1.1、 温控提高电池安全性,解决储能后顾之忧
构建以新能源为主体的新型电力系统将成为全球实现“双碳”目标的重要途径。在新 型电力系统中,从供给侧看,新能源逐渐成为装机和电量主体;从需求侧看,终端能源消 费高度电气化、电力“产消者”大量涌现。从系统整体来看,电力系统运行机理将发生深 刻变化:由于新能源发电具有波动性和随机性,无法通过调节自身出力适应用户侧需求变 化,传统的“源随荷动”模式将不再适用于新型电力系统,必须通过储能等措施,依靠源 网荷储协调互动,实现电力供需动态平衡。
全球电化学储能高速增长。2021 年全球累计装机量为 24.4GW,为 2017 年的 8.4 倍, 电化学储能在过去几年间经历了从无到有的过程。2021 年全球新增装机量为 10.2GW/ yoy+117%,高增长态势仍在持续。

锂电池安全性、容量衰减受温度影响较大。根据埃泰斯新能源,锂电池最佳温度区间 为 10-35℃,过度的高低温均会对锂电池寿命、安全性产生影响。 持续的高温环境下,锂电池内部的 SEI 膜首先分解,随后负极材料与电解液产生反应、 隔膜熔融,最终正极材料及电解液发生分解。电池的这些变化会导致锂离子通道发生闭塞, 引起正负极直接接触、短路,从而放出大量热。此外,这些材料分解的过程中还会产生大 量气体和热量,电池内部压力迅速增加,从而发生如电池鼓包、破裂、泄压阀破裂、铝箔 熔化等热失控现象。热失控一旦发生,电池内部温差可达 520 ℃,对安全性带来严峻挑战。 此外,高温会导致电池内阻增加、活性材料和有效锂离子流失,进而降低电池容量。
而在低温环境下,电池负极会析锂形成锂枝晶,严重时刺穿 SEI 膜,影响安全性。此 外,低温会导致电解液凝固,阻抗增加,进而降低电池容量,根据《锂离子电池低温特性 研究进展》,磷酸铁锂电池容量保持率在 0 ℃下为 60%-70%,在−20 ℃时降低至 20%-40%。 除温度外,电池间温差亦会对电池性能产生影响。电池使用过程中,负荷变化会引起 电流波动起伏,进而引起电池组生热不均匀。电池组往复使用后,各单体电池的老化程度 会有所不同,导致木桶效应。为达到电池一致性要求,单体电池温差需小于 5℃。
温控保障锂电在最佳温度区间工作,降低电池间温差,重要性凸显。通过应用温控系 统,储能电池可在 10-35℃最佳温度区间工作,且电芯间温差可控制在 5℃以内,可最大程 度避免热失控、容量衰减。 相较电动汽车,储能系统由更多电池单体连结而成,故发生热失控概率更高,对安全 防护提出更高要求。根据清华大学车辆与运载学院,电池热失效概率为 1-(1-P) n,P 为单 体电池热失效概率,n 为电池数量。对于动力/储能电池,P 约为 10 -7,假设电动汽车单车含 100 节电池,储能电站含 100000 节,则根据公式,二者发生热失控概率分别为 10 -5、10 -2, 储能电站发生热失控概率达 1/100 量级,对热管理提出更高要求。

高倍率、长时间充放电增大放热量,温控重要性愈发显著。电化学储能包括能量型与 倍率型储能,前者需满足长时间放电需求,主要应用于能量时移;后者则需具备瞬时高功 率输出能力,主要用于电力系统调频。现阶段,风光发电占比不断提升,电力系统对调峰、 调频均有更高需求。因此,能量型储能愈发长时化,倍率型储能需具备更高功率。根据 《锂离子电池充放电过程中的热特性研究》,在相同温度下,储能功率越高、放电时间越 久,其储能系统放热量越高。因此,在长时储能、高倍率储能应用增多的背景下,储能温 控重要性愈发显著。
综合来看,良好的温度控制可有效减缓电池容量衰减、防止电池热失控,对电化学储 能当前两个最大的痛点,即度电成本与安全性,均有积极作用,重要性凸显。未来,高容 量、高倍率储能应用增多,将对温控提出更高要求,其应用必要性将愈发突出。
1.2、 风冷主导存量市场,液冷加速渗透
储能温控主要包括风冷、液冷、热管冷却、相变冷却等技术。其中,风冷系统结构简 单、可靠性高、寿命长、成本低、易于实现,是目前国内主流技术路径。液冷系统散热效 率高、散热速度快,在高倍率、高容量场景下优势凸显,故全球储能系统正呈现液冷加速 渗透,取代风冷的趋势。相变冷却与热管冷却目前实际应用较少,尚处于实验室阶段,故 本文主要讨论风冷、液冷技术趋势。

液冷能耗低、电池寿命长,具更低 LCOE,正加速渗透。根据埃泰斯新能源实验,为达 到相同电池平均温度,风冷需要比液冷高 2-3 倍的能耗,而相同功耗下电池包的最高温度, 风冷比液冷要高 3-5 摄氏度。此外,根据阳光电源,其液冷系统可更好地控制电池间温差, 从而解决电池一致性问题,其液冷储能可将系统寿命延长 2 年以上。 综合来看,液冷具有更高的散热效率与散热速度,且可以更好的控制电池间温差,因 此,其能耗更低、系统寿命更长,从而协助储能系统降低全生命周期成本。根据科华数据, 其液冷储能系统 LCOS 较风冷可降低 15%。 目前,国内储能仍以风冷为主,而美国等成熟市场亦有较高比例液冷应用。主要原因 为,国内储能无成熟商业模式,储能多作为风电、光伏成本项,运营商在实际应用中更多 考虑初始投资成本,而非性能及 LCOS。美国储能已形成自发性需求,利用率高,运营商更 多考虑安全性、全生命周期成本。未来,随着全球储能利用率提升,液冷将加速渗透。
液冷加速渗透趋势明显。目前,国内主流系统集成商均已推出液冷系统解决方案,印 证其日益旺盛的需求。此外,国内部分项目在招标时指定储能系统需配备液冷温控,如淮 北皖能储能电站一期、宁夏穆和储能电站等。
1.3、 液冷占比提升助温控量价齐升
目前,液冷温控系统价值量约为 9000 万元/GWh,其中,水冷主机系统占比最高,价值 量在 5000 万元/GWh 左右;风冷系统结构相对简单,价值量低于液冷,在 3000 万元/GWh 左 右,其中,压缩机、风机价值量最大,二者主要原材料为铜、钢等大宗商品。未来,水冷 主机将趋于标准化、规模化生产,大宗商品价格进入下行区间,液冷、风冷系统成本有望 逐步降低。我们假设至 2025 年,液冷成本平缓降低至 8000 万元/GWh,风冷成本降低至 2600 万元/GWh。 温控对储能系统安全性、经济性发挥至关重要的作用,但占储能系统成本比重仅约 3%, 处于较低水平。因此,运营商对其成本敏感性较低,乐于承受其更高成本,以保障储能系 统安全性,并延缓电池衰减。我们判断,性能更优、成本更高的液冷温控渗透率将逐步提 升,由 2021 年 12%,逐步提升至 2025 年 45%。

我们预计 2025 年全球电力系统储能装机量将达到 213GWh,结合我们对液冷、风冷各自 渗透率、价值量判断,预计 2025 年全球电力系统储能温控市场规模将达到 107 亿元, 2021-2025 年 CAGR 达 92%。得益于液冷占比提升带来的单位价值量提升,储能温控增速将 高于电力系统储能增速。
2.1、 技术同源,传统温控企业纷纷切入储能温控
技术同源,龙头厂商具备技术优势及先发优势。因温控技术的相似性,大部分储能温 控企业由其他赛道切入,具有技术及布局的先发优势,参与者包括来自精密温控、工业温 控、汽车温控的企业。1)精密温控又称精密空调,主要应用于数据中心或 5G 基站,集装 箱储能与集装箱数据中心最为类似,对温度及温控要求较高,龙头企业主要包括英维克、 申菱环境、黑盾等。2)工业温控与储能温控具有相似应用环境,通常应用于户外,需要应 对空气、液体杂质等户外环境带来的复杂影响,相关企业包括同飞股份、高澜股份、盖鼎等。3)新能源汽车温控:动力电池与储能电池在温控技术层面存在较大共性,车用温控厂 商具备切入储能温控的技术能力,参与者包括松芝股份、奥特佳等。
2.2、重点公司分析
2.2.1 英维克:最早切入储能温控,享先发优势
公司为国内领先的精密温控企业,产品主要应用于数据中心、通信机房等房间级场景, 以及无线通信基站、输配电设备柜等户外机柜场景,在风冷、液冷技术均有多年沉淀。英 维克传统业务与储能温控高度同源,为其切入储能温控领域奠定良好基础。机房温控对温 度控制精密性提出高要求;机柜温控与储能温控均应用于复杂户外条件,不同客户及不同 环境条件下,对温控产品提出定制化需求。传统业务与储能业务的相似性,助力公司具备 较强的精密温度控制能力、产品定制能力。
公司 2013 年起布局储能温控,是国内最早切入此领域的企业,已与宁德时代、华为、 比亚迪、海博思创等龙头企业建立良好的合作基础,客户信任度高。此外,公司推出模块 化产品,可规模化生产以降低成本。 2022H1,公司储能温控实现营收 2.5 亿元,收入占比约 29%。根据华经产业研究院,截 至 2020 年,公司全球市占率约为 35%,全球领先。综合来看,英维克最早切入储能领域, 具备先发优势,兼具精密温度控制能力、产品定制能力、成本控制能力、高客户认可度, 市场份额有望稳中有升。

2.2.2 同飞股份:携技术优势,切入龙头客户供应链
公司主营业务为工业温控,目前已形成液体恒温设备、电气箱恒温装置、纯水冷却单 元、特种换热器四大产品系列,主要应用于数控机床、激光、电力电子等领域,积累了纽 威数控、海天精工、德国埃马克集团(EMAG)、思源电气、四方股份、特变电工等稳定、 优质客户。传统业务中,液体恒温设备对应液冷,电气箱恒温装置对应风冷,为公司切入 储能温控领域奠定技术基础。公司液体恒温设备需要根据不同工况定制化设计产品,部分 场景要求±0.1℃高精度温控。综合来看,在工业温控领域深耕二十余年,公司形成了较强 的产品定制化能力、精密温度控制能力,在储能温控厂商中具技术优势。 公司目前已成为阳光电源主要温控供应商,并进入科陆电子、南都电源、天合储能供 应体系。横向对比来看,行业普遍将 PACK 间温差控制在 3℃以内,而搭载同飞液冷系统的 阳光电源储能系统,电芯温差可控制在 2.5℃以内,印证公司技术实力。此外,公司积极布 局产能扩张,通过竞拍取得约 125 亩三河市土地使用权,用于扩建储能温控产能。 综合来看,公司定制化、精密温度控制能力强,进入龙头客户供应体系,积极推动产 能扩张,储能业务有望快速放量,在充分享受行业高增速的同时,提升市占率,兼具α与 β。
2.2.3 高澜股份:液冷实力雄厚,与电网有良好合作基 础
公司主营业务为电力电子装置用纯水冷却设备,主要应用于输配电、新能源发电等领 域。经过多年积累,公司与许继电气、金风科技、远景能源、GE、西门子、ABB 等国内外龙 头企业建立长期、稳定合作关系。此外,公司通过收购东莞硅翔切入动力电池热管理,此 部分业务近年来增长显著,已成为公司主要收入来源。 公司切入储能温控,竞争优势主要体现在三方面:1)公司专注液冷温控,液冷技术实 力雄厚,有望在液冷渗透率提升的背景下,抢占更高市场份额;2)公司以定制化生产模式 为主,定制化能力强、经验充足,可以满足不同工况下储能客户定制要求;3)公司输配电 冷却产品最终用户为国家电网、南方电网及其下属子公司,与电网企业具良好合作基础, 在共享储能繁荣,电网侧储能盛行的背景下,公司有望获取更高份额。
2.2.4 申菱环境:技术同源、场景同源、客户同源
公司主营业务包括精密空调、工业空调等,其中精密空调主要应用于数据中心,客户 包括华为、中国移动等;工业空调主要应用于特高压电网、发电项目等,客户包括国家电 网、南方电网等。 公司切入储能温控领域,技术要求与数据中心温控类似,应用场景与发电项目相近, 华为、电网企业等传统业务客户亦为储能重要参与者。因此,公司传统业务与储能业务具 有技术、场景、客户同源性,公司进入储能温控领域具有得天独厚的条件。 公司战略性加大在新能源板块的投入,重点布局电化学储能及其他新型储能,基于公 司在液冷温控等领域的研发投入与技术积累,满足客户定制性研发需求,在储能温控领域 推进较快,有望跟随行业同步增长。

2.2.5 松芝股份:储能温控获国际认证,凸显技术实力
公司主营业务为汽车、轨道交通及冷链物流热管理产品,是国内汽车热管理龙头。公 司整车热管理产品全面覆盖汽车空调芯体零部件、汽车空调系统、车用电池热管理相关部 件及系统、ATS 发动机冷却系统等,广泛应用于客车、乘用车、专用车等。 公司 2021 年开始进入储能热管理行业,主要为储能电站提供水冷式电池热管理系统。 目前公司有两款储能热管理产品已实现量产,已进入宁德时代、远景能源等客户供应体系。 2022 年 1 月,公司液冷机组获大中华区首张储能热管理产品 TUVus 认证证书。此次认 证全方位评估、验证松芝液冷机组在各种恶劣环境下的使用安全和可靠性,凸显公司技术 实力,为公司进军美国市场奠定基础。 综合来看,公司储能温控产品获权威机构背书,技术水平突出,进入龙头客户体系, 客户优质,储能温控有望逐步放量。
2.2.6 奥特佳:储能温控专注液冷,份额领先
公司主营业务为车用空调压缩机及汽车热管理,公司通过江苏埃泰斯开展储能温控业 务,江苏埃泰斯系奥特佳全资子公司空调国际下属控股子公司,奥特佳间接持股比例约 63%。 2022H1,江苏埃泰斯实现收入约 2.7 亿元,以储能液冷温控为主,收入体量国内领先。 公司储能热管理业务起始于 2018 年,并于 2021 年成立埃泰斯,作为独立主体开展储 能热管理业务。公司切入储能热管理主要有三点优势:1)移植汽车热管理系统技术经验, 与储能温控需求高度契合,公司第四代液冷系统可以做到液体出口温差±0.5℃范围;2)开展储能温控业务较早,已与宁德时代等龙头客户建立稳定合作关系;3)埃泰斯母公司空 调国际为国际化集团,海外渠道丰富,已在半年内于全球四大洲建立八个海外特约服务站, 为产品海外应用进行安装调试及售后服务。

温控保障储能安全、延长寿命,重要性凸显。全球储能产业高速发展,渐趋成熟,其 中温控系统对储能的安全、效率、寿命等起着至关重要的作用。温控系统保障电池在 10-35℃ 最佳温度区间工作,有效防止热失控,并提升储能工作效率。此外,温控通过降低电池间 温差,延长寿命衰减。展望未来,长时储能、高倍率储能等严苛的工作环境,将对温控提 出更高需求。基于此,储能温控系统将迎来重要的发展机遇。
液冷温控散热效率高、LCOE 低,加速渗透。储能温控主要包括风冷、液冷、热管冷却、 相变冷却等技术。风冷结构简单、成本低、易于实现;液冷散热性能优于风冷,且能耗低、 可更好得保障电池一致性,LCOE 更低;热管与相变冷却散热性能好,但成本高,仍处实验 室阶段。 目前,国内储能无成熟商业模式,多作为风电、光伏成本项,运营商在实际应用中更 多考虑初始投资成本,而非性能及 LCOE,故以风冷应用为主。而国外以美国为例,储能已形成自发性需求,利用率高,运营商更多考虑安全性、全生命周期成本,故液冷渗透率较 高。展望未来,全球储能利用率提升,温控重要性凸显,液冷将在全球范围加速渗透。 温控 ASP 提升,预计 2025 年市场空间高达 107 亿元。
温控 ASP 提升,预计 2025 年市场空间高达 107 亿元。目前,液冷温控系统价值量约为 0.9 亿元/GWh,风冷约为 0.3 亿元/GWh,液冷价值量显著高于风冷。我们预计规模化生产、 大宗商品价格下行将促使二者价值量逐步降低,2025 年分别达到 0.8、0.26 亿元/GWh 水平。 虽单位价值量趋于降低,但液冷渗透率提升趋势明确,助储能温控行业 ASP 逐步提升。我 们预计全球储能液冷温控渗透率将由 2021 年的 12%,提升至 2025 年 45%,行业 ASP 由 2021 年 0.37 亿元/GWh 提升至 2025 年 0.5 亿元/GWh。结合我们对全球电力系统储能装机量判断, 预计 2025 年全球电力系统储能约为 213GWh,其对应温控市场空间将达 107 亿元,对应 2021-2025 年 CAGR 达 92%。 多维度竞争,促行业健康发展。温控行业经过百年发展,整体技术成熟度较高,行业 参与者众多,均可切入储能温控行业。因此,单纯讨论进入门槛并无太大意义。行业壁垒 主要体现在温度控制能力、产品定制能力、成本控制能力、客户认可度等方面。目前,储 能温控行业仍处发展初期,竞争格局尚未落定,在以上四方面具差异化竞争优势的企业, 将在行业占据一席之地,兼具α与β。
(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)