安全一直是懸在鋰電儲能頭上的“達摩克利斯之劍”。尤其是以韓系為主的三元鋰電池,因為安全問題幾乎被排除在儲能領(lǐng)域的“高墻”之外。目前,磷酸鐵鋰電池雖然在安全性上有所提升,但隱患依舊存在。為了打造更安全的鋰電池儲能系統(tǒng),行業(yè)普遍采取了向本征安全、主動安全、被動安全等單個維度進發(fā)的策略。
浸沒式液冷技術(shù)的引入,為儲能領(lǐng)域帶來了革命性的變化。這種技術(shù)將電芯完全浸泡在一種絕緣、無毒、可散熱的液體中,通過液體帶走熱量,實現(xiàn)更高級別的熱管理。冷卻液不僅作為溫度控制的介質(zhì),還可以作為儲能系統(tǒng)的消防液,實現(xiàn)溫度控制與消防的完美結(jié)合。這也是該技術(shù)最顯著的特點。
目前,儲能系統(tǒng)內(nèi)的電池熱管理技術(shù)主要有風冷和冷板式液冷兩種。伴隨安全重要性的凸顯,液冷技術(shù)的滲透率正在逐漸加快。據(jù)高工產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù),液冷有望在2025年達到50%的滲透率。實際上,這已經(jīng)是一個保守的估計,更多企業(yè)人士表示,今年以來液冷在手訂單已經(jīng)超過了風冷。
浸沒式液冷作為液冷技術(shù)中的重要類別,也受到了業(yè)界的廣泛關(guān)注。去年以來,南瑞繼保、易事特、科創(chuàng)儲能、佛山久安、儲能在線等多個公司已經(jīng)推出全浸沒液冷儲能系統(tǒng)產(chǎn)品。與此同時,楚能也推出了具有類似特點的浸沒式儲能系統(tǒng)。
當前,儲能電芯走向300+Ah,儲能系統(tǒng)紛紛走向5MWh+。以20尺5MWh的標準液冷儲能集裝箱為例,采用314Ah的電芯需要電芯約5000顆,較采用280Ah電芯要多采用電芯約1200顆。其中所增加的安全性挑戰(zhàn)可想而知。
隨著儲能電芯容量的提升和儲能系統(tǒng)容量的增加,浸沒式液冷在面對更高安全要求的產(chǎn)業(yè)背景時,無疑會更具優(yōu)勢。然而,目前浸沒式液冷為何仍處于“叫好不叫座”的狀態(tài)?高工儲能向頭部企業(yè)了解到,今年的儲能仍處于解決溫飽階段,甚至更多企業(yè)為了一時的訂單,不惜低價競爭。因此,價格較高的浸沒式液冷的滲透率自然受限。
當前,儲能熱管理主要有風冷、液冷等2種方式。風冷利用自然風壓或利用空調(diào)系統(tǒng)對電池進行散熱,結(jié)構(gòu)簡單、便于安裝,但冷卻效率不高,電池散熱不均勻,電池組之間溫差較大(4℃—8℃)。冷板式液冷通過在電芯下方放置裝有循環(huán)流動冷卻液的冷卻板進行間接式冷卻,但存在降溫速度慢、時間長等不足。
浸沒式液冷屬于液冷的一種,由于浸沒液與電芯全方位接觸,能更好地控制電芯的溫差水平。此外,采用非油類冷卻液時,液體本身就具有滅火能力,實現(xiàn)了溫控與消防的融合。浸沒式液冷最早應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,去年數(shù)據(jù)中心的浸沒式液冷市場估計為3.999億元人民幣,預(yù)計年復(fù)合增長率為26.06%,到預(yù)測期末將達到10.5億元人民幣。數(shù)據(jù)中心不斷增長的碳足跡被認為是采用浸沒式液冷的主要驅(qū)動因素之一。
根據(jù)選擇的冷卻液的不同,浸沒式液冷儲能系統(tǒng)可以分為水基、油基、氟基三種主要類型。水基的特征是成本低、導(dǎo)熱性能佳,但過濾系統(tǒng)復(fù)雜,絕緣性難以保證。油基的特征是絕緣性好,但維護難度大,尤其在低溫環(huán)境粘度大,成本較高。氟基的特征主要表現(xiàn)為粘度低、易維護,但成本是三種中最高的。
此外,浸沒式液冷儲能系統(tǒng)在商業(yè)建筑、機場、港口、軌道交通等特定領(lǐng)域,由于對安全性要求較高,該項技術(shù)已經(jīng)具有較好的應(yīng)用前景。再次,當前儲能仍處于發(fā)展前期,技術(shù)仍處于“百家爭鳴”時期,浸沒式液冷作為一種創(chuàng)新性技術(shù),亦正在受到廣泛論證。
事實上,板換式液冷在去年也比風冷價格高出不少,而行至今日,也已經(jīng)與風冷相差不大。那么,浸沒式液冷逐步解決經(jīng)濟性難題后,或許將躍升為主流技術(shù)亦未可知。