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液冷有望成为储能温控市场主流 行业毛利率长期锚定在较高水平

一、储能温控行业概述

根据观研报告网发布的《中国储能温控行业现状深度分析与发展前景预测报告(2023-2030年)》显示,温控系统是储能安全的重要保障,也是提升系统寿命很重要的因素之一。由于储能电池系统电池容量和功率大,高功率密度对散热要求较高,同时储能系统内部容易产生电池产热和温度分布不均匀等问题,因而相较于新能源汽车、数据中心(IDC)温控,电化学储能温控核心在于提升使用寿命与安全性,对于温控设备空间限制较为宽松。电化学储能常见场景在室外,更强调温控设备的使用寿命、稳定性以及温控方案的运维成本,对设备的体积、重量等要求相对宽松。

电化学储能、新能源汽车、IDC温控的横向对比

应用领域 热管理核心诉求 当前热管理方案 功率要求 寿命要求 空间要求
电化学储能 电化学储能常安装于户外,对热管理的安全性与使用寿命要求较高 目前风冷占比较高,随看液冷解决方案增加和成本下降,液冷渗透率快速提升 集散式:2.5-8kw;集中式:40kw及以上 15-20年
新能源汽车 新能源汽车对热交换效率要求比较高 风冷与液冷的组合,风冷用于限用舱,液冷用于三电系统 热泵:1-2kw 5-10年
数据中心(IDC) IDC温控追求热交换效率与电能比(PUE) 风冷占比较高,液冷占比快速提升 中低密度:≤7.5kw;中高密度:7.5-18kw;高密度:18-30kw 5-10年

资料来源:观研天下数据中心整理

储能温控作为储能行业的子版块,自身市场空间有限,但增长迅速。特别是近年来大型储能设施安全事故频发,使得产业界对安全问题格外重视。过去十年,约发生36起电化学储能电站爆炸事故。

储能温控作为储能行业的子版块,自身市场空间有限,但增长迅速。特别是近年来大型储能设施安全事故频发,使得产业界对安全问题格外重视。过去十年,约发生36起电化学储能电站爆炸事故。

资料来源:国际能源网、观研天下整理

二、电化学储能市场快速发展,推动储能温控市场扩大

电化学储能市场的发展对储能温控系统市场的扩大起到推动作用。近年来,基于产业内生动力和“碳达峰、碳中和”目标等因素多重驱动,以及海外需求市场的刺激,电化学储能装机规模持续增长。截至2022年底,我国新投运电化学储能电站194座、总功率3.68吉瓦、总能量7.86吉瓦时,占已投运电站总能量的60.16%、同比增长175.81%。随着可再生能源装机规模快速增长,电力系统对各类调节性资源需求迅速增长,新型储能项目加速落地。据不完全统计,今年以来,新型储能产业链上下游超过20家企业宣布最新储能项目建设规划,特斯拉也将自己的储能超级工厂落户中国。同时,2022年落地开工的多个储能产线建设项目,有望在今年陆续投产。

与此同时,政府政策的鼓励以及电池制造技术的提高,使得电化学储能系统的平均度电成本逐年下降。预计未来几年,随着技术的进一步发展和规模效应的显现,电化学储能成本还将继续下降,促进行业规模化应用,预计2025年我国的电化学储能累计装机规模达到50GW,2030年达到250GW,电化学储能全面市场化发展,新技术加快应用脚步。

与此同时,政府政策的鼓励以及电池制造技术的提高,使得电化学储能系统的平均度电成本逐年下降。预计未来几年,随着技术的进一步发展和规模效应的显现,电化学储能成本还将继续下降,促进行业规模化应用,预计2025年我国的电化学储能累计装机规模达到50GW,2030年达到250GW,电化学储能全面市场化发展,新技术加快应用脚步。

资料来源:观研天下整理

三、液冷优势显著,有望成为未来主流方案

1、液冷方案散热效率更高、温差控制更优

储能温控技术主要包括风冷、液冷、热管冷却、相变冷却等技术。其中风冷和液冷两类应用最为广泛,具体来看,风冷由于技术成熟度高,成本低,在储能系统中具备更强的经济性,因此一直保持较高的渗透率,但其散热效率低、占地面积大且易导致电池温度分布不均的缺点也始终困扰着行业。

储能温控技术分类

储能温控技术 特点
风冷 以空气为介质进行热交换。主要特点为结构简单、成本低,但散热速度和效率较低,适用于电池产热率不高的储能项目。
液冷 以液体为介质进行热交换。主要特点为散热速度和效率更高,但结构更复杂、成本高,同时需要考虑冷却介质泄露的风险。
热管冷却 依靠管内冷却介质发生相变来实现换热。主要特点为散热速度和效率高于液冷,冷却介质泄露风险低,但成本更高。
相变冷却 通过相变材料吸收热量,并结合风冷/液冷系统导出热量。主要特点是结构紧凑、接触热阻低、冷却效果好,吸收的热量需要依靠液冷系统、风冷系统等导出,但相变材料占空间、成本高。

资料来源:高工储能GGII、观研天下数据中心整理

相较之下,液冷导热效率更高,可以有效降低电池热失控风险。尤其是近年来,储能电站规模持续上升,海内外储能市场需求爆发,不少企业通过技术迭代,不断增容电芯容量。从280Ah到300Ah,再到580Ah,电芯容量越来越大,电芯升高伴随的热管理、综合效率等方面的风险也在不断增加,因此散热效率更高、温差控制更优的液冷方案更受青睐。

多家厂商发布300Ah及以上容量的储能电芯

厂商 标称容量(Ah) 厂商 标称容量(Ah)
远景动力 305、315 力神电池 306
亿纬锂能 560 天合储能 306、314
海基新能源 375 楚能新能源 315
蜂巢能源 325 海辰储能 300、320
远东电池 305 捷威动力 360
昆宇电源 305 双登集团 315
南都电源 305 国轩高科 300
宁德时代 306、314 中创新航 314
鹏辉能源 320 欣旺达 314
兰钧新能源 314 赣锋锂电 314
雄韬股份 580 正力新能 314
瑞浦兰钧 320、340 邢东锂电 300

资料来源:观研天下数据中心整理

更重要的是,早期由于零部件精密度、材料工艺的限制,液冷系统初期成本比风冷更高,但在运营商、浪潮信息、Supermicro 等龙头积极布局液冷的计划下,目前液冷储能系统中标价已出现低于风冷的情况。未来随着液冷市占率的不断提升,行业内企业产线将不断向液冷调整,出货量将不断提升,规模效应将显现,叠加系统集成度不断提升,液冷系统单位成本将进一步降低。

更重要的是,早期由于零部件精密度、材料工艺的限制,液冷系统初期成本比风冷更高,但在运营商、浪潮信息、Supermicro 等龙头积极布局液冷的计划下,目前液冷储能系统中标价已出现低于风冷的情况。未来随着液冷市占率的不断提升,行业内企业产线将不断向液冷调整,出货量将不断提升,规模效应将显现,叠加系统集成度不断提升,液冷系统单位成本将进一步降低。

资料来源:2022年部分项目招标文件、阳光电源、观研天下整理

2、各大主流集成厂商密集推出液冷产品

在此背景下,近年来,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。

相较于风冷产品,这些新推出的液冷产品在能量密度、电池寿命上有了显著提升。阳光电源的PowerTitan产品实现了所有电芯温差小于2.5°C,使电池寿命延长2年以上。海博思创的HyperA2-C3354、HyperA2-C6709 产品实现了温差不超过3°C,电池寿命延长20%。比亚迪的Cube T28产品空间利用率远远高于传统预留风道的风冷系统。宁德时代的EnerC产品,能量密度较传统风冷系统提高了近两倍,可将单簇416个电芯温差控制在3°C以内,全系统4160个电芯温差控制在5°C以内。未来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。

2022年以来储能集成商发布众多液冷新品

推出时间 企业 液冷产品名称 产品特点
2021.3 宁德时代 户外预制舱系统Ener C 将单簇416个电芯温差控制在3°C以内,全系统4160个电芯温差控制在5°C以内,有效提升产品寿命。
2022.5 科华数能 科华数能S3液冷储能系统 集主动安全(SAFE) 、智能高效(SMART)、精简灵活(SIMPLE) 三大核心优势于一身;有效降低运营能耗及占地面积;提升电池循环寿命16%以上。
2022.5 阳光电源 PowerTitan液冷储能系统 通过智能液冷温控、递进式休眠技术实现均衡散热,降低系统辅助损耗;配置智能簇级管理器,一对一独立控制电池簇充放电解决木桶效应,实现SOC(系统级芯片)自动均衡;能够实现更低的度电成本,LCOS降低20%。
2022.7 蜂巢能源 工商业液冷储能室外柜 采用3S储能理念设计,车规级品质制造,具备削峰填谷、联合新能源发电、动态增容、需量管理、电能质量治理、应急备电、支撑电动车快充等功能。
2022.11 天合储能 万次循环液冷系统TrinaStorage Elementa 产品具有超长寿命,循环寿命超12000次,系统寿命超10000次;精细化热管理:散热性能提升16%,系统温差3C以内,电芯寿命提升10%;高集成化设计,高能量密度,占地面积减45%;智能液冷控温,可减少30%辅助功耗。
2023.3 晶科能源 全新一代SunGiga液冷工商业储能 系统温差小于2摄氏度;提升20%的系统寿命。
2023.4 海博思创 液冷户外柜 电池包IP67设计,包级定向消防;Al1-in-one设计,快速功率响应;标准化接口,灵活接入,即插即用。
2023.4 远景 新一代智慧液冷储能解决方案 采用远景自主研发的315Ah储能专用电芯,产品较上一代能量密度提升11%;循环寿命高达12000次,满足一天一次充放电25年安全可靠运行要求;度电成本降低超过30%,同时进一步提升单体储能集装箱能量密度至290kWh/m2。
2023.5 宝光智中 新一代液冷电池pack 电池包采用单包52只电芯成组方案,大幅度提高了能量密度和热管理效率;每个液冷集装箱可配置10个电池簇;每个电池簇配置8个液冷电池pack,单个液冷集装箱容量可达3.727MWh。
2023.6 沃太能源 “新一代”1500V液冷储能系统 采用革新的液冷冷却技术,具备降温快、均温性好等优势,有效提高了电池寿命和效率;采用了外维护设计及多重智能消防系统,为用户带来更安全可靠、高效便捷的能源储存和管理体验。

资料来源:北极星储能网、各公司官网、观研天下数据中心整理

天下分析师观点:液冷方案虽好,但定制化是行业发展底色液冷方案也需要根据具体的应用需求进行定制化设计,例如液冷管道的形状、尺寸、材料等都需要根据实际需求进行选择和设计,这势必会增加方案成本,因此对于一些低成本、大规模的储能项目来说,风冷方案可能更具有竞争力。总体来看,未来市场的胜出者或将产生自拥有强大设计能力的企业。

四、温控厂商纷纷切入储能温控赛道,未来行业或现“一超多强”格局

储能温控领域早期为小众领域,市场规模不大,近年受下游储能需求的带动作用,各大厂商纷纷发力储能温控赛道。此外,由于温控的四种底层技术同根同源,对于其他行业的温控厂商而言,现有降温技术能较好的延展至储能温控上,这也是导致企业相继切入储能温控赛道的重要原因之一。

目前储能温控企业普遍从其他赛道切入,主要以精密温控企业、新能源车温控企业、工业温控企业为主,各自的先天优势有部分差异。一般而言,数据中心温控设备企业此前在风冷领域技术积累更多;工业冷却设备企业此前对于液冷技术的应用更多;而动力电池热管理企业此前与电池厂商的绑定相对更深入。随着不同行业的企业相继切入储能温控赛道,未来储能温控行业或呈现“一超多强”的市场格局,其中英维克凭借先发优势和非标化技术积累,有望成为储能温控行业“一超”;同飞股份、高澜股份等有望凭借差异化优势,成为储能温控行业“多强”。

主要的储能温控参与者

类型

企业

业务情况

数据中心温控设备

英维克

公司主要从事精密温控节能设备业务,拥有机房温控节能产品、机柜温控节能产品、客车空调、轨道交通列车空调及服务四大产品线。

申菱环境

公司主营业务围绕专用性空调为代表的空气环境调节设备,涉及的细分领域包括通信、信息技术、电力、化工、交通、能源、军工及航天等。

工业冷却设备

同飞股份

公司主营业务为工业制冷设备,现已形成了液体恒温设备、电气箱恒温装置、纯水冷却单元和特种换热器四大品类产品。

高澜股份

公司致力于电力电子装置用纯水冷却设备及控制系统业务,主要应用领域包括传统直流输电、新能源发电、柔性交流输配电及大功率电气传动如石油化工、轨道交通、储能电站等。

车辆热管理

松枝股份

公司主要业务为车辆热管理系统,为车辆空调行业龙头。

奥特佳

公司是国内较早进入汽车热管理零部件及系统市场的厂商。

资料来源:观研天下数据中心整理

五、行业毛利率水平趋于稳定,基本维持在25%~30%之间

当前储能温控行业毛利率在30%左右,与产业链其他环节相比整体偏高。今年储能温控产品定制化更明显,部分器件可放开选用国产元器件,因此价格虽然整体有所下降,但盈利能力变化不太大,一线公司仍维持在30%。考虑到储能温控产品向模块化、标准化发展,行业毛利率或小幅下滑。由于数据中心和储能温控解决方案存在共同点,以机房温控设备作为参考,2018年至2022年英维克机房温控设备毛利率呈下降趋势,近三年维持在25%左右,预计稳态下储能温控毛利率将维持相近水平。

天下分析师观点:虽然选用国产元器件有助于行业降本,但储能系统集成商对于温控的降本并不迫切,他们还是更愿意选择高质量、性能稳定突出的头部温控厂商。这也符合目前国内储能温控市场的行业格局,头部企业在技术创新、产品布局、产能扩增和市场占有率方面优势明显。(LZC

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