這也不是馬斯克第一次提到熱泵了。2020年，馬斯克就將熱泵空調(diào)應(yīng)用在熱銷車型Model Y上，開辟了新能源車熱管理的新標(biāo)桿。
在馬斯克的帶動(dòng)下，“熱泵”概念迅速火爆，A股的熱泵板塊也因此暴漲。
“熱泵”并不是一項(xiàng)黑科技或者新技術(shù)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，熱泵可以在電力的驅(qū)動(dòng)下，將熱量移動(dòng)到更被需要的地方去，以提升能量利用效率，降低能耗水平。
從本質(zhì)來(lái)看，熱泵的存在就是為了熱管理。無(wú)論是將多余的熱量用來(lái)供暖，還是將不需要的熱量散去降溫，都在此范圍之內(nèi)。
以新能源車為例，在制熱部分，由于沒有余熱可以用，必須要電池主動(dòng)加熱，所以熱管理的效率更加關(guān)鍵。一個(gè)好的熱管理系統(tǒng)，不僅可以提升電池的安全性和乘客的舒適度，還能夠顯著降低綜合能耗。
新能源車熱管理的核心主要是針對(duì)動(dòng)力電池，除了特斯拉這樣的整車商發(fā)力熱管理，以寧德時(shí)代的動(dòng)力電池企業(yè)也在積極布局熱管理。
2022年6月23日，寧德時(shí)代發(fā)布麒麟電池?zé)峁芾砑夹g(shù)，通過(guò)水冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)適應(yīng)新能源車高壓快充的熱管理要求，導(dǎo)熱性能提升50%，實(shí)現(xiàn)急速控溫。憑借技術(shù)的領(lǐng)先性，麒麟電池被美國(guó)《時(shí)代》周刊(TIME)評(píng)為2022年度最佳發(fā)明之一。
重要性凸顯
不過(guò)，相比于新能源汽車和動(dòng)力電池，另一個(gè)鋰電池的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ跓峁芾淼男枨蟾鼮榧逼龋蔷褪请娀瘜W(xué)儲(chǔ)能。
2022年全球儲(chǔ)能電池出貨量總計(jì)達(dá)到142.7GWh，相較2021年的46.9GWh大幅增長(zhǎng)了204.3%。全球未來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)勢(shì)必會(huì)隨著可再生能源發(fā)電市場(chǎng)的繁榮而持續(xù)增長(zhǎng)。
不過(guò)近年來(lái)的一些儲(chǔ)能安全事故卻對(duì)行業(yè)的未來(lái)發(fā)展產(chǎn)生了不少的負(fù)面影響。
根據(jù)CNSEA的不完全統(tǒng)計(jì)，近十年全球儲(chǔ)能安全事故發(fā)生60余起，其中較為嚴(yán)重的幾次儲(chǔ)能電站事故不僅造成了財(cái)產(chǎn)損失，還造成了人員傷亡。
綜觀全球儲(chǔ)能電站事故，電池?zé)崾Э爻蔀槠鸹鹗鹿实闹饕颉ｋ姵責(zé)崾Э刂赣捎趦?nèi)部短路或外部短路導(dǎo)致電池短時(shí)間產(chǎn)生大量熱量，引發(fā)正負(fù)極活性物質(zhì)和電解液反應(yīng)分解，產(chǎn)生大量的熱和可燃性氣體，導(dǎo)致電池起火或者發(fā)生爆炸。
在儲(chǔ)能快速發(fā)展的過(guò)程中，安全問題也開始逐漸暴露。而且部分儲(chǔ)能電站建設(shè)在人口密集區(qū)域，一旦發(fā)生起火、爆炸等安全事故，損失重大。對(duì)于一個(gè)正處在成長(zhǎng)期的行業(yè)來(lái)說(shuō)，安全事故不利于產(chǎn)業(yè)樹立積極正面的形象。
無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)
除了涉及安全性問題，事實(shí)上熱管理對(duì)于儲(chǔ)能電池的壽命和性能也十分重要。
與動(dòng)力電池系統(tǒng)相比，儲(chǔ)能系統(tǒng)電池的功率更大、數(shù)量更多、產(chǎn)熱更多，而電池排列緊密又導(dǎo)致散熱空間有限，熱量難以快速、均勻地散發(fā)，易引起電池組之間的熱量聚集、運(yùn)行溫差過(guò)大等現(xiàn)象，最終損害電池的壽命和性能。
當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)主動(dòng)參與調(diào)峰調(diào)頻，高倍率高容量的發(fā)展趨勢(shì)下產(chǎn)熱顯著增加，熱管理系統(tǒng)的重要性不斷增強(qiáng)。鋰電池的最佳運(yùn)行溫度大約為10至35攝氏度，理想的熱管理系統(tǒng)可以讓鋰電池始終保持在最佳狀態(tài)，發(fā)揮出最優(yōu)性能。
不過(guò)，盡管熱管理對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)有著重要的作用，但熱管理在整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中的成本比重并不高。
目前儲(chǔ)能系統(tǒng)中電池成本占比約55%，PCS占比約20%，BMS和EMS合計(jì)占比約11%，熱管理約占2%-4%。
“由于儲(chǔ)能缺乏商業(yè)性的盈利模式，大多為政策驅(qū)動(dòng)。所以熱管理帶來(lái)的性能、壽命提升，對(duì)于業(yè)主來(lái)說(shuō)重要性還不夠高。”一家參與儲(chǔ)能熱管理市場(chǎng)的企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴《能源》雜志記者，“這間接導(dǎo)致儲(chǔ)能熱管理市場(chǎng)暫時(shí)處于無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)的狀態(tài)。”
目前，儲(chǔ)能的熱管理主要分為兩大技術(shù)路線：一是以空調(diào)和風(fēng)道供冷為主的風(fēng)冷模式;其二是采用水、乙醇、硅油等冷卻液，進(jìn)行散熱的液冷技術(shù)。
其中，風(fēng)冷系統(tǒng)應(yīng)用較早，普遍應(yīng)用在通信基站等領(lǐng)域。再加上相比于液冷技術(shù)，風(fēng)冷系統(tǒng)價(jià)格更加低廉，這也孕育出了國(guó)內(nèi)最早一批儲(chǔ)能溫控解決方案企業(yè)，它們也在電化學(xué)儲(chǔ)能開始發(fā)展后越來(lái)越多的參與儲(chǔ)能項(xiàng)目投標(biāo)。
這些早期入行儲(chǔ)能熱管理的企業(yè)大多從事工業(yè)空調(diào)設(shè)備制造，由于技術(shù)成熟、沒有壁壘，所以沒有企業(yè)能夠一家獨(dú)大。英維克、黑盾、申菱等上市公司都在儲(chǔ)能熱管理領(lǐng)域有所建樹。
“但熱管理目前沒有形成技術(shù)門檻，除了大型、專業(yè)化企業(yè)，很多非專業(yè)領(lǐng)域的企業(yè)靠著產(chǎn)品整合，也可以提供一定的服務(wù)。”
相比于技術(shù)參數(shù)和質(zhì)量，早期的儲(chǔ)能熱管理系統(tǒng)最大的競(jìng)爭(zhēng)力莫過(guò)于價(jià)格。在依靠新能源配儲(chǔ)政策崛起之后，儲(chǔ)能市場(chǎng)開始了殘酷的價(jià)格戰(zhàn)，熱管理系統(tǒng)也不免被卷入其中。
無(wú)序的低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)讓產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法得到保障。“隨著安全事故的發(fā)生，業(yè)內(nèi)也開始注意到熱管理的重要性。液冷技術(shù)靠著性能優(yōu)勢(shì)走入大家的視野。”
液冷崛起
隨著國(guó)家能源局《電力安全生產(chǎn)“十四五”行動(dòng)計(jì)劃》《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全管理的通知》等一系列政策的密集發(fā)布，儲(chǔ)能的安全、能效越發(fā)被重視，電站運(yùn)營(yíng)商、業(yè)主、投資者開始越發(fā)關(guān)注儲(chǔ)能的安全、投資回報(bào)周期。
在這個(gè)市場(chǎng)風(fēng)口的轉(zhuǎn)變下，風(fēng)冷難以滿足制冷量較大的集裝箱類儲(chǔ)能等短板逐漸暴露，市場(chǎng)紛紛開始將液冷視為新的業(yè)務(wù)增長(zhǎng)點(diǎn)。
此外，隨著儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景愈發(fā)的多樣化，面對(duì)集裝箱類儲(chǔ)能、工商儲(chǔ)能、戶用儲(chǔ)能等復(fù)雜的場(chǎng)景，液冷熱管理憑借較高的定制化服務(wù)和靈活適配等特點(diǎn)，有望逐漸成為市場(chǎng)主流。
目前來(lái)看，相比于風(fēng)冷技術(shù)，液冷系統(tǒng)至少有3個(gè)主要優(yōu)勢(shì)：1，可容納更高能量密度的儲(chǔ)能系統(tǒng);2，占地面積更小、能耗更低;3，控溫更加精準(zhǔn)、可以均勻降溫。
“從價(jià)格來(lái)看，液冷還是高于風(fēng)冷。”上述熱管理企業(yè)負(fù)責(zé)人說(shuō)，“但是安全性對(duì)于儲(chǔ)能來(lái)說(shuō)，意義不能夠單純地以價(jià)格來(lái)衡量。而且綜合考慮全生命周期成本之后，液冷也會(huì)更具優(yōu)勢(shì)。”
傳統(tǒng)工業(yè)溫控及熱管理企業(yè)已經(jīng)開始拿出液冷產(chǎn)品。英維克、黑盾等企業(yè)都有液冷產(chǎn)品在售。4月7日~9日的“儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)暨展覽會(huì)”上，申菱也帶來(lái)了垂直一體化儲(chǔ)能溫控方案。
根據(jù)民生證券預(yù)計(jì)，2025年全球儲(chǔ)能新增裝機(jī)量將達(dá)到362GWh，屆時(shí)液冷系統(tǒng)的占比將會(huì)高達(dá)60%。以此計(jì)算，2025年儲(chǔ)能熱管理價(jià)值量合計(jì)達(dá)141億元，其中液冷/風(fēng)冷方案價(jià)值量114/28億元，占比由21年的20%/80%變?yōu)?5年的60%/40%，推動(dòng)熱管理系統(tǒng)價(jià)值量占比由2.3%提升至3.4%。
大戰(zhàn)開啟
廣闊的市場(chǎng)空間正在刺激著越來(lái)越多的新玩家入局。
4月7日，美的集團(tuán)旗下的美的樓宇科技發(fā)布多款液冷儲(chǔ)能熱管理產(chǎn)品。本就在熱泵、IDC熱管理、新能源車熱管理、機(jī)器人傳動(dòng)熱管理領(lǐng)域有著大量技術(shù)積累的美的入局，讓儲(chǔ)能熱管理市場(chǎng)未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)更加激烈。
美的并非孤例。
海信家電作為傳統(tǒng)家電龍頭，2021年收購(gòu)日本三電，開始進(jìn)軍汽車熱管理業(yè)務(wù)。2020年，海信成立子公司青島海信網(wǎng)絡(luò)能源公司，開始研發(fā)液冷、風(fēng)冷儲(chǔ)能熱管理解決方案，入局參戰(zhàn)。
除了傳統(tǒng)工業(yè)空調(diào)/溫控企業(yè)、家電巨頭們，汽車空調(diào)、熱管理企業(yè)也在跑步進(jìn)場(chǎng)。成立于1999年的松芝股份以客車空調(diào)業(yè)務(wù)起家，逐步發(fā)展出汽車熱管理業(yè)務(wù)。2020年，松芝股份開始布局儲(chǔ)能熱管理，走的就是液冷技術(shù)路線。根據(jù)其2021年度業(yè)績(jī)報(bào)告，松芝股份已進(jìn)入寧德時(shí)代、遠(yuǎn)景能源等客戶的供應(yīng)商體系，并進(jìn)入量產(chǎn)階段。
然而，在儲(chǔ)能熱管理標(biāo)準(zhǔn)缺失的當(dāng)下，初期競(jìng)爭(zhēng)可能依然暫時(shí)無(wú)法擺脫無(wú)序、低價(jià)等問題。對(duì)此，有不少熱管理企業(yè)表示，希望能夠盡早完善儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化。
有新能源電站相關(guān)業(yè)主單位表示，希望熱管理企業(yè)“更加了解行業(yè)，深入了解應(yīng)用場(chǎng)景，挖掘出來(lái)具體的要求，形成一套標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品和解決方案。”
隨著標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，單純比拼價(jià)格的低級(jí)競(jìng)爭(zhēng)會(huì)逐漸退出市場(chǎng)。服務(wù)能力更強(qiáng)、大客戶黏性更高、建立起足夠技術(shù)門檻的企業(yè)將會(huì)成為這片藍(lán)海的最終勝利者。
