电化学储能科普：风冷与液冷孰强孰弱？

电化学储能科普：风冷与液冷孰强孰弱？

随着电化学储能技术的快速发展，热管理已成为储能系统的关键环节。本文将从寿命、温控、能耗、设计复杂程度、空间利用率、噪音、生产安装、售后、运维和成本等多个维度，对风冷与液冷两种主流热管理技术进行详细对比分析。

名词解释

热管理技术主要包括风冷、液冷、热管冷却和相变冷却。其中，热管冷却和相变冷却目前尚处于实验室阶段。风冷系统主要通过空调、风道及模组风扇等设备，利用热对流方式散热。液冷系统则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。

寿命对比

以A品牌100Ah（P1、P2）和B品牌100Ah（P3）为例，在0.5C充放电条件下，电池衰减曲线显示：

1. P1在25℃环境下可循环6500次，而45℃环境下仅能循环2500次，温度提升20℃导致循环寿命减少4000次。
2. P3在25℃环境下可循环5000次，45℃环境下仅能循环2000次，温度提升20℃导致循环寿命减少3000次。
3. 液冷系统的主要零部件使用寿命较短，且电芯运行环境温度对循环寿命影响较大，温度升高会导致循环次数减少。

温控对比

1. 风冷系统（以EnerArk2.0为例）在运行时电池温度约为31-38℃，液冷系统参考厂商A和厂商B均为30℃，均符合电池最佳运行温度范围（30-35℃）。
2. 液冷系统温差控制在5℃以内，风冷系统温差控制在7℃以内。通过优化风道设计，风冷系统可将温差控制在4℃以内，与液冷系统效果相当。

能耗对比

以英维克相同制冷量3kW为例：

1. 液冷系统的换热能力是风冷的6倍，即风冷空调全力制冷6小时的工作量，液冷机组仅需1小时。
2. 在同等电池均温条件下，风冷系统需要持续制冷以维持正常温度，而液冷系统恢复时间仅为风冷系统的1/6。
3. 风冷系统功耗包括空调和电气仓风扇，液冷系统功耗包括液冷机组和电气仓风扇。同等条件下，维持同等温度，风冷的功耗高于液冷。

设计复杂程度对比

1. 风冷系统设计相对简单，主要涉及散热风扇和空气流通路径的设计。
2. 液冷系统设计更为复杂，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。

空间利用率对比

1. 相同占地面积，液冷系统可以实现更高的能量集成。
2. 相同能量（200kWh）集成，风冷系统在空间利用率上优于液冷系统。

噪音对比

1. 风冷系统主要噪声源包括PCS（<75dB）、风扇（<60dB）和空调（<65dB）。
2. 液冷系统主要噪声源包括PCS（<75dB）和液冷机组（<75dB）。
3. 实测数据显示，风冷系统噪音范围在67.9-71.8dB，液冷系统最大噪音为72.8dB，两者基本相当。

生产安装对比

液冷系统在生产安装上较风冷系统更为复杂，整体安装工作需要投入更多的时间。

售后工作对比

1. 风冷系统在电池PACK售后工作量、工作项目数量和相关步骤的工作难度上占据明显优势。
2. 电池PACK拆装时间：风冷系统约20分钟，液冷系统约2小时以上。

运维工作对比

1. 风冷系统维护工作量较少，维护周期较长，人工成本和差旅成本较低。
2. 液冷系统维护工作量较多，维护周期较短，需要更多专业技能和专用工具，运维时间是风冷系统的2-3倍。

成本对比

1. 以215kWh的工商业储能柜为例，液冷系统的开模成本较高，且需要在研发投入大量时间和精力。
2. 市场上主流工商业储能产品售价：液冷系统约1.3元/Wh，风冷系统约1.1元/Wh。

环境适应能力

1. 液冷系统采用50%乙二醇溶液作为冷却液，冰点约为-35℃，在极寒地区无法使用，且乙二醇具有一定的毒性，对环境有污染风险。
2. 风冷系统采用工业空调，可以在-40℃低温下保持加热功能，环境适应性更强。

适用场景

综合来看，在工商业储能领域，风冷系统相较于液冷系统具有明显优势。但在大型储能项目中，液冷系统在能量密度和散热效率方面的优势可能使其更具竞争力。