket kräver att luftfuktigheten ställs in på ±5 % | Enligt hygien- och komfortkrav styrs den till 40%~65%RH, med ett brett intervall. |
| Verksamhetsmiljö | Driftmiljö: -40℃~+45℃ Arbetsläge: "24 timmar × 7 dagar" kontinuerlig drift | Driftmiljö: -5℃~+45℃ Arbetsläge: "8 timmar X7 dagar" intermittent drift. |
| Designliv | längre | Kort |
| Pålitlighet | Tillgodose behoven av obevakat arbete och höga krav på tillförlitlighet | Relativt låg tillförlitlighet. |
Temperaturkontrollsystemet för energilagring har en hög grad av anpassning, vilket kräver tillräcklig projekterfarenhet och kundrelationsackumulering. De ledande tillverkarna har en stark first-mover-fördel. Energilagring används i stor utsträckning i kraftsystem. Kraven på energilagringssystem i olika scenarier är ofta ganska olika. Även för liknande tillämpningsscenarier kan de tekniska lösningarna för olika integratörer av energilagringssystem vara olika. Därför är temperaturkontrollsystemet för energilagring inte en standardiserad produkt, utan behöver vanligtvis anpassas enligt de specifika kraven för olika projekt eller de tekniska lösningarna från olika tillverkare. Oavsett om det är ett luftkylt eller vätskekylt system är kompressorerna, fläktarna, rörledningarna, pumparna och ventilerna som används mestadels standardiserade enheter. Vi tror att kärnkonkurrenskraften hos tillverkare av temperaturkontroll för energilagring ligger i design- och integrationsförmågan hos det övergripande systemet, och det finns en stark klibbighet mellan dem och nedströms batteri- eller integratorkunder. Å ena sidan måste tillverkare av temperaturkontroll för energilagring upprätthålla en djupgående kommunikation med kunder i produkt-/lösningsdesignstadiet för att till fullo förstå kundernas behov; å andra sidan är integratörer av energilagringssystem också mer benägna att de temperaturkontrolltillverkare som har bildat långsiktiga samarbetsrelationer och vars produkttillförlitlighet har verifierats av faktiska projekt. Med tanke på teknikackumulering och kundrelationer kommer därför ledande tillverkare av temperaturkontroll för energilagring som startade tidigt och som har rik projekterfarenhet att ha en stark fördel som först.
SmartPropel Energy Energilagring Temperaturkontrollprodukter
Shenzhen SmartPropel Energy System Co., Ltd. har stark FoU-kapacitet och en stor produktionskapacitet baserad på år av teknisk ackumulering. Den har matchat relevanta vätskekylnings- och luftkylningsprodukter för kunder inom energilagringsområdet. I framtiden kommer det att utöka produktmarknaden för energilagringstemperaturkontroll ytterligare genom omfattande fördelar som exakt temperaturkontroll, hög tillförlitlighet, hög säkerhet och temperaturlikformighet.
