“储能热管理研究院”的研究员撰写并发布了这篇《热管理形式：风冷与液冷》全套文章
热管理形式：风冷与液冷
储能热管理形式多样，风冷及液冷成熟度相对较高。目前主流的热管理方式包括风冷、液冷、热管冷却和相变冷却四种。
目前风冷和液冷的应用已较为广泛，热管冷却与相变冷却的产业化程度则相对较低。其中，相变冷却是利用相变材料发生相变来吸热的一种冷却方式，具有结构紧凑、接触热阻低、冷却效果好等优点，但相变材料成本较高，且储热和散热速度较慢，目前在储能温控领域使用较少。
热管冷却则是依靠封闭在管内的冷却介质发生相变来实现换热，具有散热效率高、安全可靠等优点，但成本同样较高，在储能等大容量电池系统中的实际应用较少。从技术成熟度与产业化程度出发，我们认为风冷和液冷仍将是中长期内主要的储能温控形式。
（储能温控主要方式）
1、风冷系统初始成本较低且安全可靠，为当前主要的储能温控形式。风冷是一种以空气为冷介质，利用对流换热降低电池温度的冷却方式，广泛应用于工业制冷、通信基站、数据中心温控场景，技术成熟度与可靠性相对较高。此外，风冷系统整体结构较为简单且易于维护，初始投资成本相对较低，因此目前风冷为储能温控领域最主流的解决方案。
（风冷储能系统结构示意图）
风冷系统散热效率低、温差控制较差且占地面积大，适用范围相对有限。首先，由于空气自身的比热容与导热系数较低，风冷系统的散热效率并不高，虽然能够满足当前大部分储能电站的温控需求，但随着储能项目单体规模与能量密度的不断提升，风冷系统在散热效率上的短板将逐渐显现。
其次，常见的风冷系统中空气始终由进风口朝出风口单向流动，这将使位于空气进出口的电池之间存在较大温差，从而对电池的一致性造成较大影响，尽管目前已有组串式空调等改进方案，但这并没有从根本上解决风冷在温差控制方面的劣势。
最后，风冷系统需要部署面积较大的散热通道，这将明显影响储能电站的空间利用率，从而制约储能集装箱规模以及能量密度的提升。基于上述原因，风冷系统在储能领域的适用范围存在一定的局限性。
（风冷系统工作原理图）
2、液冷系统散热能力强且全生命周期成本较低，有望成为未来发展趋势。液冷是一种以水、乙二醇等液体为介质，通过热对流降低电池温度的冷却方式，对比风冷，液冷系统的结构更加复杂且紧凑，不需要部署大面积的散热通道，占地面积相对较小。同时，由于冷却液的换热系数与比热容更高且不受海拔和气压等因素影响，液冷系统拥有比风冷系统更强的散热能力，更加适应储能项目大规模、高能量密度的发展趋势。
从成本上看，根据相关研究，在冷却效果相同的情况下，液冷系统的能耗通常远低于风冷系统。因此，虽然液冷系统的初始投资成本较高，但其在储能系统全生命周期中的综合成本可能反而低于风冷系统。综上，我们认为在某些场景中，液冷有望逐步替代风冷成为主流的储能温控形式。
（相同能耗下液冷系统对锂电池模组的冷却效果显著优于风冷系统）
虽然如此，液冷系统在可靠性等方面仍然面临一定挑战。此前液冷在储能温控领域的应用相对较少，技术成熟度较风冷仍有一定差距，尤其是在运行的稳定性及可靠性方面。具体而言，液冷系统中管路容易出现腐蚀及沉积等情况，而造成冷却液的堵塞或泄露，而水、乙二醇、硅油等常见冷却液都可能损坏电池或造成系统短路，导致储能电站安全隐患。
此外，储能系统的设计寿命通常达到15年，但液冷系统内部泵阀的使用寿命往往为7年左右，两者之间存在一定的不匹配性因此在储能项目的运行过程中极有可能需要通过关停等方式来对液冷系统进行维护或更换系统组件，从而影响项目经济性。当然，随着液冷技术的进步，我们认为这些问题有望陆续得到解决，整体来看液冷仍将是储能温控未来的发展趋势。
（液冷储能系统示意图）
（液冷系统管路布臵示意图）
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