文章来源:中研世纪 作者:许宏汉 阅读量:519 发布时间:2024-03-27 17:16:09
据不完全统计截止2022年,全球范围内共发生59起以上储能火灾事故,2021年前事故原因主要是三元锂电池爆炸引发,2021年后,随着全球储能装机量大幅提升,各国由于监管不严、储能各类技术不成熟等因素导致储能事故频发。
韩国为储能安全事故高发地区,占比达46%,主要原因在于韩国储能装机应用三元锂电池(高温情况下易爆炸),中国、北美等发展迅速地区均发起多起事故。日本储能安全事故发生最少,截止2022年仅发生一起事故。
图1 全球2017-2022年安全事故次数及事故地区
锂电池热失控是影响储能电站安全运行的主要原因。热失控是指当锂电池遭遇机械滥用、电滥用和热滥用时,电池材料受到破坏产生异常发热,热量不断聚集并最终造成电池内部温升不可控的现象。根据我们的不完全统计,大多数储能安全事故发生在充电中或充电休止后,此时电池电压较高,电池活性较大,并联电池簇间形成环流,导致电芯处于过充状态,电压升高形成内短路,因此容易造成火灾事故。
储能温控设备的作用是将储能电池设备的温度保持在合理区间,是储能系统安全性保障的关键一环:
储能温控系统为储能电池提供热管理服务,通过接收来自BMS提供的电池控制信息(温度、电压、电流等参数,提供温控管理决策信息) ,以维持电池工作温度在合理范围内(10-35°C),实现储能电池系统的稳定工作。
储能温控在储能系统中不可或缺,若温度控制失当,过高或过低的温度刺激均可能造成容量与寿命衰减,严重时可能导致短路并引发安全事故。
图2 储能温控系统在储能系统中的作用
目前储能温控系统的技术路线可以分为四类:空气冷却(风冷)、液体冷却,热管冷却,及相变冷却:
目前来看,风冷方案较为成熟,凭借较低的投资成本、简单的结构以及安装的便捷性占据主流地位;液冷方案与风冷相比制冷效率更高,散热效果更佳,但技术难度较大,成本价格更高;热管与相变冷却尚未实现工业化,仍处于实验室阶段,不够成熟
图3 储能温控系统技术方案
2022年中国储能温控市场整体规模为46.6亿元,相较2021年增长88.6%。预计到2027年中国储能温控市场规模将达到186.3亿元,年复合增长率将超过30%,与储能系统装机规模增长率基本一致。
随着储能项目的规模不断提升,风冷的制冷效率可能无法满足部分项目散热需求,届时对制冷效率更高的液冷的需求将有望提升,预计到2027年液冷市场规模将超过80亿,市占比将达到45%。 但发热量较小的项目用风冷足够满足散热需求,如小型地面电站、工商业、通信基站等储能项目。长期来看,尽管液冷的占比会提高,但两种技术仍会有其应用场景。
图4 中国储能温控市场规模及细分领域规模结构
国内温控企业需要克服风冷&液冷技术门槛、渠道资源门槛、供应商资格认证门槛及定制化设计门槛以抓住百亿储能温控市场:
温控系统是储能项目安全、高效运行的重要保障,因此在控制精度和运行可靠性方面均有较为严苛的要求。以风冷方案为例,相比普通的民用空调,风冷系统所使用的精密空调在空气循环、散热效率、稳定性、使用寿命、可靠性等方面均需进行相应升级。而对于液冷方案而言,如何在保证散热效果的同时避免冷却液泄露等问题同样具有较大的技术难度。因此,跨界进入储能温控领域并非易事,行业存在一定的技术壁垒。
储能温控系统定制化程度高,需要充足的项目经验。储能在电力系统中的应用较为广泛,不同场景对于储能系统的要求往往存在较大差异,即便是对于相似的应用场景,不同储能系统集成商的技术方案也可能各不相同。因此,储能温控系统并不是标准化的产品,而是通常需要针对不同项目的具体要求或不同厂商的技术方案进行定制化设计。对于没有温控经验的新入企业来说难度较大。
通常储能温控设备供应商资格认证一般包括三步:第一步为供应商背景认证,对公司的技术、管理、供应链等进行审核;第二步为产品质量认证,进行样机产品试制;第三步为小批量的供货认证,整体认证周期可达10-12个月。以液冷产品为例,出厂前需要对液冷板的外观尺寸、抗压承重、密封性、耐腐蚀等多项指标进行多方位测试,从小批量送样到大批量供货的出厂测试多且耗时长,认证周期可达12个月。资格认证门槛对新入企业的挑战是巨大的。
储能系统集成商具有温控系统供应商选择的主要话语权。在国内储能系统的招标过程中,业主方往往只决定 EPC 厂商、储能系统集成商、部分业主方会指定具体的电芯供应商,但对于其他零部件的选择,往往由 EPC 厂商、储能系统集成商决定。因此如何打通下游销售渠道将是新入企业的一大难点。