储能温控技术种类及对比分析

储能温控技术多样，目前风冷和液冷技术较为成熟。

当前储能温控技术包括风冷、液冷、热管、相变冷却。除了分隔室内外空间，保证室内温度区间此 一基本功能外，目前储能温控设备的核心功能为通过主/被动热管理技术解决电池组工作发热的问题。 当前储能系统热管理技术主要包括四种：1）空冷技术：以空气为介质的热管理技术；2）液冷技术： 以液体为介质的热管理技术；3）热管冷却技术：基于热管介质蒸发/冷凝循环的冷却技术；4）相变 冷却技术：基于相变材料相变过程产热/吸热的温控技术。其中，热管冷却及相变材料技术目前仍处 于实验室试验阶段，并且技术实现难度比空冷和液冷更为复杂，成本仍较高，目前尚未用于电池储 能系统，当前主流储能温控形式仍以风冷和液冷技术为主。

风冷技术结构简单且成本较低，是目前使用最为广泛的温控技术。风冷温控系统主要由空调和风道 构成，空调可根据储能系统内部不同温度条件开启制热或制冷模式，制热模式可实现对电池单体的 低温保护，制冷模式主要用于控制电池单体温升，有效防止热失控。系统工作时，空调出风口与风 道连接，通过风道送风至电池模块，流经电池单体表面后由电池模块前端面板上的散热风扇抽出， 从而达到对电池单体的加热或散热目的。风冷技术凭借其结构简单、便于安装、成本较低的优点， 成为目前使用最为广泛的温控技术。

风冷系统种类多样，存在散热不均匀等缺点。风冷空调核心零部件包括压缩机、冷凝器、风扇电机、 铜管等，根据精密空调安装位置不同可分为顶置式、分体式、整体嵌装式、一体式等方式。主要缺 点为空气比热容低，无法满足较大容量的储能系统散热，且由于空气为单向流动趋势，易造成进出 口的电池组之间的温差偏大，电池散热不均匀。

液冷技术换热系数高且冷却速度快，可有效降低电池温度并提高温度分布均匀性。液冷温控系统以 水、乙二醇水溶液、纯乙二醇、空调制冷剂和硅油等液体为冷却介质，通过对流换热将电池产生的 热量带走。液冷主要优势为液体冷却介质的换热系数高、比热容大且冷却速度快，可有效降低电池 的最高温度，并提高温度分布的均匀性。

间接式液冷应用较多，水冷主机为主要部件。根据液体与电池的接触模式可分为浸没式液冷（直接 式）及板式液冷（间接式）两种，沉浸式液冷是将电池模块沉浸在液体介质中，使液体直接冷却电 池；板式液冷为在电池间设置冷却通道或者冷却板，让液体间接冷却电池。由于浸没式液冷存在较 大漏液风险，较少用于储能液冷领域。液冷系统主要包括水冷板、水冷管、水冷系统、换热风机等， 其中水冷主机成本占比最大，占比将近 70%。

热管冷却：散热能力较强，成本较为高昂，仍处研发阶段。由外部密封材料、毛细结构及工作流体 组成，分为蒸发段、绝热段、冷凝端三个部位，热管的外部铜护套中存在部分真空，其中毛细结构 由烧结铜粉等冶金粉末制成，协助工作流体由冷凝端回到蒸发端，而工作流体是利用介质在热管吸 热端的蒸发带走电池热量，蒸汽由放热端形成，通过绝热端后到达冷凝端，通过冷凝的方式将热量 发散到外界中去，从而实现冷却电池的目的。由于热管冷却结构的组成机理，其仅可进行降温，无 法加热电池。 相变冷却技术：利用相变材料实现热能转换，技术尚处研发阶段。利用相变材料（ Phase Change Material， PCM）发生相变（即解冻和冷冻过程）来释放或吸收一定量的热能以实现某种加热或冷却的材料。在冷冻 过程中，PCM 释放热能作为熔化潜热或结晶能；在溶解过程中，PCM 从周围环境吸收热能，从固相转变 为液相。当电池组中的单个电池发生故障时，PCM 系统可通过吸收产生的热量并将其分配以防止热失控， 从而提供快速响应。但单一种类的有机相变材料或无机相变材料都存在一定的缺陷，无机材料蓄热密度大 但存在严重的过冷和相分离现象，有机材料导热系数差，无法用于电池的高产热工况，且同类的不同相变 材料间相变温度和相变潜热相差较大，目前仍处研发阶段。