储能技术发展趋势
液冷替代风冷
储能温控技术方案主要分为风冷及液冷。风冷是以低温空气为介质，利用自然风或风机与电芯产生热对流，进而降低电池温度。风冷结构简单，但是换热效率低下且无法实现精准控温，相比而言液冷方案采用水、乙醇、制冷剂等冷却液，通过液冷板上均匀分布的导流槽和电芯间接接触，靠近热源、换热效率高、能耗低，可以保证电池单体温度的一致性。
风冷与液冷结构示意图
资料来源：朱信龙《集装箱储能系统热管理系统的现状及发展》，2021，中金公司研究部
远景能源实测数据表明，与普通风冷产品相比，液冷散热方案在各项性能指标上优势明显：
► 换热系数/效率高：液冷的换热系数大概在1000~50000之间，风冷的换热系数只有 25~100之间，液冷系统更适用于储能的2C、3C快充应用。
► 电池温差小，寿命长：液冷系统可将柜内所有电芯的温差精准控制在3℃以内，使得电池 寿命提升20%，且能够在气温-40℃~+50℃的地区正常运行。
► 能耗低：液冷产品减少了风冷产品中 95%的风扇旋转部件，等同于减少大量故障点，后期运维工作量小。同时，风冷通过冷却空气间接冷却电芯，整个储能系统将产生很大的自耗电，而液冷产品能降低这部分额外成本。
► 占地面积小：通过集约化设计和大容量电芯，液冷储能产品与相同容量的集装箱方案相比，占地面积节约50%以上，针对未来百MW级以上的大型储能电站，对占地成本的节约更明显。
► 环境适应性更强：液冷系统是一个全密封的柜体，Pack可以到IP65的级别，对未来海上风电的配储场景更友好。
风冷与液冷散热方案对比
资料来源：远景能源公司官网，英维克公司官网，Rao Zhonghao《A review of power battery thermal energy management》2011，中金公司研究部
主流厂商均密集推出液冷储能系统产品。2021年宁德时代基于液冷CTP电箱技术推出户外预制舱系统EnerC；2022年5月，阳光电源推出面向大型地面电站的PowerTitan以及面向工商业储能的PowerStack，均采用液冷系统，科华数能、蜂巢能源亦推出液冷储能系统解决方案。2023年远景能源、宝光智中、沃太能源等众多储能集成商均推出新款液冷储能系统产品。
阳光电源PowerTitan液冷储能系统
资料来源：阳光电源官网，中金公司研究部
宁德时代EnerC集装箱式液冷储能系统
资料来源：宁德时代官网，中金公司研究部
2022年以来储能集成商发布众多液冷新品
资料来源：北极星储能网，各公司官网，中金公司研究部
安全性更高，系统寿命延长降低全生命周期成本。液冷储能系统可更精准地控制电池温差，延长系统寿命，同时液冷方案的电费及运维费用相比风冷进一步下降，从而降低LCOS。目前风冷系统单GWh价值量在2000-4000万元，液冷系统单GWh价值量已下降至约4000万元，占系统成本比例仅约3%。根据集成厂商发布产品的测算，液冷方案相比风冷普遍可降低储能LCOS 15%-20%。
中金公司认为在集成商产品丰富度提升、部分液冷项目落地验证数据后，终端业主对液冷方案接受度将逐步提升，其渗透率有望迎来快速提升。
簇级管理优化储能效率
簇集管理器解决木桶效应、并联环流等问题，提升电站运行效率。传统集中式储能将电池簇进行直流侧并联，并通过大功率PCS进行逆变，但存在各簇出力不均、“木桶效应”、并联环流等问题。目前各厂商提出多种技术路线与解决方案，以更均衡地控制各簇之间的充放电，减少电池簇之间的环流，提升电站运行效率及全生命周期放电量。
► 交流侧多分支并联：每簇电池均与一个小功率PCS连接，在交流侧进行并联后升压，单簇控制管理可消除并联谐振及环流等问题，代表厂商如宁德时代、上能电气、盛弘股份等。
► 交流侧及直流侧多分支并联：电池簇通过DC/DC升压后进行直流侧并联，再通过模块化PCS进功率变换，且每个电池模块均带有优化器，可解决集中式储能木桶效应及并联环流等问题，同时对电芯品质兼容性较强，代表厂商主要为华为。
► 直流侧多分支并联：电池簇通过DC/DC升压后进行直流侧并联，再通过集中式PCS进行功率变换，典型产品如阳光电源PowerTitan。
► 中高压直挂（级联）：采用级联PCS，不经过变压器，直接通过并网电抗器运行于3kV及以上电压等级电力系统中，代表厂商如智光电气、新风光、南瑞继保等。
► 分布式能量块：将电池、BMS、PCS、消防、温控都集成在一个箱子内形成能量块，可实现交流侧无限并联，解决了集中式储能等各种问题的同时可实现更快的交付速度，代表厂商主要为奇点能源。
主要储能系统技术路线
资料来源：储能汇公众号，中金公司研究部
中金公司认为传统集中式储能的拓扑结构存在诸多问题，各集成商均推出簇集管理解决方案，对电池性能及系统效率产生较大改进，在终端业主重视电站运营、全生命周期成本背景下，簇集管理方案有望迎来加速渗透，同时对各储能系统集成厂商的技术能力提出更高要求。
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