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2022年，中國(guó)儲(chǔ)能鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模破2000億，其中電力儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模增至1600億元，戶(hù)用儲(chǔ)能增長(zhǎng)至400億元。

全球范圍內(nèi)，鋰電儲(chǔ)能賽道“藍(lán)海”變“紅海”。鋰電儲(chǔ)能關(guān)注三個(gè)要素：長(zhǎng)壽命、低成本、高安全。長(zhǎng)壽命相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)（國(guó)軒高科儲(chǔ)能電池循環(huán)已達(dá)12000次），低成本隨著規(guī)模提升也會(huì)逐步解決，最難解決的還是安全性問(wèn)題。

升級(jí)熱管理方案，提升儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性

鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)由大量電芯單體通過(guò)串并聯(lián)組成。一個(gè)20尺3.44MWh的液冷儲(chǔ)能集裝箱，需要超3840顆280Ah電芯。

大量電芯在電池倉(cāng)內(nèi)集成使用，在充放電過(guò)程中會(huì)持續(xù)發(fā)熱。而儲(chǔ)能鋰電池最佳工作溫度為25℃-40℃，長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行，輕則對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作效率、性能和壽命產(chǎn)生不可逆影響，重則引發(fā)熱失控風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生安全事故。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2017年5月至今，全球儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)生70多起鋰離子電池儲(chǔ)能安全事故，事故原因主要是儲(chǔ)能鋰電池內(nèi)部熱失控。安全問(wèn)題已經(jīng)切實(shí)影響到人們的人身、財(cái)產(chǎn)安全了。

另一方面，近年，儲(chǔ)能電芯越做越大，電芯容量正從280Ah邁向300Ah+。2022年億緯鋰能推出了560Ah容量的LF560K儲(chǔ)能電池，單電池能量達(dá)到1.792kWh，被譽(yù)為最大容量?jī)?chǔ)能電芯。

2022年，海辰儲(chǔ)能、天合儲(chǔ)能、遠(yuǎn)景動(dòng)力、鵬輝能源、?；履茉础⑷鹌痔m鈞、楚能新能源、蜂巢智儲(chǔ)、國(guó)軒高科、比亞迪、南都電源在內(nèi)的十余家儲(chǔ)能電芯企業(yè)陸續(xù)推出了300Ah及以上容量的電芯產(chǎn)品。

電芯容量越來(lái)越大，大量電芯集成工作時(shí)發(fā)熱越來(lái)越多，安全風(fēng)險(xiǎn)提升，如何更好的控制電芯溫度，降低儲(chǔ)能系統(tǒng)能耗，提升儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性，業(yè)界提出的解決方案之一是升級(jí)儲(chǔ)能熱管理系統(tǒng)（由風(fēng)冷散熱經(jīng)冷板式液冷散熱向全浸沒(méi)式液冷散熱過(guò)渡）。

儲(chǔ)能熱管理發(fā)展三階段

儲(chǔ)能熱管理系統(tǒng)發(fā)展大致分為三個(gè)階段，風(fēng)冷散熱一家獨(dú)大、冷板式液冷散熱異軍突起和全浸沒(méi)液冷散熱嶄露頭角。

第一階段，2021年以前儲(chǔ)能市場(chǎng)基本呈現(xiàn)風(fēng)冷散熱一家獨(dú)大的局面。

風(fēng)冷散熱技術(shù)選用冷卻介質(zhì)是空氣，有自然風(fēng)冷（無(wú)風(fēng)扇、空調(diào)等機(jī)械裝置）和強(qiáng)制風(fēng)冷（配備風(fēng)扇空調(diào)等機(jī)械裝置）兩種類(lèi)型。

第二階段，2021年至今，冷板式液冷散熱技術(shù)異軍突起，市占率不斷提升。

冷板式液冷散熱技術(shù)選用冷卻介質(zhì)是乙二醇水溶液等液體，通過(guò)將電池PACK內(nèi)電芯集成布置于液冷板上展開(kāi)工作，通過(guò)液冷板內(nèi)冷卻介質(zhì)流動(dòng)進(jìn)行散熱。

2020年，寧德時(shí)代等頭部企業(yè)先后推出冷板式液冷儲(chǔ)能產(chǎn)品，并不斷更新迭代。寧德時(shí)代2020年推出基于液冷CTP電箱技術(shù)的戶(hù)外系統(tǒng)EnerOne產(chǎn)品，2021年實(shí)現(xiàn)批量交付，并重磅推出升級(jí)產(chǎn)品EnerC。

目前，布局冷板式液冷散熱技術(shù)的儲(chǔ)能企業(yè)數(shù)量眾多，包括科華數(shù)能、陽(yáng)光電源、億緯鋰能、采日能源、星云時(shí)代、海博思創(chuàng)、海辰儲(chǔ)能、中天科技、上海電氣國(guó)軒、天合儲(chǔ)能、阿詩(shī)特、盛弘股份等數(shù)十家儲(chǔ)能企業(yè)，覆蓋電網(wǎng)級(jí)儲(chǔ)能、工商業(yè)儲(chǔ)能、戶(hù)用儲(chǔ)能等多元場(chǎng)景。

第三階段，冷板式液冷和風(fēng)冷散熱二分天下，全浸沒(méi)液冷散熱嶄露頭角。

全浸沒(méi)式液冷散熱技術(shù)選用冷卻介質(zhì)是超純水、礦物油、聚烯烴和含氟類(lèi)滅火劑等各種冷卻絕緣液體，將電池系統(tǒng)整體浸沒(méi)于冷卻絕緣液中，通過(guò)液體循環(huán)直接散熱。

目前，布局全浸沒(méi)式液冷散熱技術(shù)的企業(yè)有楚能新能源、南網(wǎng)儲(chǔ)能、佛山久安、易事特、科創(chuàng)儲(chǔ)能、南瑞繼保、儲(chǔ)能在線(xiàn)等。

關(guān)于全浸沒(méi)式液冷散熱

全浸沒(méi)液冷儲(chǔ)能技術(shù)，顧名思義，在儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電芯直接浸沒(méi)于冷卻液中，與空氣、水分等完全隔離，通過(guò)電芯與冷卻液直接接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)快速、充分的溫度控制。

形象地說(shuō)，如果把風(fēng)冷散熱比喻成吹風(fēng)扇，冷板液冷散熱比喻為貼著冰塊，那全浸沒(méi)液冷散熱就是電芯集體“泡冷水澡”。

實(shí)際工作時(shí)，電池直接浸沒(méi)在艙內(nèi)的冷卻液中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池直接、快速、充分冷卻降溫，可確保電池在最佳溫度范圍內(nèi)運(yùn)行，有效延長(zhǎng)電池的使用壽命，整體提升儲(chǔ)能電站的安全性能。

南方電網(wǎng)儲(chǔ)能科技公司董事長(zhǎng)汪志強(qiáng)曾針對(duì)梅州寶湖儲(chǔ)能電站表示：“浸沒(méi)式液冷電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的成功研制，實(shí)現(xiàn)了電化學(xué)儲(chǔ)能安全技術(shù)的迭代升級(jí)，電池散熱效率較傳統(tǒng)方式提升50%。梅州寶湖儲(chǔ)能電站能夠?qū)崿F(xiàn)電池運(yùn)行溫升不超過(guò)5攝氏度，不同電池溫差不超過(guò)2攝氏度。”

綜合來(lái)看，全浸沒(méi)液冷散熱相較風(fēng)冷散熱和冷板液冷散熱，優(yōu)點(diǎn)在于溫度控制效率高、系統(tǒng)安全性高，缺點(diǎn)則是現(xiàn)階段系統(tǒng)成本、運(yùn)維成本較高，且現(xiàn)階段大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用模式還未完全成熟，正處于初步試用階段。

產(chǎn)品迭代，項(xiàng)目更新

全浸沒(méi)式液冷散熱技術(shù)快速發(fā)展，產(chǎn)品不斷升級(jí)迭代。

2022年12月，楚能新能源首創(chuàng)的“浸默”電池系統(tǒng)正式發(fā)布，該系統(tǒng)新研發(fā)的消防系統(tǒng)，可在電池儲(chǔ)能系統(tǒng)接收到熱失控報(bào)警信號(hào)3分鐘內(nèi)，采用液態(tài)消防介質(zhì)將液冷PACK箱完全浸沒(méi)，可有效提高儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的安全性。

作用原理為，熱失控電池受快速降溫和局部窒息手段抑制，難以進(jìn)一步反應(yīng)，電芯間和PACK間的熱蔓延受阻截，熱失控難以持續(xù)惡化，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性得到提升。

目前，我國(guó)已有多個(gè)全浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能項(xiàng)目開(kāi)工、投用。

2023年3月6日，全球首個(gè)浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能電站——南方電網(wǎng)梅州寶湖儲(chǔ)能電站正式投用，標(biāo)志著浸沒(méi)式液冷這一前沿技術(shù)在新型儲(chǔ)能工程領(lǐng)域也步入了應(yīng)用階段。

據(jù)悉，該項(xiàng)目總規(guī)模70MW/140MWh，其中全浸沒(méi)液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)15MW/30MWh，按照每天1.75次充放測(cè)算，每年可發(fā)電近8100萬(wàn)度，可減少二氧化碳排放超過(guò)4.5萬(wàn)噸。

2022年12月27日，南網(wǎng)儲(chǔ)能廣東佛山南海電網(wǎng)側(cè)獨(dú)立電池儲(chǔ)能項(xiàng)目正式啟動(dòng)。2023年4月28日，該項(xiàng)目75MW/150MWh浸沒(méi)式艙級(jí)管理液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)集成開(kāi)始招標(biāo)。

據(jù)悉，該項(xiàng)目建設(shè)規(guī)模300MW/600MWh，主要由300MW/600MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)，相關(guān)輔助配套設(shè)備以及智慧儲(chǔ)能數(shù)字化運(yùn)營(yíng)管控平臺(tái)等組成，預(yù)計(jì)2023年建成投產(chǎn)。

寫(xiě)在最后

全浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)現(xiàn)階段成本較高，難以應(yīng)用在對(duì)成本較為敏感的儲(chǔ)能場(chǎng)景。

不過(guò)，針對(duì)那些高度重視安全性，對(duì)成本不那么敏感的場(chǎng)景，如公共設(shè)施、數(shù)據(jù)中心、商業(yè)建筑、機(jī)場(chǎng)、港口、軌道交通等領(lǐng)域，全浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)前景廣闊。

未來(lái)，隨著全浸沒(méi)式液冷儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)一步迭代，規(guī)模化、標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用形成，成本大幅下降，結(jié)合其高安全性的壓倒性?xún)?yōu)勢(shì)，其在儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)的滲透率將得到爆發(fā)性提升。 

原標(biāo)題：全浸沒(méi)液冷，破局儲(chǔ)能電池安全？