1 溫控行業迎來廣闊前景,細分賽道機會充足
溫控的定義:溫控主要是指根據電池等原器件對于工作環境的要求,利用加熱或冷卻手段對其溫度或溫差進行調節和控制 的過程,在工業、通信業、消費電子、服務器、儲能、新能源汽車等多個場景具有廣泛應用。溫控設備對于保障電池、服 務器、手機芯片等原器件正常穩定運行,以及工業、醫療、激光等場所環境的穩定性都具有重要的意義。溫控設備產品主 要可以分為工業溫控設備、精密溫控設備(電子散熱器件)以及其他溫控設備等,其中工業溫控設備和精密溫控設備市場 占比較大。
分場景來看,通常溫控設備使用場景主要包括:工業級別、機房類級別、電池熱管理級別、以及電子芯片級別四大場景; 技術方面,溫控底層技術主要分為:風冷、冷凍水(間接蒸發冷)、液冷、相變材料、電子散熱技術(導熱材料散熱、熱 管散熱、均熱板等)。
溫控設備的各個場景因為技術和工作環境差異對于溫控技術的具體要求也存在一定的差異。其中工業級別溫控對于環境和 定制化程度最高,需滿足溫度、濕度、潔凈度等多方面要求,因此該場景以傳統的風冷/水冷為主;機房類主要滿足降溫和 節能需求,其溫控技術是由風冷逐步向間接蒸發冷過渡;隨著動力電池和儲能電池功率的不斷提升,電池熱管理中首要需 考慮安全性及降溫效果,因此該場景控溫技術是由風冷由液冷逐步過渡;電子芯片級別散熱空間有限,零部件體積較小, 對于技術和工藝的水平要求相對較高,主要為電子芯片散熱工藝級別。
溫控在風電領域的應用
目前,溫控設備廣泛用于電力工業中的發電、輸電、配電及用電各個環節,涉及直流輸電、新能源發電、柔性交流輸配電 及大功率電氣傳動等領域。在新能源發電領域,目前主要應用于風力發電機組的變流器、發電機、光伏發電逆變器等新能 源發電核心設備的冷卻。隨著風力發電機組及動力傳動系統功率的不斷提升,兆瓦級機組得到了越來越廣泛的應用,其變 流器和電機所使用的器件功率密度也相應越來越高,下文我們將主要介紹風電機組中的溫控技術應用;
在光伏發電系統中,由于太陽能電池和蓄電池是直流電源,而負載是交流,必須使用逆變器進行變流。隨著太陽能光伏發 電并網容量越來越大,要求并網的電壓等級和轉換效率逐漸提高,逆變器的功率也越來越大。逆變器功率越大,其使用的 電氣器件功率密度越高,采用傳統的風冷散熱方式已無法解決其冷卻需求,而水冷是目前最先進最可靠的解決方案,新能 源變流器用純水冷卻設備應運而生。
儲能需求高增+液冷占比提升,儲能溫控市場空間廣闊
風冷、液冷已規模性應用,在研技術包括熱管冷卻、相變冷卻
目前,大容量鋰離子電池儲能系統可采用的溫控技術主要包括四種,分別適用于產熱率和環境溫度不同的應用場景: 空冷:以空氣為介質進行熱交換,具有結構簡單、輕便、可靠性高、壽命長以及成本低等優點,但由于空氣的比熱容和導 熱系數都很低,空冷系統的散熱速度和散熱效率都不高,故空冷比較適用于電池產熱率較低的場合;液冷:以液體為介質進行熱交換,液體冷卻介質的換熱系數高、比熱容大、冷卻速度快,可有效降低電池的最高溫度和提 高溫度分布的均勻性;液冷系統結構復雜、成本較高,但具有較高的散熱速度和散熱效率,目前大部分的電動汽車都采用 液冷系統; 熱管冷卻:依靠管內冷卻介質發生相變來實現換熱,比液冷系統具有更高的散熱速度和散熱效率,冷卻介質泄露風險更低, 但成本更高;適合于經常工作在高倍率工況的鋰電池系統; 相變冷卻:通過相變材料吸收熱量,并結合風冷、液冷、空調系統等導出熱量,具有結構緊湊、接觸熱阻低、冷卻效果好 等優點,但相變材料占空間,成本高;多和其它熱管理技術結合起來使用,能起到均勻電池溫度分布、降低接觸熱阻以及 提高散熱速度等作用。
技術趨勢:目前以風冷為主,中期液冷占比有望持續上升
儲能溫控主要以風冷以及液冷為主,我們主要從電池包溫度、運行能耗、電池熱 失控風險以及固定資產投資等四方面對比兩者:電池包溫度:在相同的入口溫度和極限風速及流速下,液冷電池包的溫度在30- 40攝氏度,而風冷電池包的溫度要在37-45攝氏度;液冷的溫度均有性更好。 運行能耗:經試驗研究,為了達到相同的電池平均溫度,風冷需要比液冷高2-3倍 的能耗;相同功耗下電池包的最高溫度,風冷比液冷要高3-5攝氏度;液冷的功耗 更低。電池熱失控風險:由于空氣比熱容、對流換熱系數小等因素,電池風冷技術換熱 效率低,電池發熱量增大,會導致電池溫度過高,存在熱失控風險;液冷系統可 以大大降低電池的熱失控風險。固定資產投資:根據NREL的數據,目前4小時電池儲能系統每千瓦時的電池投資 成本在1900人民幣(300美金),熱管理系統估計占電池成本的2-4%,而液冷 系統更易保障電池在舒適溫度工作,相較于風冷系統會延長電池壽命超過20%, 綜合壽命周期來看液冷投資更少。
各行業企業相繼切入,儲能溫控市場格局初顯
當前儲能溫控市場參與者主要由具備技術相似性的行業參與者跨行業切入:目前國內儲能溫控主要由數據中心溫控企業、 工業冷卻設備企業、以及汽車溫控企業布局。從技術上來看集裝箱儲能溫控和集裝箱數據中心的溫控在技術上最相似,汽 車用熱管理的相似性則來自于溫控對象都是電化學電池,均需應對戶外工況變化。不同行業的企業相繼切入儲能溫控賽道, 搶占初期儲能溫控市場,儲能溫控市場格局初顯。英維克是國內最早涉足電化學儲能溫控的廠商,加之自身的技術積累, 目前占據儲能溫控絕對優勢地位,其2021年儲能溫控業務收入已達約3.37億元。
我們認為隨著不同行業的企業相繼切入儲能溫控賽道,未來儲能溫控行業或呈現“一超多強”的市場格局,其中英維克憑 借先發優勢和非標化技術積累,有望成為儲能溫控行業“一超”;同飛股份、高瀾股份等有望憑借差異化優勢,成為儲能 溫控行業“多強”。
英維克:先發優勢+非標化技術積累,有望成為儲能溫控行業“一超”
英維克是國內領先的精密溫控節能解決方案和產品提供商,致力于為云計算數 據中心、服務器機房、通信網絡、電力電網、儲能系統、電源轉換等領域提供 設備散熱解決方案,為客車、重卡、冷藏車、地鐵等車輛提供相關車用的空調、 冷機等產品及服務,并為人居健康空氣環境推出系列的空氣環境機。目前擁有 機房溫控節能產品、機柜溫控節能產品、客車空調、軌道交通列車空調及服務 四大產品線。公司已有精密空調產品涉及技術包括風冷、液冷、間接蒸發冷卻 等,2014至2019年公司在國內機房空調的市場份額從4.1%上升至9.0%。
國內儲能溫控行業領導者:公司是國內最早涉足電化學儲能系統溫控的廠商, 長年在國內儲能溫控行業處于領導地位,也是眾多國內儲能系統提供商的主力 溫控產品供應商。公司在2020年推出系列的水冷機組并開始批量應用于國內 外各種儲能應用場景,并在2020-2022H1分別實現來自儲能應用的營業收入 近1億元、3.37億元、2.5 億元,儲能業務業績顯著提升,先發優勢明顯。在 液冷的儲能系統中,公司還不斷豐富產品環節,優化端到端的液冷系統,以提 高系統性能和運維效率。公司借助在儲能行業的品牌優勢和客戶基礎,持續地 積極拓展國內外客戶并取得顯著成效。
2.儲能行業進入快速發展期,儲能消防迎風而起
儲能電站事故頻發,儲能安全催生儲能消防需求
電化學儲能屬于能量高度密集的化學集成設備,若出現過充、過放、過流、熱失控和內部短路等電池濫用情況,易導致電 池內部熱量積聚,一旦超過臨界點即會產生熱失控,并且熱失控傳播迅速,會在電池模塊、電池柜、乃至儲能電池艙間傳 播,電池燃燒時釋放的可燃氣體將進一步延長燃燒時間,增加撲滅難度,甚至造成爆炸,最終導致嚴重的經濟和人員損傷。
儲能電站事故頻發,儲能安全問題亟待解決:據國際能源網不完全統計,2011-2022年1月期間全球共發生37起儲能電站 爆炸事故,其中4起發生在中國。在2021年4月16日北京國軒福威斯光儲充技術有限公司儲能電站事故造成1人遇難,2名 消防員犧牲,1名消防員受傷,并造成直接財產損失1661萬元;從新能源汽車事故來看,根據國家應急管理部消防救援局 發布的數據,2022年第一季度,國內接報的新能源汽車火災共計640起,相比上年同期上升了32%;從事故電池類型來看, 82%的儲能事故由三元鋰電池導致,主要原因是三元鋰電池正極材料分解溫度僅為200°C,易發生熱失控進而引致火災。
政策支持儲能消防發展,儲能消防賽道長坡厚雪
政策重點強調儲能消防安全,利好行業發展:2021年9月出臺的《電化學儲能電站安全規程(征求意見稿)》要求儲能消 防融入視頻監控系統、設定系統性解決方案,更加精細化及科技化,并規定了儲能電站設備安全技術要求、運行、維護、 檢修、試驗等方面的安全要求。2022年2月發布的《“十四五”國家消防工作規劃》提出要圍繞新型儲能設施,加強消防 設計,加強源頭管理。各政策對儲能電站建設、管理提出細節化要求;引導配套儲能消防設施建設,提高儲能電站運營安 全程度;提出2025目標裝機規模和降本增效目標,政策指引儲能市場發展。
隨著多項涉及儲能消防安全的相關政策及標準的陸續落地實施,可以預見儲能裝機規模將快速增加,新標準下儲能消防的 重要性不斷突顯,儲能消防投入占比有望進一步提升,儲能消防行業或將迎來長長的雪坡。
青鳥消防:消防安全行業龍頭,提供一站式儲能消防解決方案
公司介紹:公司是國內規模最大、品種最全、技術實力最強的消防產品供應商之一,也是專業的消防安全電子產品制造和 智能消防安全系統服務領域最具實力的綜合供應商之一,具備較強的“一站式”供應能力,相對于行業內眾多單一產品企 業,公司豐富的產品線優勢明顯。公司目前已構建形成“3+2+2”業務框架,即以通用消防報警(含海外)、應急照明與 智能疏散、工業消防為核心的“三駕馬車”,氣體類的自動滅火和氣體檢測業務,及以智慧消防、家用消防為核心的“兩 顆新星”,未來將持續向安防、物聯網等相關領域延展,進而實現“消防安全+物聯網”的全球化目標。
國安達:工業火災消防龍頭,儲能消防有望打開第二增長極
公司介紹:公司專業從事自動滅火裝置及系統的研發、生產及銷售,自設立以來一直致力于火災早期探測預警、自動滅火 技術等的研究與應用開發,產品廣泛適用于新能源汽車、電力電網、儲能電站、新能源風力發電、光伏發電、充電場站、 充電樁、城市公共安全及地下綜合管廊等特殊領域的消防安全防護。經過多年的發展,公司在自動滅火產品市場已取得一 定的市場規模及領先的技術優勢。
文章標題:儲能行業深度研究:儲能溫控+儲能消防迎風而起 山東國泰科技有限公司編輯原創
轉載請注明出處:http://www.eqzzw.cn