儲能技術發展趨勢
液冷替代風冷
儲能溫控技術方案主要分為風冷及液冷。風冷是以低溫空氣為介質，利用自然風或風機與電芯產生熱對流，進而降低電池溫度。風冷結構簡單，但是換熱效率低下且無法實現精準控溫，相比而言液冷方案采用水、乙醇、制冷劑等冷卻液，通過液冷板上均勻分布的導流槽和電芯間接接觸，靠近熱源、換熱效率高、能耗低，可以保證電池單體溫度的一致性。
風冷與液冷結構示意圖
資料來源：朱信龍《集裝箱儲能系統熱管理系統的現狀及發展》，2021，中金公司研究部
遠景能源實測數據表明，與普通風冷產品相比，液冷散熱方案在各項性能指標上優勢明顯：
? 換熱系數/效率高：液冷的換熱系數大概在1000~50000之間，風冷的換熱系數只有 25~100之間，液冷系統更適用于儲能的2C、3C快充應用。
? 電池溫差小，壽命長：液冷系統可將柜內所有電芯的溫差精準控制在3℃以內，使得電池 壽命提升20%，且能夠在氣溫-40℃~+50℃的地區正常運行。
? 能耗低：液冷產品減少了風冷產品中 95%的風扇旋轉部件，等同于減少大量故障點，后期運維工作量小。同時，風冷通過冷卻空氣間接冷卻電芯，整個儲能系統將產生很大的自耗電，而液冷產品能降低這部分額外成本。
? 占地面積小：通過集約化設計和大容量電芯，液冷儲能產品與相同容量的集裝箱方案相比，占地面積節約50%以上，針對未來百MW級以上的大型儲能電站，對占地成本的節約更明顯。
? 環境適應性更強：液冷系統是一個全密封的柜體，Pack可以到IP65的級別，對未來海上風電的配儲場景更友好。
風冷與液冷散熱方案對比
資料來源：遠景能源公司官網，英維克公司官網，Rao Zhonghao《A review of power battery thermal energy management》2011，中金公司研究部
主流廠商均密集推出液冷儲能系統產品。2021年寧德時代基于液冷CTP電箱技術推出戶外預制艙系統EnerC；2022年5月，陽光電源推出面向大型地面電站的PowerTitan以及面向工商業儲能的PowerStack，均采用液冷系統，科華數能、蜂巢能源亦推出液冷儲能系統解決方案。2023年遠景能源、寶光智中、沃太能源等眾多儲能集成商均推出新款液冷儲能系統產品。
陽光電源PowerTitan液冷儲能系統
資料來源：陽光電源官網，中金公司研究部
寧德時代EnerC集裝箱式液冷儲能系統
資料來源：寧德時代官網，中金公司研究部
2022年以來儲能集成商發布眾多液冷新品
資料來源：北極星儲能網，各公司官網，中金公司研究部
安全性更高，系統壽命延長降低全生命周期成本。液冷儲能系統可更精準地控制電池溫差，延長系統壽命，同時液冷方案的電費及運維費用相比風冷進一步下降，從而降低LCOS。目前風冷系統單GWh價值量在2000-4000萬元，液冷系統單GWh價值量已下降至約4000萬元，占系統成本比例僅約3%。根據集成廠商發布產品的測算，液冷方案相比風冷普遍可降低儲能LCOS 15%-20%。
中金公司認為在集成商產品豐富度提升、部分液冷項目落地驗證數據后，終端業主對液冷方案接受度將逐步提升，其滲透率有望迎來快速提升。
簇級管理優化儲能效率
簇集管理器解決木桶效應、并聯環流等問題，提升電站運行效率。傳統集中式儲能將電池簇進行直流側并聯，并通過大功率PCS進行逆變，但存在各簇出力不均、“木桶效應”、并聯環流等問題。目前各廠商提出多種技術路線與解決方案，以更均衡地控制各簇之間的充放電，減少電池簇之間的環流，提升電站運行效率及全生命周期放電量。
? 交流側多分支并聯：每簇電池均與一個小功率PCS連接，在交流側進行并聯后升壓，單簇控制管理可消除并聯諧振及環流等問題，代表廠商如寧德時代、上能電氣、盛弘股份等。
? 交流側及直流側多分支并聯：電池簇通過DC/DC升壓后進行直流側并聯，再通過模塊化PCS進功率變換，且每個電池模塊均帶有優化器，可解決集中式儲能木桶效應及并聯環流等問題，同時對電芯品質兼容性較強，代表廠商主要為華為。
? 直流側多分支并聯：電池簇通過DC/DC升壓后進行直流側并聯，再通過集中式PCS進行功率變換，典型產品如陽光電源PowerTitan。
? 中高壓直掛（級聯）：采用級聯PCS，不經過變壓器，直接通過并網電抗器運行于3kV及以上電壓等級電力系統中，代表廠商如智光電氣、新風光、南瑞繼保等。
? 分布式能量塊：將電池、BMS、PCS、消防、溫控都集成在一個箱子內形成能量塊，可實現交流側無限并聯，解決了集中式儲能等各種問題的同時可實現更快的交付速度，代表廠商主要為奇點能源。
主要儲能系統技術路線
資料來源：儲能匯公眾號，中金公司研究部
中金公司認為傳統集中式儲能的拓撲結構存在諸多問題，各集成商均推出簇集管理解決方案，對電池性能及系統效率產生較大改進，在終端業主重視電站運營、全生命周期成本背景下，簇集管理方案有望迎來加速滲透，同時對各儲能系統集成廠商的技術能力提出更高要求。
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