全球电化学储能增长带动储能温控快速发展，叠加高价值量的液冷温控技术占比快速提升，储能温控增速有望进一步超越储能行业整体增速。基于此，给予储能温控行业强于大市评级。
　　支撑评级的要点
　　全球能源结构转型，电化学储能进入快速发展期。在全球能源转型升级的大背景下，储能作为能有效保障电网的稳定运行的系统越来越得到全球各国的青睐。根据CNESA的数据，2021年以前全球每年的储能项目新增装机规模基本维持在6GW左右，而2021年新增装机达到18.3GW，同比增长181.54%，迎来大幅增长，其中电化学储能贡献了主要的增速。从国内需求来看，发电侧强制配储政策、电网侧辅助服务及独立储能模式推进、用户侧峰谷价差持续拉大进一步提升工商业储能经济性，从政策和市场两方面推动我国大储进入高速发展期。从全球需求来看，多国发布储能规划目标及支持政策，中长期规划明晰，我们预计从2023年开始全球大储将迎来快速发展期。
　　储能温控设备不可或缺，液冷渗透率有望提升带动行业需求。锂离子电池作为目前主要的电化学储能电池材料，其工作性能对温度具有较高的依赖性，温控设备一方面保证锂离子电池工作在适宜的温度，从而有效延长电池使用寿命，另一方面保证储能系统的整体温度在可控范围内不发生热失控等安全事故，是储能系统中不可或缺的核心组成部分。当前储能温控技术以方案成熟、结构简单、易维护、成本低的风冷系统为主，但是随着高能量密度、大容量储能系统的普及，液冷系统凭借其冷却效果、能效低的优点实现全生命周期成本下降，未来在中高功率储能产品使用液冷的占比预计将逐步提升，有望成为主流方案。我们预计2025年全球风冷和液冷两种主流电化学储能热管理市场规模合计有望达184亿元，2021-2025年CAGR为91.03%，其中液冷渗透率达到50%，市场规模约132亿元，2021-2025年CAGR为148.61%。
　　竞争格局初成型，先发优势、定制化及成本控制能力是各时期关键。由于温控的底层技术的同根同源性，其他行业的温控厂商纷纷抓住了储能温控的契机，相继切入储能温控赛道，抢占初期储能温控市场，储能温控市场格局初显。目前储能温控企业普遍从其他赛道切入，主要以精密温控企业、新能源车温控企业、工业温控企业为主。储能温控设备产业链的下游客户均为较大的储能系统集成商且集中度较高，通常下游客户在产业链中具备较强的话语权和议价能力，从而形成了该行业繁杂冗长的认证周期，一旦供应资格形成后，供货粘性较强，因此早期先发优势较为重要。而当行业进入快速扩张期之后，产品交付能力以及成本控制能力的企业将脱颖而出。最后当行业供需趋于稳定，下游客户会更关注厂家的非标定制水平。
　　投资建议
　　全球电化学储能增长带动储能温控快速发展，叠加高价值量的液冷温控技术占比快速提升，储能温控增速有望进一步超越储能行业整体增速。基于此，给予储能温控行业强于大市评级。推荐在温控领域有所积累并在储能业务具备先发优势的申菱环境、同飞股份、英维克、高澜股份。
　　评级面临的主要风险
　　下游需求不及预期；液冷技术应用不及预期；行业竞争加剧的风险；储能技术快速迭代的风险。
　　

研究报告全文：机械设备证券研究报告行业深度2023年4月6日强于大市储能温控设备深度报告公司名称股票代码股价评级申菱环境301018SZ人民币3678买入电化学储能东风将至温控设备迎来成长机遇同飞股份300990SZ人民币7619买入英维克002837SZ人民币3168买入全球电化学储能增长带动储能温控快速发展叠加高价值量的液冷温控技术占比快速提升储能温控增速有望进一步超越储能行业整体增速基于此高澜股份300499SZ人民币1289增持给予储能温控行业强于大市评级资料来源Wind中银证券以2023年4月4日当地货币收市价为标准支撑评级的要点全球能源结构转型电化学储能进入快速发展期在全球能源转型升级的大背景下储能作为能有效保障电网的稳定运行的系统越来越得到全球各国的青睐根据CNESA的数据2021年以前全球每年的储能项目新增装机规模基本维持在6GW左右而2021年新增装机达到183GW同比增长18154迎来大幅增长其中电化学储能贡献了主要的增速从国内需求来看发电侧强制配储政策电网侧辅助服务及独立储能模式推进用户侧峰谷价差持续拉大进一步提升工商业储能经济性从政策和市场两方面推动我国大储进入高速发展期从全球需求来看多国发布储能规划目标及支持政策中长期规划明晰我们预计从2023年开始全球大储将迎来快速发展期储能温控设备不可或缺液冷渗透率有望提升带动行业需求锂离子电池作为目前主要的电化学储能电池材料其工作性能对温度具有较高的依赖性温控设备一方面保证锂离子电池工作在适宜的温度从而有效延长电池使用寿命另一方面保证储能系统的整体温度在可控范围内不发生热失控等安全事故是储能系统中不可或缺的核心组成部分当前储能温控技术以方案成熟结构简单易维护成本低的风冷系统为主但是随着高能量密度大容量储能系统的普及液冷系统凭借其冷却效果能效低的优点实现全生命周期成本下降未来在中高功率储能产品使用液冷的占比预计将逐步提升有望成为主流方案我们预计2025年全球风冷和液冷两种主流电化学储能热管理市场规模合计有望达184亿元2021-2025年CAGR为9103其中液冷渗透率达到50市场规模约132亿元2021-2025年CAGR为14861竞争格局初成型先发优势定制化及成本控制能力是各时期关键由于温控的底层技术的同根同源性其他行业的温控厂商纷纷抓住了储能温控的契机相继切入储能温控赛道抢占初期储能温控市场储能温控市场格局初显目前储能温控企业普遍从其他赛道切入主要以精密温控企业新能源车温控企业工业温控企业为主储能温控设备产业相关研究报告链的下游客户均为较大的储能系统集成商且集中度较高通常下游客户光伏设备行业2023年度策略20221220在产业链中具备较强的话语权和议价能力从而形成了该行业繁杂冗长机械设备行业周报20220919的认证周期一旦供应资格形成后供货粘性较强因此早期先发优势机械设备行业周报20220913较为重要而当行业进入快速扩张期之后产品交付能力以及成本控制中银国际证券股份有限公司能力的企业将脱颖而出最后当行业供需趋于稳定下游客户会更关注具备证券投资咨询业务资格厂家的非标定制水平机械设备投资建议证券分析师陶波全球电化学储能增长带动储能温控快速发展叠加高价值量的液冷温控862120328512技术占比快速提升储能温控增速有望进一步超越储能行业整体增速botaobocichinacom基于此给予储能温控行业强于大市评级推荐在温控领域有所积累并证券投资咨询业务证书编号S1300520060002在储能业务具备先发优势的申菱环境同飞股份英维克高澜股份评级面临的主要风险下游需求不及预期液冷技术应用不及预期行业竞争加剧的风险储能技术快速迭代的风险目录全球能源结构转型电化学储能进入快速发展期6全球储能装机快速增长电化学储能贡献主要增速6政策驱动理清盈利模式双轮驱动国内大储进入高速发展期7全球主要国家全面发力储能增长有望多点开花10储能温控设备不可或缺液冷渗透率有望提升带动行业需求12锂电池安全及增效需求日益迫切储能温控设备占比虽小却至关重要12储能温控技术多样目前风冷和液冷技术较为成熟14液冷散热效果更佳能耗更低渗透率有望快速提升17竞争格局初成型先发优势定制化及成本控制能力是各时期关键20温控技术可迁移性强多家厂商纷纷进入赛道市场格局初显20产业扩张前夕先发优势是关键供需平衡之后定制化及成本控制能力是核心21投资建议24风险提示25英维克27申菱环境35同飞股份44高澜股份512023年4月6日储能温控设备深度报告2图表目录图表1全球储能系统新增装机情况6图表2全球投运储能项目累计装机规模情况6图表3截止2021年各种储能全球累计装机占比情况6图表4全球新型储能装机情况6图表52021年全球各地区新增储能装机占比情况7图表6国内储能新增装机情况7图表7国内新型储能新增装机情况7图表8部分省市强制配储要求8图表9国内部分省份独立储能电站收益模式8图表102022年全国各省一般工商业最大峰谷价差情况元kWh9图表11十四五各省份新型储能规划9图表122022年国内已完成招标的储能项目情况10图表13国内储能项目中标情况10图表14美国通货膨胀削减法案在储能及光伏方面的主要亮点10图表15多国发布中长期储能规划目标11图表16各电池材料电化学储能技术特性12图表17截止2021年底全球各电池材料累计装机占比12图表18锂离子电池工作的温度区间12图表19储能温控设备重要性提升12图表20热失控是锂电池主要的安全隐患13图表21过高及过低温度工况下电池容量衰减模式14图表22低温状态下充电容量更低14图表232021年储能热管理系统成本占比3左右14图表24典型热管理技术特点15图表25典型风冷集装箱式储能系统15图表26风冷工作原理简化示意15图表27储能系统风冷空调布置方式15图表28典型液冷集装箱式储能系统16图表29电池模块液冷布置形式16图表30间接式液冷工作原理示意图16图表31液冷温控系统成本拆分16图表32热管储能系统散热原理17图表33相变材料PCM储能热管理构成17图表34基于KWh计量持续时间较长的电池具有较低的资本成本17图表35同等能耗下采用液冷电池模组温度最高电池块温度下降显著高于空冷方案182023年4月6日储能温控设备深度报告3图表36进口温度相同工况下风冷方案能耗显著高于液冷方案18图表37南都能源液冷温控可降低LCOS超2018图表38蜂巢能源液冷产品助力实现低功耗及高能量密度18图表39各主流储能集成商加速布局液冷储能系统19图表40储能温控设备市场空间测算19图表41主要的储能温控参与者20图表42数据中心与储能集装箱温控系统具备相似性20图表43同飞股份液体恒温设备外部循环示意图21图表44储能温控产业链21图表45IATF16949认证标准22图表46储能温控设备出口需完成认证22图表47储能温控行业发展三阶段23附录图表48报告中提及上市公司估值表26图表49公司发展历程28图表50公司产业布局情况28图表51公司股权结构截止2022年9月30日29图表52英维克营收情况29图表53英维克各产品营收占比情况29图表54英维克盈利能力情况30图表55英维克各产品毛利率情况30图表56英维克期间费用率情况30图表57英维克归母净利润情况30图表58英维克基于三大技术平台进行产品开发31图表59英维克储能温控产品的发展历程31图表60英维克BattCool储能全链条液冷解决方案2032图表61英维克盈利预测33图表62英维克可比上市公司估值比较33图表63申菱环境发展历程36图表64申菱环境主要产品37图表65公司股权结构截止2022年三季报37图表66申菱环境营收情况38图表67申菱环境各产品营收占比情况38图表68申菱环境盈利能力情况38图表69申菱环境各产品毛利率情况38图表70申菱环境期间费用率情况39图表71申菱环境归母净利润情况39图表72公司六大核心技术39图表73公司主要客户情况40图表74公司获得华为订单收入及占比情况402023年4月6日储能温控设备深度报告4图表75申菱环境的储能温控系列产品40图表76截止2022年11月公司储能温控产品客户开拓情况40图表77公司定增募投项目及应用领域41图表78申菱环境盈利预测42图表79申菱环境可比上市公司估值比较42图表80公司发展历史45图表81公司股权结构截止2022年三季报45图表82同飞股份营收情况46图表83同飞股份各产品营收占比情况46图表84同飞股份盈利能力情况46图表85同飞股份各产品毛利率情况46图表86同飞股份期间费用率情况47图表87同飞股份归母净利润情况47图表88同飞股份主要产品及客户情况47图表89同飞股份储能温控相关产品48图表90同飞股份盈利预测48图表91同飞股份可比上市公司估值比较49图表92高澜股份业务版图52图表93高澜股份股权结构截止2022年9月30日52图表94高澜股份营收情况53图表95高澜股份各产品营收占比情况53图表96高澜股份盈利能力情况53图表97高澜股份各产品毛利率情况53图表98高澜股份期间费用率情况54图表99高澜股份归母净利润情况54图表100我国特高压工程累计线路长度54图表101我国特高压投资规模情况54图表102中国数据中心收入规模及55图表103东数西算布局图55图表104高澜股份储能液冷机型55图表105高澜股份盈利预测56图表106高澜股份可比上市公司估值比较572023年4月6日储能温控设备深度报告5全球能源结构转型电化学储能进入快速发展期全球储能装机快速增长电化学储能贡献主要增速全球能源结构转型带动储能需求全球储能市场方兴未艾全球能源转型升级的大背景下新能源发电比重持续加大由于风电光伏等可再生能源发电的随机性间歇性波动性等问题为电网的稳定性带来了挑战储能作为能有效保障电网的稳定运行的系统越来越得到全球各国的青睐根据CNESA的数据2021年以前全球每年的储能项目新增装机规模基本维持在6GW左右而2021年新增装机达到183GW同比增长18154迎来大幅增长但是从累计装机情况来看截至2021年底全球已投运电力储能项目累计装机规模2094GW与全球风电光伏累计1780GW的装机相比仍处于发展初期图表1全球储能系统新增装机情况图表2全球投运储能项目累计装机规模情况2500120200183200018020941911100160150020001810184616871754140801201000150010060806567655001000566040364000500202000-5000000201620172018201920202021201620172018201920202021全球储能新增装机GW同比右轴全球投运储能项目累计装机规模GW同比右轴资料来源CNESA中银证券资料来源CNESA中银证券储能形式众多抽水储能占比高新型储能贡献主要增速根据技术类型的不同以电能释放的储能方式主要分为机械储能电磁储能和电化学储能不同储能技术具有不同的内在特性抽水储能凭借着其发展较早容量大的优势目前占据主要的装机规模截至2021年底全球抽水蓄能的累计装机占比达到862而以锂离子电池为代表的新型储能则凭借着其能量密度高项目周期短响应快受地理环境限制小等优势近几年增速明显2021年全球新型储能新增装机达1024GW同比增长8282016-2021年的年平均复合增长率达到6911贡献了储能装机的主要增量图表3截止2021年各种储能全球累计装机占比情况图表4全球新型储能装机情况1203500熔融盐储能压缩空气10241603其他300008100锂离子电池2500111802000605601500抽水储能862371100040289500200740910000-500201620172018201920202021全球新型储能新增装机量GW同比右轴资料来源CNESA中银证券资料来源CNESA中银证券2023年4月6日储能温控设备深度报告6分地区来看美中欧为全球三大储能市场美国中国欧洲是储能三大主力市场三地区2021年合计新增投运项目规模占全球的80其中美国为目前全球最大的储能市场占比34中国和欧洲紧随其后分别占比24和22图表52021年全球各地区新增储能装机占比情况其他澳大利亚70日韩6070美国340欧洲220中国240资料来源CNESA中银证券国内新型储能装机快速发展根据CNESA的最新数据2022年国内储能新增装机1330GW同比增长2667累计装机规模达到5940GW与全球储能类型结构类似国内的储能同样以抽水蓄能为主而新型储能的发展最为迅速2022年国内新型储能新增装机690GW同比增长18207累计装机达到1270GW图表6国内储能新增装机情况图表7国内新型储能新增装机情况140133025008050006907045001202000105040006010015003500503000801000402500605004603024520004032000150024020157100020110-5001006406801250000-10000000201720182019202020212022201720182019202020212022国内储能新增装机GW同比右轴中国新型储能新增装机量GW同比右轴资料来源CNESA中银证券资料来源CNESA中银证券政策驱动理清盈利模式双轮驱动国内大储进入高速发展期政策要求新能源发电强制配储形成储能发电侧刚性需求为促进新能源配置储能减小新能源项目对电网消纳能力的冲击2021年国家发改委国家能源局发布关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知鼓励发电企业自建储能或调峰能力增加并网规模超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率15的挂钩比例时长4小时以上配建调峰能力按照20以上挂钩比例进行配建的优先并网在中央政策的指导下各地有关部门因地制宜推出强制配储政策文件促进新能源配置储能通过要求依据新能源装机规模配备一定规模的储能形成大储装机刚需当前全国已有多个省区公布配储政策大部分省份配储比例在8-30之间配置时长1-2小时为主最高可到4小时2023年4月6日储能温控设备深度报告7图表8部分省市强制配储要求储能配置时长下省份政策名称储能配置比例下限限h西藏关于促进西藏自治区光伏产业高质量发展的意见204云南关于加快光伏发电发展若干政策措施的通知10-吉林关于印发吉林省新能源产业高质量发展战略规划20222030年的通知152贵州关于推动煤电新能源一体化发展的工作措施征求意见稿102青海青海省电力源网荷储一体化项目管理办法试行152肇庆市促进光伏项目发展若干措施征求意见稿珠海肇庆博罗广东1-2珠海市光伏电力发展规划2022-2025年等10东莞8湖北湖北省2021年新能源项目建设工作方案征求意见稿102湖南关于开展2022年新能源发电项目配置新型储能试点工作的通知风电15光伏52辽宁辽宁省2022年光伏发电示范项目建设方案全省风电建设规模增补方案示范项目153河南关于2021年风电光伏发电项目建设有关事项的通知154福建关于因地制宜开展集中式光伏试点工作的通知104内蒙古内蒙古自治区源网荷储一体化项目实施细则2022年版154宁夏2022年光伏发电项目竞争性配置方案102新疆服务推进自治区大型风电光伏基地建设操作指引10版254山东全省能源工作指导意见102资料来源各省政府官网中银证券政策推动新型储能参与电网辅助服务鼓励电网侧独立储能发展在电网侧中储能主要是为了减少资源损耗同时进行辅助服务以提高经济性我国电力交易市场仍处于发展阶段配储盈利模式相对单一为提高新型储能的收益探索新的储能发展模式2022年5月两部委印发的十四五可再生能源发展规划明确新型储能可作为独立储能参与电力市场加快推动独立储能参与电力市场配合电网调峰充分发挥独立储能技术优势提供辅助服务2022年11月国家能源局发布电力现货市场基本规则征求意见稿首次在全国层面提及推进电力现货市场推动储能分布式发电负荷聚合商虚拟电厂和新能源微电网等新兴市场主体参与交易经过2021年的探索2022年调峰示范项目的实践在各地政策的助推下独立式储能电站已经形成了较为稳定的商业模式现货市场辅助服务容量补偿的收入模式将带动国内储能行业向健康化发展图表9国内部分省份独立储能电站收益模式区域容量租赁调峰辅助服务调频辅助服务一次调频辅助服务电力现货市场容量补偿调峰容量市场山东山西河南宁夏甘肃湖南广东内蒙古广西浙江资料来源储能与电力市场公众号中银证券峰谷价差持续拉大工商业储能经济性提升从0到1需求逐步启动目前我国用户端工商业储能的主要盈利来自于峰谷价差套利和自发自用配套工商业储能可以利用电网峰谷差价来实现投资回报即在用电低谷时利用低电价充电在用电高峰时放电供给工商业用户用户可以节约用电成本同时避免了拉闸限电的风险2021国家发改委发布关于进一步完善分时电价机制的通知各省市随后也相继出台完善分时电价机制相关政策加强峰谷电价价差目前全国已有河南江西浙江河北山西广东山东等超过20个省市执行峰谷电价根据CNESA的统计2022年全国一般工商业峰谷价差超过07元kWh的省市数量为16个且各省市有持续拉大的趋势此外随着新能源发电量占比逐步提升源侧负荷侧不稳定性增加各地峰谷时段的设置更加灵活精细浙江山东江苏安徽等省市在每天24小时内已经形成了两到三个峰谷意味着这些地区的储能系统每天可以进行两充两放甚至在部分省市可以进行三充三放不断增加的峰谷价差以及峰谷时段增加使得工商业储能的经济性得到大幅提升我国工商业储能有望迎来从0到1的需求启动2023年4月6日储能温控设备深度报告8图表102022年全国各省一般工商业最大峰谷价差情况元kWh1412100807元kWh06040200湖北省重庆市四川省陕西省贵州省青海省甘肃省海南省浙江省湖南省吉林省辽宁省江苏省安徽省山东省河南省天津市山西省上海市江西省云南省黑龙江省广西壮族自治区河北省南网北京市城区宁夏回族自治区新疆维吾尔自治区广东省珠三角五市内蒙古自治区蒙东内蒙古自治区蒙西福建省福州厦门莆资料来源CNESA中银证券多地制定十四五新型储能发展目标国内大储进入规模化发展阶段据储能与电力市场公众号统计截止2023年3月份我国已有19个省自治区发布了十四五新型储能发展规划预计到2025年新型储能新增装机5725GW新型储能装机目标的确立有利于调动各方投资积极性促进稳投资稳增长增强发展后劲我国新型储能进入规模化开发阶段图表11十四五各省份新型储能规划2025新型储能规序号省份政策名划GW1宁夏宁夏十四五新型储能发展实施方案52贵州贵州省碳达峰实施方案13北京北京市碳达峰实施方案074江苏江苏省十四五新型储能发展实施方案265吉林吉林省碳达峰实施方案0256辽宁辽宁省十四五能源发展规划17山东能源保障网建设行动计划58广西广西可再生能源发展十四五规划29浙江浙江省十四五新型储能发展规划310山西山西省可再生能源发展十四五规划环境影响报告书征求意见稿611湖北湖北省能源发展十四五规划212广东广东省能源发展十四五规划213河北河北省十四五新型储能发展规划414安徽安徽省新型储能发展规划2022-2025315内蒙古内蒙古自治区十四五电力发展规划516青海青海省能源发展十四五规划617河南河南省十四五现代能源体系和碳达峰碳中和规划2218天津天津市可再生能源十四五发展规划0519甘肃甘肃省能源发展十四五规划6合计5725资料来源各省发改委官网中银证券国内大储招标容量提升明显23年储能装机有望加速向上根据储能与电力市场公众号的统计2022年中国储能市场共计完成超300次投标工作涉及278个项目总容量4405GWh其中集中式框架采购和独立储能为主要项目类型2023年1月和2月储能招标规模分别为258GWh309GWh仍保持较高水平完成招标意味着储能项目随后进入实质性的建设阶段并有望在短期内投运2023年中国储能装机容量有望加速上行2023年4月6日储能温控设备深度报告9图表122022年国内已完成招标的储能项目情况图表13国内储能项目中标情况014098160146514012015131004405GWh802093605363223364025830968720002022-092022-102022-112022-122023-012023-02集采可再生能源储能独立式储能火储联合调频用户侧国内储能中标GWh资料来源储能与电力市场公众号中银证券资料来源储能与电力市场公众号中银证券全球主要国家全面发力储能增长有望多点开花美国独立储能纳入联邦政府补贴范围储能有望快速放量美国联邦政府自2006年起实施投资税收抵免政策ITC2022年8月拜登签署通胀削减法案IRA对光伏及储能均提出新的ITC政策支持1光伏法案的通过提供了长达十年的税收抵免政策同时税收抵免比例从26提升至30若满足相关条件最高税收抵免可提升至702储能之前光伏配储在补贴范围内IRA首次将独立储能纳入补贴范围除此之外对于满足条件的大储项目税收抵免比例提升储能的发展得到政策进一步倾斜图表14美国通货膨胀削减法案在储能及光伏方面的主要亮点美国通货膨胀削减法案主要亮点1扩大补贴范围首次将独立储能纳入ITC申报范围2补贴有效期持续到2032年或发电产生储能的年度温室气体排放2022年25的年份3税收抵免比例基本税收抵免比例为6满足相关条件可申报30税收抵免比例1政策延长投资税收抵免政策ITC延长至2032年2税收优惠初始投资成本的税收抵免比例由目前的26提升至30直至20332034年抵免比例退坡至26223财政补贴向光伏州能源办公室提供金额分别为43亿美元和45亿美元的经济支持分别用于支持家庭能源改造项目补贴和家庭电气化改造补贴4集中式光伏满足相关条件的地面光伏项目可享受30初始投资税收抵免若公司满足使用美国制造的要求可额外获10的税收抵免资料来源美国国会官网中银证券全球多国发布储能规划目标中长期规划明晰近年来越来越多的国家开始关注储能技术的发展特别是在可再生能源的应用方面各国碳中和方案相继出台2022年海外多个国家和地区发布储能规划欧洲储能计划规模相对较大为实现碳中和减轻能源危机威胁2030年前欧洲拟部署187GW的储能澳大利亚以10h以上的长时储能为主要规划对象预计2050年部署46GW640GWh的储能设备印度2030年前还需安装160GWh的储能而美国则以各州为单位设置装机规划截至已有10个州确立采购计划2023年4月6日储能温控设备深度报告10图表15多国发布中长期储能规划目标资料来源CNESA中银证券2023年4月6日储能温控设备深度报告11储能温控设备不可或缺液冷渗透率有望提升带动行业需求锂电池安全及增效需求日益迫切储能温控设备占比虽小却至关重要能量密度大且兼备成本优势锂电池是目前最主要的电化学储能方式在目前主流的电池种类中锂离子电池凭借着其能量密度大能量效率高响应速度快循环寿命长的特点更加适合大规模应用于各类储能场景成为目前应用范围最为主要的电池种类根据CESA的统计截止2021年底全球范围内装机的电化学储能中采用锂离子电池方案的装机功率占比超过90图表16各电池材料电化学储能技术特性图表17截止2021年底全球各电池材料累计装机占比钠基电池液流电池超级电容器201202其他05铅蓄电池电池种类锂离子铅酸钠硫全钒液流22功率密度Wkg245-500180-200150-24080-130能量密度Whkg130-30030-50220-24050-140能量效率85-9575-9080-9075-85锂离子电池循环寿命次6000-150000500-2500450015000939持续放电时间h03-6025-41-84-10服役年限年15-202-310-1515-20资料来源刘阳等规模化多元电化学储能度电成本及其经济性分资料来源CESA中银证券析中银证券锂电池对运行温度要求严苛最佳工作温度助于锂电池提效增寿锂离子电池工作性能对温度具有较高的依赖性综合考虑锂电池的高效性和安全性目前普遍认为锂电池可承受的温度区间分别为-4060最佳温度区间为1035过低的温度会导致电解液凝固阻抗增加过高的温度则会导致电池的容量寿命以及安全性将大大降低而当温度持续升高电池内部热量无法及时消散而导致温度超过安全上限时电池容量下降且可能出现鼓包变形甚至进入热失控状态产生安全风险图表18锂离子电池工作的温度区间图表19储能温控设备重要性提升管理采用强化制冷调控介质流量等策略防止热量堆积安全需求防止热失控针对热失控提升安全性能止损局部失控发生后配合消防系统阻断蔓延减少损失储能温控系统重要性提升高温温度越高活性锂离子损失锂离子电池容量衰减快提效需求减缓容量衰减针对容量衰减提升使用效能低温电极和电解质界面处的电荷转移不良容量下降加速资料来源朱信龙等集装箱储能系统热管理系统的现状及发展资料来源中银证券中银证券2023年4月6日储能温控设备深度报告12热失控是储能电站事故主要诱因温控系统有效保障其安全性根据中国能源报的报道2011-2021年全球共发生32起储能电站起火爆炸事故其中80起火的储能电站采用三元锂电池锂电池起火主要由电池热失控产生其原因主要包括机械滥用电气滥用和热滥用引发的电池系统短路在低温工况下0电极反应活化能增大电荷转移动力学和电化学热力学特征降低电解液的离子扩散速率减小导致负极表面的析锂反应速率高于嵌锂反应并逐渐形成析锂层金属锂外延形成锂枝晶至一定程度将会刺穿隔膜造成电池内短路形成电滥用在高温工况下50高温会加快SEI膜生长和正极活性材料降解使SEI膜过厚并脆化增大电池极化形成热滥用储能温控设备可针对热失控风险单元采取强化制冷调控冷却介质流量等主动式热管理策略控制相应温度维持电池正常工作温度区间避免电池容量衰减过快以降低事故演化为火灾的概率此外当局部热失控发生时主动热管理系统可以一定程度上阻断热失控地蔓延防止事故规模扩大起到止损作用因此储能温控系统能够有效保证储能电站的安全性图表20热失控是锂电池主要的安全隐患资料来源邓啟熙锂离子电池储能系统安全技术发展现状中银证券极端工况下电池使用寿命下降加速温控系统有效防止容量衰减若锂电池长期在较高温度状态下工作电极电解液界面稳定性降低副反应增多正极金属离子溶解析氧电解液分解负极表面SEI膜增厚活性锂离子的损失会导致储能系统的实际运行容量快速衰减大幅偏离标称容量当电池在低温状态下工作时电解质的传输性能及锂在石墨中的扩散速度显著下降电极和电解质界面处的电荷转移不良产生低温循环老化锂离子电池的容量也会显著下降2023年4月6日储能温控设备深度报告13图表21过高及过低温度工况下电池容量衰减模式图表22低温状态下充电容量更低350030002500Wh20001500充电容量100050000-20-10025充电温度50A100A300A资料来源Marco-TulioFRodrigues等AmaterialsperspectiveonLi-ion资料来源JJaguemont等Lowtemperaturedischargecycletestsforalithiumbatteriesatextremetemperatures中银证券ioncell中银证券储能温控设备成本占比约3左右占比小但重要性高电化学储能系统主要由电池组储能变流器PCS电池管理系统BMS能量管理系统EMS及其他电气设备构成虽然储能热管理系统在储能系统中的成本占比较小仅约3左右但是其承担着整个储能系统的防止热失控和容量衰减的重任是系统中不可或缺的重要环节图表232021年储能热管理系统成本占比3左右热管理其他设计施工3060100电芯模组BMS和EMS550120PCS和变压140资料来源GGII中银证券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2023年4月6日储能温控设备深度报告14图表24典型热管理技术特点空冷液冷热管冷却相变冷却项目强迫主动冷端空冷冷端液冷相变材料散热效率中高较高高较高散热速度中较高高高较高温降中较高较高高高温差较高低低低低复杂度中较高中较高中寿命长中长长长成本低较高较高高较高资料来源钟国彬大容量锂离子电池储能系统的热管理技术现状分析中银证券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图表25典型风冷集装箱式储能系统图表26风冷工作原理简化示意风冷二维示意电池模块出气端进气端风冷三维示意资料来源海博思创官网中银证券资料来源KaiChen等Coolingefficiencyimprovementofair-cooledbatterythermalmanagementsystemthroughdesigningtheflowpattern中银证券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图表27储能系统风冷空调布置方式资料来源申菱环境官网中银证券2023年4月6日储能温控设备深度报告15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图表28典型液冷集装箱式储能系统图表29电池模块液冷布置形式资料来源海博思创官网中银证券资料来源曾茂进储能电池均温液冷板设计仿真与解决方案中银证券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图表30间接式液冷工作原理示意图图表31液冷温控系统成本拆分载冷剂将电池冷板吸收的机组在运行中蒸发器板式换热器从载冷剂循热量通过蒸发器释放后载环系统中吸收的热量通过制冷剂的蒸发吸热制冷制冷利用水泵运行产生的动剂经压缩机压缩后进入冷凝器并通过制冷剂的冷冷输入电源剂凝将热量释放到周围空气环境中冷凝后的制冷剂剂管路2力重新进入冷板中吸收侧其他侧8设备产生的热量通过膨胀阀返回到蒸发器然后再被蒸发如此循12环往复水冷主机67换热器10资料来源曾茂进储能电池均温液冷板设计仿真与解决方案中银资料来源华经产业研究院中银证券证券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PhaseChangeMaterialPCM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2023年4月6日储能温控设备深度报告16图表32热管储能系统散热原理图表33相变材料PCM储能热管理构成吸收热量蒸发段释放热量冷凝段绝热段蒸汽受到压力作用朝冷凝端流动密封外壁包含毛细结构和工作流体介质的密封外壁毛细结构由铜等冶金粉末烧结工艺构成协助工作流体由冷凝段返回蒸发段工作流体蒸发器侧水吸热蒸发蒸汽通过中心到达冷凝器后重新冷凝成液体参与循环资料来源搜狐网中银证券资料来源MarwaMHamed等Areviewonrecentkeytechnologiesoflithium-ionbatterythermalmanagementExternalcoolingsystems中银证券液冷散热效果更佳能耗更低渗透率有望快速提升液冷可实现精准控温实现全生命周期成本下降相比于目前应用最为广泛的风冷系统液冷系统在电芯寿命运行能耗以及固定开支端具备显著优势可以有效降低储能系统的全生命周期成本1电芯寿命传统风冷在面对产热量高的电池组时会出现散热不均的现象电池组内温度分布不均易导致电池间容量衰减率不同最终改变整个电池组的充放电行为影响电池寿命保证电芯温差小各方向温度均匀一致是避免电池木桶效应对整体储能系统性能制约的关键液冷散热通过冷却液对流换热降低电池温度其导热率高散热更为均匀适用于储能系统长时工作目前部分厂家的液冷温控产品可通过簇级控制器和智能温控均衡控制技术实现所有电芯温差小于25使电池寿命延长2年以上据美国国家可再生能源实验室NREL的数据液冷系统更易保障电池在舒适温度工作相较于风冷系统会延长电池寿命超过20综合寿命周期来看液冷投资成本更低图表34基于KWh计量持续时间较长的电池具有较低的资本成本资料来源NREL中银证券2运行能耗风冷系统通过冷却空气间接冷却电芯整个储能系统将产生很大自耗电液冷产品则能降低这部分额外的运行成本根据储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究当进口温度较高时风冷系统需要较高的流速才满足热控要求此种工况下风机耗能急剧增大总能耗较高而液冷方案只需较低的流量便可满足控温要求在冷却工质进口温度同为295K时风冷系统最低能耗为水冷系统的666倍液冷的运营成本将更低2023年4月6日储能温控设备深度报告17图表35同等能耗下采用液冷电池模组温度最高电池块图表36进口温度相同工况下风冷方案能耗显著高于液温度下降显著高于空冷方案冷方案风冷方案液冷方案空冷布置方案纵轴T自然对流时温度最高电池温空冷液冷度-使用了空冷液冷系统时温度最高电池温度40003500液冷布置方案3000250020001500100050000能量消耗单位W293K295K297K299K301K303K风冷能耗W液冷能耗W资料来源MAkbarzadeh等Acomparativestudybetweenaircoolingand资料来源张维江等储能用锂电池模组主动式热管理系统性能研究liquidcoolingthermalmanagementsystemsforahigh-energylithium-ion中银证券batterymodule中银证券3固定开支液冷不需要预留散热通道将大幅节约大型储能项目的占地面积以科华数能S液冷储能系统为例根据其官网显示相较于传统风冷的40尺344MWh集装箱其液冷产品集成化程度高厂内预制无需现场安装调试初始投资成本降低2以上以配置10MW20MWh的储能系统布局为例采用液冷电池系统节省占地面积40以上基于上述优势液冷方案的全生命周期成本更优从目前各大厂商的提出的方案来看现有厂家的液冷方案较风冷方案可以实现电池寿命提升20以上能耗减少20以上保持电池温差处于3以内以阳关电源发布的液冷温控为例采用液冷方案课有效延长电池寿命2年以上100MWh储能电站生命周期内可多放5300万度电有效降低全生命周期的成本图表37南都能源液冷温控可降低LCOS超20图表38蜂巢能源液冷产品助力实现低功耗及高能量密度资料来源数字能源网中银证券资料来源蜂巢能源中银证券液冷东风将至各企业加速产品布局自2020年起宁德时代比亚迪阳光电源远景能源等储能头部厂商陆续推出液冷产品加大液冷方案推广力度各家厂商也密集的发布了采用液冷温控方案的产品2023年4月6日储能温控设备深度报告18图表39各主流储能集成商加速布局液冷储能系统企业液冷储能产品发布时间性能提升指标电芯最长循环寿命达12000次EnterOne2020年集装箱内部温差5节省占地面积35宁德时代电芯最长循环寿命达12000次EnterC-电池簇内部电芯温差3寿命提升33节省占地面积50阳光电源PowerTitanPowerStack2022年电芯温差25比亚迪BYDCube2022年采用无过道设计占地面积节省41电池的温差控制在3摄氏度内远景能源智慧液冷储能产品2021年占地面积减少50降低项目BOP成本5整体系统能耗降低20蜂巢能源钜一体化液冷储能系统2021年能耗降低25能量密度提升30减少占地面积HyperA2液冷储能系统2021年辅助功耗降低20节约运营成本温差小于3电池寿命有效延长海博思创能量密度提升80寿命提升20满足15年应用HyperL1液冷储能系统2021年辅助功耗降低20大幅节约运营成本系统最高温度35温差3散热功耗降低超过30LCOS可降低15集装箱系统内部温差一致不超过5任一pack之间科华数能S液冷储能系统2022年温差不超过3系统寿命提升13采用液冷电池系统节省占地面积40以上资料来源各公司官网GGII中关村储能产业技术联盟中银证券我们预计2025年全球两种主流电化学储能热管理市场规模合计有望达184亿元2021-2025年CAGR为9103其中液冷市场规模约132亿元2021-2025年CAGR为14861核心假设一根据SNEResearch数据2022年全球储能电池出货量122GWh根据GGII预测到2025年全球储能电池出货量将超500GWh核心假设二根据华经产业研究院数据显示目前整套液冷系统方案价值量约08-1亿元GWh风冷系统方案结果较为简单价值量相对较低约03亿元GWh核心假设三目前国内外的储能热管理仍以风冷方案为主未来随着储能往大容量高能量比的趋势发展我们预计液冷方案渗透率将从2021年的10加速提升到2025年的50图表40储能温控设备市场空间测算20212022E2023E2024E2025E全球电化学储能出货量GWh383122250380500风冷单GWh价值量亿元GWh030029026023021液冷单GWh价值量亿元GWh090081069059053风冷渗透率9080706050液冷渗透率1020304050风冷市场空间亿元10342782448952635194YOY1689961371726132液冷市场空间亿元34519765164889513168YOY473371612772274803全球储能温控市场空间亿元1379475896531415918362YOY245081028746692968资料来源SNEResearchGII中银证券2023年4月6日储能温控设备深度报告19竞争格局初成型先发优势定制化及成本控制能力是各时期关键温控技术可迁移性强多家厂商纷纷进入赛道市场格局初显温控厂商纷纷切入储能温控赛道市场格局初成型由于温控的底层技术的同根同源性其他行业的温控厂商纷纷抓住了储能温控的契机相继切入储能温控赛道抢占初期储能温控市场储能温控市场格局初显目前储能温控企业普遍从其他赛道切入主要以精密温控企业新能源车温控企业工业温控企业为主图表41主要的储能温控参与者类型企业业务情况公司主要从事精密温控节能设备业务拥有机房温控节能产品机柜温控节能产品英维克数据中心温控客车空调轨道交通列车空调及服务四大产品线设备公司主营业务围绕专用性空调为代表的空气环境调节设备涉及的细分领域包括通申菱环境信信息技术电力化工交通能源军工及航天等公司主营业务为工业制冷设备现已形成了液体恒温设备电气箱恒温装置纯水同飞股份冷却单元和特种换热器四大品类产品工业冷却设备公司致力于电力电子装置用纯水冷却设备及控制系统业务主要应用领域包括传统高澜股份直流输电新能源发电柔性交流输配电及大功率电气传动如石油化工轨道交通储能电站等松枝股份公司主要业务为车辆热管理系统为车辆空调行业龙头车辆热管理奥特佳公司是国内较早进入汽车热管理零部件及系统市场的厂商资料来源各公司官网中银证券数据中心与储能集装箱存在一定相似性数据中心温控厂商积极布局储能市场由于数据中心中部署的服务器在运行时会产生大量热量因此温控系统是数据中心必不可少的关键环节由于集装箱储能和数据中心在系统设计散热方式上比较类似因此数据温控厂商可以通过原有的风冷方案切入储能领域近年来英维克申菱环境等数据中心温控厂商已成为储能温控市场的重要参与者图表42数据中心与储能集装箱温控系统具备相似性资料来源英维克官网黑盾环境官网中银证券工业热管理多用液冷方式对设备进行温控且温度控制更加精准一方面技术层面上由于应用场景的特殊要求工业制冷系统具备较高的硬件和温控精度优势以数控机床的温控设备为例数控机床任何部位的发热源都会造成其几何精度的变化最终影响机床的加工精度因此在数控机床高精度化趋势下同飞股份的变频控制产品产品控温精度达到01此温度控制能力远高于储能电池间温度差不超过5的要求另一方面工业制冷厂商常年与发电企业及电网企业合作对电网的诉求较为了解因此同飞股份高澜股份等工业制冷厂商龙头有望凭借着硬件优势和对电网诉求的了解在储能温控领域占有一席之地2023年4月6日储能温控设备深度报告20