三伏盛夏验证了液冷储能的必要性

酷暑时节，我国多地高温橙色预警，工商业用电紧张的同时，储能系统也在面临严峻的高温考验。即使没有发生严重的火灾或爆炸，储能系统因高温降载自我保护或严重时停摆是传统风冷项目中尤为常见的现象。

为了避免极端高温天气造成投资人和终端客户的损失，热管理的方案设计和技术创新尤为重要，液冷成为了储能赛道的热门技术路线。

(资料图)

我们为什么需要热管理

电池热失控可能会引发的严重安全隐患决定了热管理的重要性。储能系统工作过程中，电池会持续性地发生一系列放热副反应。此时热量如果得不到有效散发，可能导致诱发电池进入自加温的热失控状态, 甚至引起电池燃烧及爆炸。因此，对于锂电池储能系统而言，温控能力格外重要。

特斯拉澳大利亚最大储能电站着火，2021.07.30

温控能力的精准度对锂电池的效率与寿命有极大影响。锂电池最适宜的长期工作温度为：20-30℃。研究显示，过高和过低的电池温度都会降低电池寿命，影响电池的安全性，甚至造成永久性的损坏；在0~40℃范围内，电池温度每升高 1℃，预期寿命将减少两个月，电池的出力、安全性等均会受到影响。因此，有效的温控系统能够保证储能电站的安全性以及使用寿命，更为精准的温度控制可以在一定程度上提升储能系统性能与效率。

电芯在不同温度下的表现

对于储能系统而言，温度是影响电芯一致性的重要因素。当储能系统中大量的单体电芯紧密排列时，运行工况更为复杂多变，容易造成产热不均匀、温度分布不均匀、电池间温差过大等问题。比如在方形的电池组中，如果长期不进行主动热均衡和热管理，中间的电池通常比四周的电池温度高5~15℃，此时电池的老化速度、充放电倍率等各项指标可能已发生不可逆的变化，从而影响系统整体寿命。所以说单体电芯之间的温度差是影响储能系统的重要因素。

综上所述，为了确保储能项目长期、稳定、安全、高效的运行，热管理系统是锂电池储能中不可或缺的重要环节。

热管理的方案对比

储能温控系统的主要功能是根据储能系统运行的实际工况要求以及工作期间电池所经受的内、外热负荷状况，采用恰当的温控技术来管理系统内、外部的热交换的过程。热管理技术主要为风冷、液冷、热管冷却和相变冷却技术。目前储能热管理的主流技术路线是风冷和液冷，热管和相变冷却技术尚未成熟。

风冷利用空调风机、风扇或气泵促使空气流动，在电池表面或者散热翅片处形成强制对流，将电池产生的热量带走。风冷因其统结构简单且初始投资成本较低，成为目前储能系统最普及的热管理方案。但是，风冷方案的局限性在于：1、无法准确地控制单体电池之间的温度差；2、能耗高带来极高用电成本；3、散热效率低，在高温天气下有极高的安全隐患；4、长期处于不健康高温加速电池衰减程度。

风冷PACK（左）与液冷PACK（右）的散热表现对比

相比而言，液冷在散热效率、能耗、使用寿命及长期成本等方面体现出了巨大的优势。

液冷储能最大特点是散热效率高，通过冷却液对流直接对电芯散热，不受外界环境因素影响，对温度的控制更精确。液体相较气体拥有更高的比热容，在吸收大量的热量后自身温度不会产生明显变化，故而能够稳定电池温度。同时，液体散热能力是同体积空气的3000倍，导热能力是空气的25倍，故液冷技术可以使温度传递效果更快、更好。另外，液冷管道排布相比气体流向的随机性可以实现更高精流场控制系统，对每个电池包内的温度进行采集并基于采集到的数据对整体的流量分配进行有效控制。

在能耗方面，储能液冷通过制冷剂和电芯的热交换，大部分情况下都可以使用无需压缩机工作的自循环模式，而风冷由于能量密度低、受环境因素影响较大等原因，需要比液冷高4-6倍的能耗来达到相同的电池温度控制，增加了系统运行的成本。

在使用寿命方面，液冷方案在精准控温及提高电池放电深度一致性的方面有显著优势，可以有效减少电池组的容量衰减，从而大幅提高电池的使用寿。

实验结果可得，长期工作温度的差异，可能会导致电池实际使用寿命差异在1倍以上。

在储能系统的全生命周期内，采用液冷系统的经济性更优。虽然液冷初期成本略高于风冷，但液冷在系统功耗和运行效率方面极大的节省了运维成本，且因其对于电池健康运行的保障，必然在产品的全生命周期内跑赢风冷，成为获益更高的选择。

安瑞哲的实践与真知

安瑞哲能源在最初研发时采用了风冷的方案，但是在海宁厂区的实际运行中，我们发现了产品的温控与能耗问题带来的安全风险与效益损失。

安瑞哲初代风冷储能系统，海宁

经过潜心研发，安瑞哲全新推出了骐骥233-全液冷分布式储能系统，这款产品将电池系统和PCS变流器一体化集成设计，并在行业内率先采用电池系统和PCS变流器全液冷热管理的设计方案，可以大幅提高整个储能系统的综合效率。骐骥233经过了市场的检验，从项目运行的真实数据可以看出液冷确实在各方面优于风冷。

骐骥233-全液冷分布式储能系统部分案例

结语

储能系统作为投资回报周期较长的产品，其安全性与使用寿命是项目能否盈利的重要因素。我国目前的储能市场还在发展的初期阶段，很多投入使用的项目还没有经过时间的检验。在绿色能源蓬勃发展的未来，风冷必将被取代，液冷会成为工商业用户侧或电网侧中大型储能项目的主要温控方案。

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