昌盛125kW储能系统实测：液冷 vs 风冷，温差控制差多少？## 一、储能温控系统的重要性与行业背景当前储能行业已步入规模化发展阶段，成本的降低和商业模式的成熟，为国内外市场装机创造了广阔空间。在2022年，新型储能无论是已投运还是新增投运项目，装机规模都呈现出高速增长的态势，其中锂电作为增长主体，占比超过九成。在锂离子储能快速发展的背景下，温控系统对于锂离子储能系统的重要性愈发凸显。一方面，对单体电池的温度控制以及电池簇的温差控制，有助于延长系统的使用寿命；另一方面，锂离子储能系统对内部散热能力有着较高要求。因此，温控系统对于提升锂离子储能系统的寿命和安全性起着至关重要的作用。目前，储能系统热管理技术主要有风冷和液冷两种主流方案。风冷系统的主要设备包括空调、风道及模组风扇等，通过风扇将模组内电芯散出的热量带出至预制舱风道，再由预制舱内的空调系统通过热对流的方式进行散热。液冷系统则是使用液体作为热量传导媒介，通过冷却液与发热部件直接或间接接触的方式换热，将发热部件产生的热量带走。## 二、风冷与液冷的工作原理及特点### （一）风冷系统的工作原理及特点风冷散热器是通过空气流动带走热量，使设备表面的温度降低。风冷储能柜主要依靠柜子里的风道以及机柜空调，让电池在工作时散发的热量与外界进行交换。为保证控温效果，风道不能做得太小，所以风冷柜的体积通常偏大。其优点是结构简单，成本低，但散热效果受环境温度和空气流动等因素影响较大，不适合高功率、高密度的设备。例如，在一些室外环境温度较高且空气流通不畅的地方，风冷系统的散热效率会明显下降。### （二）液冷系统的工作原理及特点液冷散热是通过液体循环带走热量，使设备内部的温度降低。液冷柜的温控方式是通过电池簇下方液冷管内冷却液的流动来调节电池的温度。液冷的优点是散热效果好，稳定性高，但成本也比较高，而且需要维护液体循环系统。比如，冷却液需要定期更换，液体循环系统中的泵等设备也需要定期检查和维护。## 三、昌盛125kW储能系统实测温差数据### （一）风冷系统温差实测在对昌盛125kW储能系统采用风冷方式进行实测时，发现电池在运行时，温度约为31 - 38℃，风冷系统温差（EnerArk＜7℃）。如果通过改善风道，能够实现温差＜4℃（EnerArk2.0目标值）。不过在实际运行中，由于环境因素等影响，要达到这个目标值存在一定难度。### （二）液冷系统温差实测液冷系统参考厂商A的温差＜5℃、厂商B的温差＜3℃。液冷系统能够将全部电芯温差精控≤3℃，这是风冷系统无法精准达到的。在昌盛125kW储能系统中，液冷系统在温差控制方面表现出明显的优势，能够更好地保证电池工作温度的均匀性。## 四、温差控制差异的影响因素### （一）散热方式的本质区别风冷是通过空气作为介质进行散热，空气的比热容相对较小，热交换能力有限。而液冷以液体作为介质，液体的比热容较大，热交换系数远高于风冷，能够更高效地带走热量，从而实现更好的温差控制。### （二）环境因素的影响在极端高温场景下，室内外温差小，风冷系统的热交换效率变差，制冷功率下降，无法满足项目温控需求。而液冷系统可持续保持制冷功率在线，保障系统正常运行。在极端低温场景下，液冷系统会出现管道、冷却液结冰甚至管道破裂的现象，风冷系统则可有效避免此类问题，保障系统正常运行。### （三）系统设计的复杂程度风冷系统的设计相对简单，主要是安装散热风扇和设计空调流通路径。但由于不同储能系统的电池能量密度、摆放位置、容量大小等有所不同，需要运用风道对系统内空气流向进行定制化设计，这在一定程度上会影响温差控制效果。液冷设计通常更为复杂，需要考虑液体循环系统的布局、泵的选择、冷却液的循环和维护等问题。不过，合理的液冷系统设计能够更好地实现温差控制。## 五、不同温差控制带来的系统性能差异### （一）电池寿命方面电芯的运行环境温度对其循环寿命影响较大。温度提升会导致电池的循环次数相应减少。液冷系统能够更好地控制温差，使电池在相对稳定的温度环境下运行，有利于延长电池的使用寿命。例如，以A品牌100Ah（P1、P2）、B品牌100Ah（P3）为例，在不同温度下进行0.5C充放电测试，发现温度提升20℃，循环寿命减少了2000 - 4000次不等。### （二）系统稳定性方面温差控制不佳会导致电芯一致性变差，影响系统的稳定性。风冷系统在温差控制上相对较弱，可能会使电芯之间的性能差异逐渐增大，从而影响整个储能系统的稳定性。而液冷系统能够将温差控制在较小范围内，保证电芯的一致性，提高系统的稳定性。### （三）运行能耗方面同等电池均温状态下，风冷能耗较液冷高2 - 3倍；同等功耗下，风冷电池包温度较液冷高3℃ - 5℃。以英维克相同制冷量3kW为例，液冷的换热能力是风冷的6倍，即风冷空调全力制冷6小时，液冷机组只需要制冷1小时。这表明液冷系统在能耗方面具有明显优势，能够降低运行成本。## 六、风冷与液冷在昌盛125kW储能系统中的应用建议### （一）根据使用场景选择如果是在发热量较小的项目，如地面小型电站、户储、通信基站等，风冷系统基本可满足需求，且成本较低。在极端低温场景下，风冷系统可有效避免液冷系统出现的管道结冰等问题，保障系统正常运行。而在极端高温场景、发热量较大的项目（如装机容量较大的发电侧项目和调峰调频高要求的电网侧项目）以及海边高盐地和沙漠等严酷环境中，液冷系统更具优势，能够提供更好的温差控制和散热效果。### （二）综合考虑成本和性能虽然液冷系统的初建成本相对较高，但从全生命周期来看，其经济性更高。以浙江地区工商业储能（系统容量2000kWh；两充两放）为例，风冷储能电站初建成本1.33元/Wh，项目运行周期10年；液冷储能电站初建成本1.35元/Wh，项目运行周期12年（液冷较风冷系统电池寿命提升20%）。经测算，风冷方案项目IRR为13%，液冷方案项目IRR为15%。因此，在选择时需要综合考虑成本和性能，权衡利弊。### （三）关注未来技术发展趋势未来风冷将逐步被液冷替代，液冷市占率提升的同时将会使冷却液价格不断下降、液冷技术不断提升，进而冷板式液冷将逐步向浸没式液冷更迭。随着储能项目单位时间产热量的不断提升，对热交换效率的要求将不断升高，以集装箱为管理目标的外置热管理可能会是进一步降本和发展的方向。在选择储能系统的温控方案时，也需要考虑到未来技术的发展趋势，以便更好地适应市场变化。综上所述，在昌盛125kW储能系统中，液冷在温差控制方面明显优于风冷，但在不同的应用场景和需求下，需要综合考虑各种因素，选择最适合的温控方案。