企业竞争图谱：2024年储能温控 头豹词条报告系列

马天奇·头豹分析师 版权有问题？点此投诉 2024-07-26未经平台授权，禁止转载 行业：制造业/专用设备制造业/电子和电工机械专用设备制造工业制品/工业制造 关键词：锂电池储能 行业特征 行业分类 发展历程 背景：储能主要用于B端消纳和平滑波动需求，配套… 储能温控行业目前已达到3个阶段 储能温控技术的发展与应用，涉及不同的散热和温… 储能温控行业的特征包括：1.电化学储能系统依赖温… AI访谈 AI访谈 AI访谈 AI访谈 产业链分析 行业规模 政策梳理 储能温控行业相关政策5篇 储能温控行业规模暂无评级报告 AI访谈数据图表 AI访谈SIZE数据 AI访谈 摘要温控设备是电化学储能系统的核心部件，通过传热和制冷原理，将换热设备、传热介质和控制元件组合，实现对储能系统的冷却，保持电池和环境温度恒定。储能系统内部易出现电池产热和温度不均问题，温控设备通过降温，使系统处于最佳工作温度，防止过热着火并延长使用寿命。电池储能对温控系统的温度均匀性、环境适应性、可靠性、能效比和寿命要求较高。储能温控产业链上游为风冷核心部件（压缩机、换热器、风机等）、液冷核心部件（液冷板、蒸发器、冷却液等）；中游为系统提供商，目前主要分为风冷和液冷阵营（部分企业均有参与）；下游分为发电侧（风光电站、电网等）与用电侧（工商业储能）。2019年—2023年，储能温控行业市场规模由0.40亿元增长至23.65亿元，期间年复合增长率177.99%。预计2024年—2028年，储能温控行业市场规模由24.84亿元回落至19.44亿元，期间年复合增长率-5.94%。 行业定义[1] 背景：储能主要用于B端消纳和平滑波动需求，配套发电侧集中式新能源并网、电网侧和工商业峰谷套利。电化学储能在发电侧平滑新能源发电，在电网侧调峰调频，在用户侧削峰填谷。B端储能电池容量和功率大，需高效散热和温控系统；C端居民自用和峰谷套利，电池容量和功率小，依靠BMS系统温控即可。 温控设备是电化学储能系统的核心部件，通过传热和制冷原理，将换热设备、传热介质和控制元件组合，实现对储能系统的冷却，保持电池和环境温度恒定。储能系统内部易出现电池产热和温度不均问题，温控设备通过 降温，使系统处于最佳工作温度，防止过热着火并延长使用寿命。电池储能对温控系统的温度均匀性、环境适应性、可靠性、能效比和寿命要求较高。 行业分类[2] 储能温控技术的发展与应用，涉及不同的散热和温控机制。视技术手段不同，可大致归纳为风冷、液冷、热管冷却以及相变冷却四大类别。表格如下： 储能温控行业分类 行业特征[3] 储能温控行业的特征包括：1.电化学储能系统依赖温控系统；2.储能温控核心在于调节电池温度；3.电化学储能行业对温控成本敏感程度较低。 1电化学储能系统依赖温控系统 近年来，全球储能电站事故频发，引发广泛关注。2023年1-9月，全球发生超过70起事故，其中美国6起，法国1起，中国台湾地区1起。截至2023年9月，韩国储能电站事故最多，达30多起，美国次之，共20起，造成巨大经济损失和人员安全威胁。事故原因主要分为两类：电芯失效引发的热失控和外部辅助系统故障。热失控通常由过充、电控系统故障、热暴露、短路等引起，若可燃气体未及时排出，可能爆炸。外部故障如冷却剂泄漏、电子元器件燃烧等，若未及时监测与响应，也可能导致火灾。储能温控在确保系统安全中起关键作用。高效的温控系统能够防止电芯过热，避免热失控和火灾事故。未来应覆盖全生命周期的安全管理，包括质量管理、提前预警、消防保护和系统设计等。 2储能温控核心在于调节电池温度 温度对锂离子电池的影响显著，主要体现在容量衰减、热失控和低温特性上。高温加速容量衰减，如在37℃和55℃下，磷酸铁锂电池容量分别衰减40%和70%。热失控则因充放电过程中产生的热量无法及时散出，导致有害化学反应增多，严重时引发燃烧或爆炸。低温下，电池容量随温度下降显著降低，如在-20℃时，磷酸铁锂电池容量仅为20%～40%。锂离子电池的最佳工作温度为10～35℃，在此范围内电化学特性最佳；-20～45℃内仍能正常工作，但超过60℃或低于-20℃时性能急剧下降，可能导致安全问题。因此，温度控制对锂离子电池的安全性和性能至关重要，而温控系统可保证锂离子电池系统在整个工作期间的温度水平都保持在规定的范围内。 3电化学储能行业对温控成本敏感程度较低 从产业链价值量拆分来看，储能系统中电池成本占比约55%，PCS占比约20%，BMS和EMS合计占比约11%，热管理约占2%-4%。热管理价值量占比相对较低，下游对温控成本敏感程度较低，因此，行业参与者通常愿意配置先进的温控系统，以确保电池在最佳温度范围内运行，减少潜在风险和事故的发生。 发展历程[4] 储能温控技术的发展经历了三个主要阶段。萌芽期（1985年-2005年），学术界和工业界对储能温控行业的认知有限，技术应用较为局限，相变材料等新兴技术开始进入研究者视野，但尚处于理论探讨和实验室小规模实验阶段。技术成长期（2005年-2016年），初步商业化尝试和技术应用推广逐步展开，随着新能源行业特别是电动汽车行业的快速增长，市场对高效且安全的电池热管理系统需求增加。高速发展期（2016年至今），行业显 著特点为市场规模快速增长、技术创新突飞猛进、政策支持力度大及行业标准逐步完善，电池安全性问题成为关注焦点，技术创新表现在相变材料、冷却方式快速演进及领先企业在产品开发上的积极努力。 技术萌芽期1985~2005 1985年，Bernardi等提出了第1个电池热模型。 1997-2003年，Newman等通过将电池内部产生的热量分为不可逆和可逆热量来简化Bernard模型，并使其可用于实际应用。 2005年，MILLS等设计了基于石蜡/膨胀石墨的电池热管理系统。 本阶段的显著特点是学术界和工业界对储能温控行业的认知有限，技术应用也较为局限。相变材料等新兴技术开始进入研究者视野，但尚处于理论探讨和实验室小规模试验境地。 技术成长期2005~2016 2011年，MAHAMUD等提出了一种空气流动方向反复变换的冷却方式，仿真结果显示这种方式能够让电池温差下降约72%。 2012年，Yuan等基于CFD仿真模拟，得到最优冷板布置结构、入口速度以及温度等参数。 2013年，Burban等通过实验研究了一种用于混合动力汽车电子热管理领域的非开放式脉动热管。 2013年，Rao等在小于30W的发热率下，使用了能将磷酸铁锂电池温度控制在50℃以内的板式热管，并且将电池模块温差维持在5℃左右。 2013年，张子峰等将自然通风与机械通风相结合，在集装箱侧壁设置百叶窗，形成自然通风。 2014年，LI等通过实验研究了基于石蜡/泡沫铜的电池热管理系统。 2014年，Sun等对不同的冷却通道结构进行建模分析，结果表明“Z型”冷却风道结构可以缩小电池组间的温度差异。 本期特征是初步商业化尝试和技术应用推广。随着新能源行业兴起，特别是电动车行业的快速增长，市场开始出现对高效且安全电池热管理系统的需求。 高速发展期 2016~ 2016年，汤云峰等在集装箱电池的上部与下部设有相对应的通风口，在集装箱顶部安装风扇系统。2018年，Ping等曾采用相变材料作为鳍片结构，发现在电池最高表面温度51℃和3C放电率下，该系统具有良好的热效率。 2018年，Lu等设计了一个顶部有进口和出口的“U型”冷却通道，以获得更好的冷却性能，其最大 温差比相应的“Z型”设计低3℃。 2020年，李淼林等基于计算流体力学仿真软件建立锂电池风冷散热结构模型。 电池安全性问题成为行业关注焦点，而技术创新则表现在相变材料、液冷方案快速演进及领先企业在产品开发上做出积极努力。 产业链分析[5] 储能温控产业链上游为风冷核心部件（压缩机、换热器、风机等）、液冷核心部件（液冷板、蒸发器、冷却液等）；中游为系统提供商，目前主要分为风冷和液冷阵营（部分企业均有参与）；下游分为发电侧（风光电站、电网等）与用电侧（工商业储能）。[8] 储能温控行业产业链主要有以下核心研究观点：[8] 预计钢价上涨将带动风冷压缩机价格小幅上升，而铝加工行业回暖有望推高液冷价格。2023年无取向硅钢价格呈“N”型走势，2024年预计继续增长，压缩机价格可能上升；铝行业受需求回暖和供应调整影响，2024年铝材和铝制品产量及出口量均有望显著上升，铝冶炼行业景气指数可能上升。液冷板主要由铝热交换材料制成，价格也有望上扬。 相变和热管适于大容量储能，但成本限制；液冷方案全生命周期经济性显著。空冷系统结构简单、成本低，适用于早期电动汽车等低产热电池；液冷系统散热效率高，适用于当前电动汽车等高产热电池；热管冷却通过相变实现高效散热，适合快充电池和调频储能系统；相变冷却效果好，但需辅助系统且成本高，适用于均匀电池温度分布和提高散热速度，液冷方案在全生命周期内经济性更高，应用于多个大储项目。 新型储能飞速发展，“十四五”期间CAGR达100%，大容量储能成趋势。2024年一季度全国可再生能源新增装机同比增长34%，风电和光伏发电之和突破11亿千瓦，新型储能快速发展，预计“十四五”期间年均复合增速超100%，大容量储能成趋势，锂离子电池储能电站主要集中在电源侧。[8] 产业链上游 生产制造端 来自部件供应链。 上游厂商 冰山松洋压缩机（大连）有限公司 查看全部 产业链上游说明 风冷：预计钢价将带动压缩机价格小幅上涨。 压缩机是风冷系统最核心的装备（成本占比最大），其主要由钢材制成。在2023年12月至2024年1月，无取向硅钢整体处于供需弱平衡状态，成本支撑较强，价格保持上行。供应端因利润尚可，市场接单动力较强，预计产量将小幅下降；消费端前高后低，临近春节消费动力减弱，预计价格将窄幅调整。2023年无取向硅钢价格呈“N”型走势，前低后高。2023年家电行业受益于政策支持，表现良好，预计2024年价格将继续增长。 液冷：铝加工行业回暖，价格有望上扬。 2023年铝行业：液冷板通常由铝热交换材料制成，2023年中国铝板带箔材产量为1,860万吨，同比下降1.2%。铝板带材受终端需求疲软影响，产量下降2.2%，但汽车产业回升带动车身板类产品增长28.6%；铝箔材产量增长1.6%，空调箔和电池箔分别增长12.7%和28.6%。热点领域投资过热，部分产品产能过剩（2023年在建和拟建的铝板带项目超过16个，设计产能超过400万吨），加工费下滑。原材料价格小幅波动，基本保持稳定，LME铝价疲软，但年底因多重因素攀升至2,330美元/吨以上（云南再度大规模减产、美联储加息结束、几内亚油库爆炸等事件影响）。 2024年铝行业：1-2月，需求回暖，铝加工企业开工率达61.3%，环比增长5.8%。全国铝合金产量222.1万吨，同比上升22.8%；铝材产量976.5万吨，同比上升11.5%。铝土矿进口2448万吨，同比上升4%；铝材出口92.4万吨，同比增长10.2%；铝制品出口49.3万吨，同比增长31.9%。预计铝冶炼行业景气指数可能上升。 产业链中游 品牌端 来自储能系统集成领域。 中游厂商 查看全部 产业链中游说明 相变和热管适于大容量储能，但受制于成本等因素还需时间沉淀。 空冷系统结构简单、成本低，但散热效率不高，适用于低产热电池（早期电动汽车等领域）。液冷系统散热效率高，但结构复杂、成本高，多用于电动汽车（当前电动汽车等领域）。热管冷却通过相变实现高效散热，适合高倍率锂电池系统（快充电池系统、调频储能系统等领域）。相变冷却效果好，但需要其他冷却系统辅助，且占空间，成本高，多用于均匀电池温度分布和提高散热速度。四大类型热管理技术对比如下表： 空冷 液冷 热管冷却（冷端空冷） 热管冷却（冷端液冷） 相变冷却（相变材料+导热材料）强迫/主动强迫 主动散热效率中高较高高高散热速度中较高高高较高温降中