储能温控行业报告（22页）

行业报告下载 2022年10月13日 07:28 管理员

构建以新能源为主体的新型电力系统将成为全球实现“双碳”目标的重要途径。在新型电力系统中，从供给侧看，新能源逐渐成为装机和电量主体；从需求侧看，终端能源消费高度电气化、电力“产消者”大量涌现。从系统整体来看，电力系统运行机理将发生深刻变化：由于新能源发电具有波动性和随机性，无法通过调节自身出力适应用户侧需求变化，传统的“源随荷动”模式将不再适用于新型电力系统，必须通过储能等措施，依靠源网荷储协调互动，实现电力供需动态平衡。全球电化学储能高速增长。2021 年全球累计装机量为 24.4GW，为 2017 年的 8.4 倍，电化学储能在过去几年间经历了从无到有的过程。2021 年全球新增装机量为 10.2GW/ yoy+117%，高增长态势仍在持续。锂电池安全性、容量衰减受温度影响较大。根据埃泰斯新能源，锂电池最佳温度区间为 10-35℃，过度的高低温均会对锂电池寿命、安全性产生影响。持续的高温环境下，锂电池内部的 SEI 膜首先分解，随后负极材料与电解液产生反应、隔膜熔融，最终正极材料及电解液发生分解。电池的这些变化会导致锂离子通道发生闭塞，引起正负极直接接触、短路，从而放出大量热。此外，这些材料分解的过程中还会产生大量气体和热量，电池内部压力迅速增加，从而发生如电池鼓包、破裂、泄压阀破裂、铝箔熔化等热失控现象。热失控一旦发生，电池内部温差可达 520 ℃，对安全性带来严峻挑战。

此外，高温会导致电池内阻增加、活性材料和有效锂离子流失，进而降低电池容量。而在低温环境下，电池负极会析锂形成锂枝晶，严重时刺穿 SEI 膜，影响安全性。此外，低温会导致电解液凝固，阻抗增加，进而降低电池容量，根据《锂离子电池低温特性研究进展》，磷酸铁锂电池容量保持率在 0 ℃下为 60%-70%，在−20 ℃时降低至 20%-40%。除温度外，电池间温差亦会对电池性能产生影响。电池使用过程中，负荷变化会引起电流波动起伏，进而引起电池组生热不均匀。电池组往复使用后，各单体电池的老化程度会有所不同，导致木桶效应。为达到电池一致性要求，单体电池温差需小于 5℃。温控保障锂电在最佳温度区间工作，降低电池间温差，重要性凸显。通过应用温控系统，储能电池可在 10-35℃最佳温度区间工作，且电芯间温差可控制在 5℃以内，可最大程度避免热失控、容量衰减。相较电动汽车，储能系统由更多电池单体连结而成，故发生热失控概率更高，对安全防护提出更高要求。根据清华大学车辆与运载学院，电池热失效概率为 1-（1-P）n，P 为单体电池热失效概率，n 为电池数量。对于动力/储能电池，P 约为 10-7，假设电动汽车单车含 100 节电池，储能电站含 100000 节，则根据公式，二者发生热失控概率分别为 10-5、10-2，储能电站发生热失控概率达 1/100 量级，对热管理提出更高要求。

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