储能风冷与液冷孰强孰弱？

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来源|未蓝新能源

因为电池热特性，热管理成为电化学储能产业链关键一环。从产业链价值量拆分来看，储能系统中电池成本占比约55%，PCS占比约20%，BMS和EMS合计占比约11%，热管理约占2%-4%。热管理价值量占比相对较低，但却起着至关重要的作用，是保证储能系统持续安全运行的关键。

目前，储能系统热管理技术主要有两种主流方案，分别为风冷系统和液冷系统，本文将分为上下两期来对两种冷却系统从寿命、温控、能耗、设计复杂程度、空间利用率、噪音、生产安装、售后、运维和成本10个方面做出对比分析。

名词解释

Explanation of nouns

热管理技术：包括风冷、液冷、热管冷却、相变冷却，其中后两者尚处实验室阶段。

风冷：风冷系统的主要设备包括空调、风道及模组风扇等，风扇安装于模组正前方的位置。模组风扇将模组内电芯散出热量带出至预制舱风道，预制舱内的空调系统通过热对流的方式散热。

液冷：液冷系统指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的一种散热技术。

01
寿命对比
Life span comparison

以A品牌 100Ah（P1、P2）、B品牌 100Ah（P3）为例，0.5C充放电，电池衰减曲线如下所示：

1、从P1-P2衰减曲线可看出：P1---25℃ 6500次@80%EOL（A品牌电芯)，P2---45℃ 2500次@80%EOL(A品牌电芯)，温度提升20℃，循环寿命减少了4000次；

2、P3主要体现了25℃ 5000次@80%EOL（B品牌电芯)， 45℃ 2000次@80%EOL (B品牌电芯)，温度提升20℃，循环寿命减少了3000次；

3、最后从P4---主要零部件使用寿命对比可得出：液冷主要零部件使用寿命较短；电芯的运行环境温度对电芯的循环寿命影响较大，随着电池运行温度的升高电池的循环次数会相应减少。

02
温控对比
Temperature control comparison

总结：

1、风冷系统（EnerArk2.0）电池在运行时，温度约为31-38℃，液冷系统参考厂商A(30℃)、厂商B（30℃），正常电池最佳运行温度为30-35℃，可见在电池运行温度上面，风冷相较液冷具有同样的优势；

2、液冷系统温差：厂商A(＜5℃)、厂商B（＜3℃）；风冷系统温差（EnerArk＜7℃）。电芯工作温度差太大，电芯一致性会越来越差，风冷通过改善风道能够实现温差＜4℃（EnerArk2.0目标值），那么风冷液冷对电池效果都是一样的。

03
能耗对比
Energy consumption comparison

以英维克相同制冷量3kW为例：

总结：

1、对比换热能力可以看到：液冷的换热能力是风冷的6倍：可以理解为风冷空调全力制冷6小时，液冷机组只需要制冷1小时；

2、同等电池均温下：例如起始温度为20℃开始工作，同等工况运行2h后，即使系统停止充放电，风冷系统仍需要继续工作制冷以确保电芯温度能够趋于正常值，而液冷系统趋于正常值的时间则为风冷系统的1/6；

3、风冷功耗：空调+电气仓风扇；液冷功耗：液冷机组+电气仓风扇（部分厂家为整机液冷）。

4、同等条件下，维持同等温度，风冷的功耗高于液冷。

04
设计复杂程度对比
Design complexity comparison

（1）风冷系统

以EnerArk2.0为例，风冷储能系统的设计相对简单，主要是安装散热风扇和空气流通路径的设计。

1、风冷的核心是空调和风道。空调制冷，风道交换热量；

2、在储能项目的应用中，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，因此需要运用风道对系统内空气流向进行定制化设计。

(2) 液冷系统

液冷设计通常更复杂，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。

5MW

1、热源处安装的液冷冷却板（也叫水冷散热板），配合热交换器和换热泵，以流体循环方式散热；

2、一般情况下，储能系统冷却机组液冷技术应用在强制对流或相变系统不能达到散热效果特别是在热能量密度高的环境中。

(3) 设计复杂程度---风冷VS液冷

结论：液冷系统在设计上较风冷系统更为复杂。

05
空间利用率对比
Spatial utilization efficiency comparison

风冷液冷厂家空间利用率对比：

总结：

1、相同占地面积，液冷可以做到更高能量集成；

2、相同能量（200kWh）集成，风冷系统优于液冷系统。

06
噪音对比
Noise comparison

1. 同类厂家系统噪音对比

2. 噪音实测对比

EnerArk实验室噪音实测数据：1号位置71.8dB，2号位置68.1dB，3号位置67.9dB，4号位置69dB；

客户A项目现场噪音实测数据：最大72.8dB。

（1）风冷主要噪声源：PCS＜75dB、风扇＜60dB，空调＜65dB；

液冷主要噪声源：PCS＜75dB、液冷机组＜75dB；

（2）液冷风冷产品多家噪音对比无明显优势，基本噪音≤75dB。

an 75dB.

07
生产安装对比
Production & installation comparison

风冷 VS 液冷在生产安装上的对比分析：

液冷在生产安装上较风冷更为复杂，整体安装工作较风冷系统需投入更多的时间。

08
售后工作对比
After-sales service comparison

1. 风冷VS液冷故障点对比分析：

2. 风冷VS液冷失效点对比分析：

3. 电池PACK售后工作的区别：

（1）电池PACK售后，风冷的工作量，工作项目数量，相关步骤的工作难度与液冷系统不同，风冷占据明显优势；

（2）初步估计，除去电池PACK部分，风冷的电池PACK拆装时间在20分钟内，液冷的电池PACK拆装时间控制在2h+。

09
运维工作对比
Operation & maintenance comparison

1. 风冷、液冷系统维护内容及周期的要求：

（1）风冷系统维护工作量较少，维护周期较长，花费的人工成本、差旅成本较少；

（2）液冷系统维护工作量较多，维护周期较短，需要更多的操作步骤和注意事项，对运维人员的经验与素质要求更高，需要专业知识和技能，有时需要与液冷机组的厂家工作人员一起完成。

2. 风冷、液冷系统维护对维护设备的要求:

（1）风冷系统对维护设备的要求较低，使用的工具专业性要求较少；

（2）液冷系统除普通工具之外，还需使用专用工具进行维护，且在维护有更多的步骤要求，需要进行排液、注液、补液等一系列操作，专业性要求更高。

液冷系统的维护相对复杂，需要更多的步骤和注意事项；而风冷系统的维护相对简单，成本也较低。例如5个100kW/215kWh的风冷柜及液冷柜，液冷柜运维的时间是风冷的2-3倍。

10
成本对比
Cost comparison

1. 以215kWh的工商业储能柜为例，冷却系统成本占比：

（1）液冷的开模成本偏高，水冷板设计时需开模，试模，验证，修模，需要在研发投入大量的时间和精力，有公模选项，但涉及专利，公司大多数不便透露与分享；

（2）市场上主流工商业储能产品售价：1.3元/Wh(液冷)，1.1元/Wh(风冷)。

2. 工商业储能系统中，风冷和液冷的成本差异主要体现在以下几个方面：

风冷和液冷的环境适应能力

Environmental adaptability of forced air cooling and

liquid cooling systems

（1）当前市面上均采用50%乙二醇溶液作为冷却液， 50%乙二醇溶液作为冷却液的冰点约为-35℃；市面上的水冷空调的运行温度下限普遍≥-30℃，所以液冷储能在极寒温度地区无法使用，否则冷却液结冰会阻塞或涨破管道损坏冷却系统（低温影响首次启动），液冷具备的加热功能首先需要将冷却液加热到20℃才能正常启动运行；

（2）市面上的功能工业空调可以在-40℃低温下保持加热功能，加热柜内空气至20℃，维持电池系统运行的环境温度；

（3）乙二醇冷却液：是一种无色微粘的液体，沸点是197．4℃，冰点是-11．5℃，能与水任意比例混合，乙二醇具有一定的毒性，对人体的肾、肝、胃、肠道等内脏有损伤作用；

（4）环境友好性：乙二醇属于污染地下水的物质，设备运营方必须遵守国家和当地的相关规定，不得随意排放。

风冷液冷适用的应用场景

Applicable application of

forced air cooling and liquid cooling systems