安全一直是悬在锂电储能头上的“达摩克利斯之剑”。尤其是以韩系为主的三元锂电池,因为安全问题几乎被排除在储能领域的“高墙”之外。目前,磷酸铁锂电池虽然在安全性上有所提升,但隐患依旧存在。为了打造更安全的锂电池储能系统,行业普遍采取了向本征安全、主动安全、被动安全等单个维度进发的策略。
浸没式液冷技术的引入,为储能领域带来了革命性的变化。这种技术将电芯完全浸泡在一种绝缘、无毒、可散热的液体中,通过液体带走热量,实现更高级别的热管理。冷却液不仅作为温度控制的介质,还可以作为储能系统的消防液,实现温度控制与消防的完美结合。这也是该技术最显著的特点。
目前,储能系统内的电池热管理技术主要有风冷和冷板式液冷两种。伴随安全重要性的凸显,液冷技术的渗透率正在逐渐加快。据高工产业研究院的数据,液冷有望在2025年达到50%的渗透率。实际上,这已经是一个保守的估计,更多企业人士表示,今年以来液冷在手订单已经超过了风冷。
浸没式液冷作为液冷技术中的重要类别,也受到了业界的广泛关注。去年以来,南瑞继保、易事特、科创储能、佛山久安、储能在线等多个公司已经推出全浸没液冷储能系统产品。与此同时,楚能也推出了具有类似特点的浸没式储能系统。
当前,储能电芯走向300+Ah,储能系统纷纷走向5MWh+。以20尺5MWh的标准液冷储能集装箱为例,采用314Ah的电芯需要电芯约5000颗,较采用280Ah电芯要多采用电芯约1200颗。其中所增加的安全性挑战可想而知。
随着储能电芯容量的提升和储能系统容量的增加,浸没式液冷在面对更高安全要求的产业背景时,无疑会更具优势。然而,目前浸没式液冷为何仍处于“叫好不叫座”的状态?高工储能向头部企业了解到,今年的储能仍处于解决温饱阶段,甚至更多企业为了一时的订单,不惜低价竞争。因此,价格较高的浸没式液冷的渗透率自然受限。
当前,储能热管理主要有风冷、液冷等2种方式。风冷利用自然风压或利用空调系统对电池进行散热,结构简单、便于安装,但冷却效率不高,电池散热不均匀,电池组之间温差较大(4℃—8℃)。冷板式液冷通过在电芯下方放置装有循环流动冷却液的冷却板进行间接式冷却,但存在降温速度慢、时间长等不足。
浸没式液冷属于液冷的一种,由于浸没液与电芯全方位接触,能更好地控制电芯的温差水平。此外,采用非油类冷却液时,液体本身就具有灭火能力,实现了温控与消防的融合。浸没式液冷最早应用于数据中心。相关数据显示,去年数据中心的浸没式液冷市场估计为3.999亿元人民币,预计年复合增长率为26.06%,到预测期末将达到10.5亿元人民币。数据中心不断增长的碳足迹被认为是采用浸没式液冷的主要驱动因素之一。
根据选择的冷却液的不同,浸没式液冷储能系统可以分为水基、油基、氟基三种主要类型。水基的特征是成本低、导热性能佳,但过滤系统复杂,绝缘性难以保证。油基的特征是绝缘性好,但维护难度大,尤其在低温环境粘度大,成本较高。氟基的特征主要表现为粘度低、易维护,但成本是三种中最高的。
此外,浸没式液冷储能系统在商业建筑、机场、港口、轨道交通等特定领域,由于对安全性要求较高,该项技术已经具有较好的应用前景。再次,当前储能仍处于发展前期,技术仍处于“百家争鸣”时期,浸没式液冷作为一种创新性技术,亦正在受到广泛论证。
事实上,板换式液冷在去年也比风冷价格高出不少,而行至今日,也已经与风冷相差不大。那么,浸没式液冷逐步解决经济性难题后,或许将跃升为主流技术亦未可知。