储能热管理纠结风冷or液冷？浸没式液冷3.0版本已经来了！

储能电站作为新能源领域的重要一环，其运行效率和使用寿命直接关系到整个能源系统的稳定性和可靠性。而在这其中，温度控制扮演着至关重要的角色。

当前储能领域对于电芯的温控管理主要以风冷散热、液冷散热两种技术为主。

在2021年以前，风冷散热技术在储能市场上“一枝独秀”，然而这种方案在电芯发生热失控时，可能会将可燃气体和烟气一并带入预制舱内。因此，对于采用风冷方案的储能舱，从成本和安全角度考虑，舱级防护方案成为首选。近年来，冷板式液冷散热技术开始崭露头角，并逐渐占据了市场的主导地位。这种方案不仅散热效率高，而且防护等级高。因此，对于采用液冷方案的储能舱，簇级或Pack级防护方案更为合适。除了冷板式液冷技术外，这几年又诞生了一种全新的温控方案——全浸式液冷技术。然而，由于这种技术的成本较高，目前应用还相对较少。

风冷式储能

风冷储能一体柜

风冷式储能系统介绍：以空气为冷却介质，利用空气自然对流或强制对流换热降低电芯温度的一种冷却方式；

风冷式储能系统可细分为两类：

1、无冷源自然风冷系统：系统外部常温空气通过风扇引入电池模组内部，与电池表面的温度差产生热对流，把电芯产生的热量带到系统外部；此种散热方式的优点具有结构简单、易维护及成本低等。而缺点在于空气的比热容低，导热系数也很低，电芯温度也会随着外部环境温度的变化而变化，通常应用于产热率比较低的场合，在储能领域主要应用在通信基站、小型地面电站等功率密度相对较小的领域。

2、有冷源风冷系统：在自然风冷系统的基础上，加入工业级的精密空调，电芯的均温性得到进一步提升；但换热系数低，冷却速度较慢，且需要大面积的散热通道，占地面积较大；比较适合小功率充放电场景及小规模部署的储能系统。风冷式储能系统的优势：风冷系统具备系统简单、制造成本低、便于安装等特点；比较适用于电池模组能量密度低，充放电速度慢的场景。风冷式储能系统的缺点：由于空气比热容、对流换热系数小等因素，电芯与空气的换热效率低；充放电功率增大时，电芯发热量会急剧增大，导致电芯温度过高、电芯循环寿命减少并存在热失控情况较高的风险。

冷板液冷式储能

液冷储能一体柜

液冷式储能系统介绍：以液体为冷却介质，通过一次侧空调换热系统将二次侧的液体温度降低，利用二次侧低温液体将电芯产生的热量带走。由于液体较空气有更高的比热容和导热系数，整体上系统冷却速度快，且液体的比热容不受海拔和气压的影响，适用范围较广；同时液冷系统的结构较为紧凑，空间占比较小。

液冷系统根据液体冷却介质与电芯的接触方式分为间接和直接两种：1、冷板液冷系统（间接接触），指在电芯底部设置冷却冷板，冷板内流通散热介质（水、乙二醇等）；散热过程中将电芯热量吸收到冷却板上，再由冷却板将热量传递给冷却板内的散热介质，并通过管路系统引导至外部制冷机组进行热量交换。冷板液冷系统的主要优点：冷板与电芯接触面之间的换热系数高，整体冷却速度快；相较于风冷系统，可使电芯处于比较恒定的环境温度中运行，同时液冷系统结构紧凑，所需占用空间较小，可在有限场地空间内提升储能容量。冷板液冷系统的主要缺点：电池包内需部署比较复杂液体流道的导热冷板，整体的制冷循环系统及结构较为复杂，重量相对较大，维修和保养难度较高；且存在漏液的风险；整体电池组还是裸露在空气中，无法解决电池短路等其他原因造成的热失控。

浸没式液冷储能

浸没液冷系统1.0

多个电池簇整体采用浸没式液冷技术，多个电池簇完全浸泡在一个公用的大型封闭油缸内，油缸内的绝缘冷却油采用循环制冷方案，实时将电芯热量带走，可以避免了电芯热失控的发生，保证电池系统的安全性；冷却液与换热蒸发器实时热交换，可将电芯环境温度控制在25±2℃以内，最大程度上保证电池系统电芯间的均温性，提升电池组的使用寿命。

浸没液冷系统1.0的主要缺点：

1. 油缸采用全密封结构，制造工艺极为复杂；油缸造价极高，采用大量管路给每簇电池泵送冷却液，后期储能系统的整体维护极为困难，且极易发生密封不良导致的漏油现象。

2，效率比较低，多了板换和油泵，油泵会消耗电量，同时泵的发热会传递给冷却液，造成制冷量需求增加，制冷电能损耗也增加。

3，整个系统的冷却液用量比较大，1簇大概1.5吨，成本也会增加。

4，有泵的循环，冷却液不停的被搅拌，冷却液使用寿命也会降低

浸没液冷系统2.0

主要优点：在1.0方案的基础上，优化了整体的结构方案，将每簇电池装入独立的油缸内部，多个油缸并联，采用管网式集中供冷方案进行油液循环制冷。

虽然效率比第一代整簇级的要提高，但是整体效率还是不及预期维持在83%左右。

浸没液冷系统2.0的主要缺点：

1，油缸采用全密封结构，制造工艺极为复杂；油缸造价极高，采用大量管路给每簇电池泵送冷却液，后期储能系统的整体维护极为困难，且极易发生密封不良导致的漏油现象。

2，效率比较低，多了板换和油泵，油泵会消耗电量，同时泵的发热会传递给冷却液，造成制冷量需求增加，制冷电能损耗也增加。

3，整个系统的冷却液用量比较大，1簇大概0.7吨，成本也会增加。

4，有泵的循环，冷却液不停的被搅拌，冷却液使用寿命也会降低

浸没液冷系统3.0

（直接接触），指电芯或者电池模组浸没在导热、绝缘的液体中，由液体直接冷却电芯；

浸没液冷系统3.0的主要优点：

1，采用PACK静态浸没式液冷技术，内置冷却盘管，冷却液与换热盘管直接热交换，减掉板换环节，提升制冷效率

2，采用静态浸没液冷技术，冷却液不流动，不需要循环油泵，减少了泵的损耗，一台215单柜泵的功率在1KW左右，泵循环的热量传递给冷却液，又增加了空调冷量的损耗

3，采用静态浸没液冷没有循环油路，PACK内部没有压力，大大减少泄漏的风险

4，静态浸没液冷冷却液不循环，减少了冷却液的性能衰减，可以让冷却液的寿命得到大幅的提升

5，PACK级静态浸没液冷技术，模块化抽屉式设计，让运维变的简单高效静态浸没液冷系统是目前最优的浸没液冷储能解决方案。

6，整体效率对比前两代浸没式的方案有显著的提升，整体效率可以做到90%以上

长先新材浸没式液冷储能解决方案

浸没式液冷系统是目前已知最安全的储能设备，能够显著提升储能电池系统的整体安全性和经济性，保障用户的使用体验和收益，因而获得了广泛认可。

尤其对于化工企业来说，由于部分设备需要24小时不间断运行，浸没式储能系统不仅提供了安全保障，还满足了企业的节能需求。

珠海长先新材料科技股份有限公司率先试点466KWh浸没液冷储能系统，该系统采用了长先新材自主研发的CXCH-220浸没式冷却液。这是广东省首台在危化品工厂里面设立的浸没式储能设备，也是广东省唯一拥有循环浸没式工商业储能设备和静止浸没式工商业储能设备的试点化工企业。

浸没式液冷技术是将储能电池直接浸没在冷却液中，电芯与冷却液直接接触，完全与氧气隔离，实现对电池直接、快速、充分冷却降温，确保电池在最佳温度范围内运行，能有效延长电池的使用寿命，整体提升储能电站的安全性能。冷却液的选用关乎整个液冷系统管路的安全。长先新材目前拥有国内最全的液冷冷却液系列产品。公司储能冷却液产品主要由三大系列组成：冷板式冷却液(水基液冷剂)、氟化液(单、双相全氟醚类)、浸没式冷却液（碳氢类和改性硅油)。

长先新材自主研发的浸没式冷却液CXCH-220作为全新的第四类冷却液，依据其安全环保、高效节能、制冷性好、适应性强、灌充方便等突出的优势，正成为液冷数据中心、超充、储能新能源电池等行业的新鲜血液。其ODP及GWP值均为零，无温室效应；凝固点低，蒸发潜热更大，单位时间内降温速度更快；分子量小，流动性好；良好的惰性和对金属和橡胶均无腐蚀性，具有良好的材质兼容性，无毒性。

产品特性

●环境友好性：新型环保烃类制冷剂，深度净化，精密配制，不损害臭氧层，无温室效应，属于完全可降解型材料；

●良好兼容性：与金属（304/316/铝合金/纯铜 T2/黄铜 H62 等），塑料（PVC/ PTEF/PPS/ABS 等），橡胶（EPDM/NBR/PU/SBR 等），导热垫片（Tfex/TIF 系列等）均兼容，不会发生溶解腐蚀等现象；

●高效传热性：浸没液冷剂为饱和高纯度烃类化合物，具有较高比热容和传导系数，分子量小，粘度低，流动性好，蒸发潜热较大，单位时间内降温速度更快；

●稳定安全性：具有较低膨胀系数方便安全运输，较大介电强度具有良好的绝缘性，其惰性较强不易挥发使用寿命较长（20 年），有利于后期运维。

目前长先新材已开放其浸没式液冷储能系统，并且欢迎社会各界人士过去参观交流。公司还免费提供冷却液等样品，愿与各界共同合作，推动储能技术的进一步发展！

文丨长先新材