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1、储能行业概况
11、储能技术路线丰富，应用范围广泛。
储能的本质是给电源增加时间和空间变量。储能装置可以将能量转化为自然界中稳定存在的能量，即当能量过剩时，利用特殊装置储存能量，需要时释放能量，从而控制能量供应的时间、空间和强度。和需求错配效应。根据储能形式的不同，分为机械储能、化学储能、电磁储能、热储能和氢储能。其中，化学储能装置主要指锂离子电池、铅电池、钠硫电池等各种二次电池储能装置，机械储能装置主要包括抽水储能装置、压缩空气储能装置，以及飞轮储能装置。包括在内。其中，抽水蓄能储能是最重要的储能方式。
抽水蓄能是目前最成熟的电能存储技术，自20世纪90年代开始商业化，主要用于电力系统的削峰填谷、调频调相、应急备用等。抽水蓄能也是目前装机容量最大的技术路径，占全储能累计装机容量的90%以上。但由于地理位置和建设，抽水电未来发展空间有限。电化学储能是目前应用范围最广、发展潜力最大的电能存储技术。与抽水蓄能相比，电化学储能受地理条件影响较小，建设周期较短，可灵活运用于电力系统各环节及多种场景。随着成本不断降低和商业应用越来越成熟，电化学储能技术的优势越来越明显，逐渐成为新型储能装置的主流。未来，随着锂电池产业规模效应更加凸显，电化学储能成本仍有显着降低空间，发展前景广阔。
从整个电力系统来看，储能的应用场景可分为发电侧储能、输配电侧储能、用电侧储能三大场景。其中，发电侧储能需求场景较多，包括电力调峰、辅助动态运行、系统调频、可再生能源并网等，主要采用输配电侧储能缓解电网拥堵和输配电延误，电力侧储能装置主要用于自用电、峰谷电价套利以及容量和电价管理和改善。供电可靠性。
可再生能源开发利用不断加大，电网接入率和终端能源消纳不断提高。根据能源署的研究，到2050年，美国、欧洲、中国和印度将需要新增310吉瓦的并网储能容量，以满足新的能源消费需求。至少需要3800亿美元的投资。例如，在电力系统中，储能可以提供调频、负荷跟踪、调峰填谷、备用电源等功能。
以风能、太阳能为主的新能源发电依赖于自然条件，是间接的，波动性大，调节难度加大，大规模并网需要大容量的储能过程来调节和控制电力质量。随着清洁能源替代和电能替代的不断深入，电力存储将成为未来能源系统中重要的储能形式。在高倍率清洁能源系统中，必须引入储能作为新的调节容量来源，以确保系统安全、经济运行。
12电化学储能产业链概述及系统配置
电化学储能产业链大致可分为上游原材料及设备制造商、中游集成商、下游应用商。储能产业链上游主要包括电池原材料和生产设备供应商，中游主要包括电池、电池管理系统、能源管理系统和储能转换器供应商，下游主要包括储能系统集成等。承包商、安装商和储能转换器。终端、用户等。完整的电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统、能量管理系统、储能转换器等用电设备组成。电池组是储能系统最重要的组成部分。电池管理系统主要负责电池监测、评估、保护和平衡，能源管理系统负责数据采集、网络监控和能源调度。转换器可以控制存储设备。它可以对电池组进行充电和放电以及进行交直流转换。电化学储能装置具有灵活性强的特点，未来发展潜力巨大。由于锂电池是目前的主流技术，因此本文的其余部分将以锂电池为例。
储能电站多以集中箱体形式存在，智能电网的快速发展催生了基于标准化设计、工厂化加工、模块化建造理念的新型预制舱生产模式。装配式舱室设计包括舱室设计和消防设计，主要特点是标准化、模块化、预制化。预制舱的设备安装及接线工作由施工现场转移至相关预制舱厂家，在出厂前完成预制舱的设备安装及接线工作，可大大减少设备安装及接线的工作量预制舱的工作。可以减少现场施工作业量，有效缩短施工时间，并有效减少机舱设备施工及接线过程中施工现场及其他设备扬尘造成的污染，有效保障机舱设备的安全稳定。车辆。安装设备，提高储能电站整体建设效率。集装箱或预制舱包括锂电池系统、电池管理系统、储能转换器、能源管理系统、热管理系统、消防系统等。
13电化学储能装置的热管理和热失控
热管理是根据特定物体的要求，使用加热或冷却手段调节和控制温度或温差的过程。以锂电池为例，锂离子电池在15-20的温度环境下可以更高效地工作。如果电池工作温度超过50C，电池寿命可能会迅速缩短，并可能出现安全隐患。为了保证两项热管理指标，储能系统设计需要合理的热管理设计。一是保证电池表面温度在一定范围内，二是保持电池之间的温差较小。
锂电池的热性能与放电倍率直接相关，同时热性能决定了电池本身的运行效率、安全性和可靠性。随着电池放电倍率的增加，电池可放电的容量减少，放电减小，使其不稳定，导致电池温度升高。当以15C以上高倍率放电时，锂电池的工作温度超过了理想的工作温度。目前，高倍率日益成为趋势，这将进一步增加对电池热管理的需求。
锂电池的热失控是指电池因内部或外部短路而在短时间内产生大量热量，导致正负极活性物质和电解液发生反应分解的现象，产生大的锂离子。热量和易燃气体可能导致电池着火或爆炸。热稳定性根据电池材料的不同而不同，热失控是锂电池最严重的安全事故。在热失控过程中，从低温到高温，锂电池按照以下顺序进行高温容量损失，SEI膜分解，正极电解液反应，隔膜熔化，负极分解电解液分解。阴极与粘结剂反应电解液燃烧等过程。
据不完全统计，2011年至2021年，全储能电站共发生火灾爆炸事件32起，其中日本1起、美国2起、比利时1起、中国3起、中国24起。韩国。2022年1月至5月，全共发生超过17起储能火灾事件。我国电池储能电站发展迅速的同时，电池储能火灾风险也更加严重，因电池、PCS质量题或系统集成商配置能力参差不齐而导致火灾事故频发。例如，在镇江扬中的一个用户侧储能项目中，项目包含的磷酸铁锂电池集装箱起火并被毁。综上所述，温控和防火系统非常重要，温控可以有效保证储能电站的安全，防范隐患。然而，如果发生上述任何火灾，防火系统是最后一道防线。热管理和消防系统约占储能电站系统成本的6%，虽然初始投资成本低于电池系统和PCS，但对其的需求正在逐渐增加。
2、储能热管理行业概况
21热管理技术现状技术概述
热管理技术主要有风冷、液冷、热管冷却、相变冷却技术等。不同产热率和环境温度的应用场景可以采用不同的热管理技术。热管理解决方案中的主要应用组件分为几类阀门、热交换器、泵、压缩机、传感器、管道和其他常用组件。
风冷热管理技术主要有风冷、水冷、热管冷却、相变冷却等。不同产热率和环境温度的应用场景可以采用不同的热管理技术。热管理解决方案中的主要应用组件分为几类阀门、热交换器、泵、压缩机、传感器、管道和其他常用组件。风冷冷却结构简单、安装方便、成本低。空气的比热容较低，导热系数也很低，在大容量储能系统中散热困难，而且电池组进出口温差较大，即电池散热不均匀。比较适合家用小功率储能柜。
液冷采用液体作为冷却介质，通过对流热交换带走电池产生的热量。可用作冷却介质的常见液体包括水、乙二醇水溶液、纯乙二醇、空调制冷剂和硅油。液冷介质传热系数高、比热容大、冷却速度快、散热均匀，同时液冷系统的结构也比较紧凑。液冷设备的结构比风冷设备复杂，对产品质量、密封设计等要求相当严格。当电池密度较高时，液体冷却适用。
相变冷却这是一种利用相变材料吸收热量的冷却方法。对电池散热影响最大的是相变材料的选择，所选相变材料的比热容越大、传热系数越高，同等条件下冷却效果越好。否则降温效果会更好。情况会变得更糟。相变冷却具有结构紧凑、接触热阻低、冷却效果好等优点，但由于相变材料本身不具备散热能力，吸收的热量必须通过液冷系统释放出来。空气冷却系统等，否则相变材料无法继续吸热。此外，相变材料占用空间并且价格昂贵。
热管冷却依靠管内冷却介质的相变而发生热交换，在相变过程中可以吸收或释放大量的热量。热管冷却技术适用于经常在高速工况下运行的锂电池系统，如快充电池系统、调频储能系统等。因此，热管冷却可以理解为相变冷却的一种形式。热管冷却比液冷系统具有更高的散热速率和更高的散热效率。冷却介质采用热管包围，泄漏风险低，安全性高。这种冷却方式可以任意改变传热面积的大小，适合远距离传热。这是因为热管的价格较高。
22热管理技术原理及系统组成
风冷大致分为两种自然冷却利用自然风压、温差和空气密度差来散发电池的热量。其中，自然冷却效率低，容器内部空间大，或者是预制的。箱体狭小，空气流通不方便，难以满足温控要求。强制风冷采用工业空调和制冷风扇。压缩机和制冷剂之间的协同作用可以提高车厢内的温度。控制在室外环境温度以下，实现室内外温差。风冷的关键在于风道设计。一般情况下，空气从空调顶部排出，冷风通过风道以及电池与隔板形成的风墙均匀送至各个电池柜，同时使电池柜降温。空气顺畅地流向每个电池组和每个电池柜。设计有十个孔，方便触及。同时，空调上设有出风口，出风口与通风口形成电池室内的风路循环。同时利用热模拟软件进行修改验证，电池之间的温差可以控制在5以内。优秀的风道设计可以有效提高散热效率。
液冷系统主要包括电池液冷版本、配水管道、制冷/供液系统等。冷凝器、压缩机等设备对冷却液进行强制冷却，低温冷却液经过电池系统，与电芯进行热交换，然后流回热交换器与低温制冷剂进行热交换。电池产生的热量传递至电池。脱离电池系统。液体和电池之间有两种接触方式。一种是直接接触，即将电池芯或模组浸入液体中，液体直接对电池进行冷却；另一种是在电池之间建立冷却通道或冷板。允许液体间接冷却。电池。前者一般采用硅油、矿物油等有机物，后者一般采用水、乙二醇或乙二醇与水的混合物。
目前，冷板间接冷却应用最为广泛，但其效果弱于直接接触冷却。冷板式需要规格多，需要定制，成本高，可维护性好，空间利用率高，而浸入式多采用液冷，价格便宜，可维护性比冷板式稍差。具有中等特征。空间利用。目前，液冷系统在新能源汽车和储能电站领域越来越受欢迎。
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