储能温控技术包括风冷、液冷、热管冷却和相变冷却四种方式。
1）风冷：风冷技术利用空气作为介质进行热交换。其主要特点是结构简单、成本低，但散热速度和效率较低。风冷适用于电池产热率不高的储能项目。
2）液冷：液冷技术利用液体作为介质进行热交换。相比于风冷，液冷具有更高的散热速度和效率，但结构更加复杂、成本较高。此外，液冷技术需要考虑冷却介质泄露的风险。
3）热管冷却：热管冷却技术依赖于管内的冷却介质发生相变来实现热交换。热管冷却的主要特点是散热速度和效率高于液冷技术，同时冷却介质泄露的风险较低。然而，热管冷却技术的成本相对较高。
4）相变冷却：相变冷却技术利用相变材料吸收热量，并结合风冷或液冷系统来导出热量。相变冷却的主要特点是结构紧凑、接触热阻低、冷却效果良好。然而，吸收的热量需要通过液冷系统或风冷系统等方式导出，相变材料占用空间并增加成本。
| 项目 | 风冷 | 液冷 | 热管冷却 | 相变冷却 | |
| 强迫 | 主动 | 冷端空冷 | 热端空冷 | 相变材料+导热材料 | |
| 散热效率 | 中 | 高 | 较高 | 高 | 高 |
| 散热速度 | 中 | 较高 | 高 | 高 | 较高 |
| 温降 | 中 | 较高 | 较高 | 高 | 高 |
| 温差 | 较高 | 低 | 低 | 低 | 低 |
| 复杂度 | 中 | 较高 | 中 | 较高 | 中 |
| 寿命 | 长 | 中 | 长 | 长 | 长 |
| 成本 | 低 | 较高 | 较高 | 高 | 较高 |
02. 风冷
风冷式温控系统具有简单的结构和相对较低的成本。空气冷却主要分为自然冷却和强制冷却两种方式。
自然冷却利用自然风压、空气温差和空气密度差等因素对电池进行散热处理。而强制冷却则通过机械手段对电池进行冷却和降温，通常采用通风的方式实现冷却效果。
这两种冷却方式具有简单的结构、易于安装和相对较低的成本。然而，它们无法满足电容量较大的储能系统的散热需求，并且可能导致电池组内部温差较大，即电池散热不均匀的问题。
■ 空气冷却原理图
目前，常见的大型储能集装箱通常在标配液冷系统的同时，也会增加风冷机组来降低箱内湿度，减少电池模组和附属器件受潮损坏的可能性。
风冷系统的同时使用可以规避水冷系统可能出现的漏液风险，适合为复杂的电池管理系统（BMS）和电气系统提供散热，以确保安全性。
03. 液冷
液冷式温控系统根据接触方式的不同，可以分为冷板式和浸没式两种。液冷技术是利用冷液作为传热介质，在发热端与冷却机组的蒸发侧之间进行冷却传热。一般情况下，液冷系统使用乙二醇水溶液作为水侧介质。
冷板式液冷是将循环流动的冷却液放置在电池芯片下方的冷却板上，利用液体对流换热的方式，将产生热量的电池芯片的接触部位降温。
浸没式液冷是将储能电池直接浸没在冷却液中，使电池芯片与冷却液直接接触，完全隔离氧气，实现对电池的直接、快速和充分的冷却降温。这种方式能够确保电池在最佳温度范围内运行，有效延长电池的使用寿命，并提升储能电站的整体安全性能。
■ 冷板式液冷原理图（左）浸没式液冷结构图（右）
04. 热管及相变冷却
热端冷却和相变材料冷却是目前仍处于研发阶段但具有较强散热能力的技术。
热端冷却和热管冷却利用介质在热管吸热端蒸发，将电池产生的热量带走，而热管的放热端通过冷凝的方式将热量释放到外界，从而实现电池的冷却。
相变材料冷却则利用材料自身的相态转换来实现电池的散热。在相变材料冷却中，对相变材料的选择对散热效果有着重要影响。当选择的相变材料具有较大的比热容和较高的传热系数时，在相同条件下能够实现更好的冷却效果，反之则冷却效果较差。
■ 热管冷却结构图（左）相变材料冷却结构图（右）
05. 液冷方案优势
液冷系统相对于风冷系统而言，在电池的最佳温度运行区间内更具优势，并且系统温差更小。一个风冷系统的运行温度区间为31-38℃，而液冷系统厂商A的参考温度为30℃，厂商B的参考温度也为30℃。正常电池的最佳运行温度为30-35℃，在电池的运行温度上，液冷系统能够维持更低的温度。
液冷系统在温差方面也表现出更好的性能，厂商A的液冷系统的温差小于5℃，厂商B的液冷系统的温差小于3℃，而风冷系统的温差小于7℃。相比之下，液冷系统的温差要小于风冷系统，而电芯工作温度差的增大会导致电芯之间的一致性变差。
■ 风冷与液冷温差对比图
在相同的温度维持条件下，风冷系统相比液冷系统具有显著较高的功耗。
以英维克产品为例，在制冷量为3KW的情况下，液冷系统的换热能力是风冷系统的6倍。这意味着在风冷空调全力制冷6小时的情况下，液冷机组只需制冷1小时就能达到相同的效果。
从功耗件的角度来看，风冷系统的主要功耗件包括空调和电气仓风扇，而液冷系统的主要功耗件则包括液冷机组和电气仓风扇（部分厂家提供整机液冷方案）。
| 项目 | 液冷 | 风冷 | ||
| 制冷量 | 3000 | W | 3000 | W |
| 内循环 | 50 | L/min | 850 | m3/h |
| 制冷功耗 | 1870 | W | 1200 | W |
| 比热容 | 3.7 | J/g·K | 1 | J/g·K |
| 密度 | 1.125 | g/cm³ | 1.2 | kg/m³ |
| 冷却介质温差 | 5 | ℃ | 10 | ℃ |
| 每小时换热能力 | 62437500 | J | 10200000 | J |
■ 英维克风冷及液冷产品对比
液冷系统在整个生命周期内具有更高的经济性，并且在相同尺寸下能够实现约50%的能量密度提升。在浙江地区的工商业储能项目中（系统容量为2000kWh，充放电次数均为两次），以风冷储能电站为例，初建成本为1.33元/Wh，项目运行周期为10年。
而液冷储能电站的初建成本为1.35元/Wh，项目运行周期为12年（液冷系统相较于风冷系统电池寿命提升了20%）。经过计算，风冷方案的项目内部收益率（IRR）为13%，而液冷方案的项目IRR为15%。因此，在项目的整个生命周期下，液冷方案具有更高的经济性。
| 温控方案 | 风冷 | 液冷 |
| 冷却介质 | 空气 | 液体(水、乙二醇、空调制剂、硅油等) |
| 系统集成度 | 低 | 高 |
| 设计、安装难度 | 简单 | 复杂 |
| 散热效率 | 中 | 高 |
| 电池寿命 | 液冷较风冷可提升约20% | |
| 占地面积 | 同等容量电站，液冷较风冷减少约40% | |
| 系统能量密度 | 同等尺寸电站，液冷较风冷提高约50% | |
| 总能耗 | 同等电池均温，液冷较风冷降低约80% | |
| PUE值(越接近1越好) | 1.5 | 小于1.1 |
| 项目运行周期 | 10年 | 12年 |
| IRR | 13% | 0.15 |
■ 风冷液冷综合对比表
06. 主机厂商案例
主流厂商正在密集推出液冷储能系统产品，这些产品相比风冷系统有着显著的性能提升。宁德时代发布了全球首款5年零衰减且可大规模量产的"天恒"储能系统，该系统采用了仿生SEI和自组装电解液技术，容量达到了6.25MWh。
比亚迪的新一代魔方系统MC Cube-T采用了新一代超级安全储能专用长刀电池，单个电芯的能量提升了最多11%，容量达到了6.432MWh。
| 公司 | 产品 | 系统容量(MWH) | 电芯(Ah) | 尺寸(R) |
| 科华数能 | S3-EStation 2.05MW/10MWh智慧液冷储能系统 | 5/10 | 314Ah | — |
| 宁德时代 | 天恒储能系统 | 6.25 | 自研587Ah | 20 |
| 比亚迪 | MC Cube-T魔方系统 | 6.432 | 新一代大容量“长刀电池” | — |
| 蜂巢能源 | 短刀液冷储能系统 | 6.9 | 自研325/350短刀电芯 | — |
| 瑞浦兰钧 | 6.9MWh储能电池舱 | 6.9 | 问顶345Ah | 20 |
| 科创储能 | 10MWh浸没式液冷储能系统 | 10 | — | — |
| 力神电池 | LS-Container 10M液冷集装箱 | 10 | 力神314Ah电芯 | 40 |
| 欣旺达 | NoahX2.0液冷储能系统 | 5.015 | 自研314Ah | 20 |
| 远景储能 | EnPower智慧储能 | 5.6 | 350Ah | 20 |
| 天弋能源 | 5MWh液冷储能电池舱 | 5 | 自研314AH | 20 |
| 晶科能源 | 蓝鲸5MWh大型储能系统SunTera G2 | 5 | CoT314Ah | 20 |
| 天能储能 | 新一代5MWh智慧液冷储能系统 | 5 | 314Ah | 20 |
| 沃太能源 | 20尺5MWh液冷储能系统 | 5 | 314Ah | 20 |
| 双登集团 | 能源守护者2.0-5.015MWh液冷储能系统 | 5.015 | — | 20 |
| 特变电工 | 5MWh液冷集装箱、组串式液冷储能系统 | 5.015 | 314Ah | 20 |
| 智光电气 | 3.4MW/6.8MWh集装箱液冷储能系统 | 3.4/6.8 | 280Ah | — |
■ 2024年4月液冷储能系统（集装箱）新品统计
07. 液冷系统采购项目
随着电芯单体容量不断增长的趋势，液冷系统的散热效率更高，更符合下游需求。一方面，大型储能项目的规模不断增大，需要的电芯数量也随之增加。
另一方面，电芯单体容量不断增长，已经陆续推出了容量超过300Ah的大电芯产品。项目规模和电芯单体容量的双重增长使得储能系统对温度控制和散热效率的要求更高，而具备高散热效率的液冷系统将更好地满足这些需求。
从最近大型储能项目的冷却系统采购情况来看，液冷系统的占比显著提高，这表明液冷技术在市场中的渗透率有望不断提升。未来随着需求的增长，液冷系统在储能领域将扮演更为重要的角色。
| 招标方 | 项目名称 | 容量 (MWh) |
采购说明 |
| 中核汇能 | 中核汇能有限公司2022-2023年新能源项目储能系统集中采购 | 1800 | 标段三：磷酸铁锂电池储能系统液冷(共享/配套储能)(共1.8GWh) |
| 中国石油 | 中国石油工程建设有限公司北京设计分公司一储能系统框架协议 | 400 | 标段二：储能系统(液冷)200MW/400GWh |
| 国家能源 | 浙江公司能源发展公司国能浙江温州梅屿新型储能电站项目储能系统采购 | 200 | |
| 国信能控2023年储能设备框架采购 | 200 | 20尺储能直流舱液冷系统15KW92套、20尺储能直流舱液冷系统40KW 104套 | |
| 华电集团 | 华电集团启动2023年第一批磷酸铁锂电化学储能系统框架采购 | 3000 | 标段二：磷酸铁锂电池储能系统3GWh(冷却方式液冷，储能系统整体效率≥86%) |
| 龙源电力 | 2023年第二批储能电站液冷电池系统框架采购 | 1200 | 标段一：预估720MWh 标段二：预估480MWh |
| 中国电建 | 中国电建市政公司2023-2024年新能源项目储能系统框架采购 | 250 | 包件三：磷酸铁锂电池储能系统液冷(共享/配套储能) |
■ 部分液冷系统采购项目汇总
