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。
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。
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。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。
2.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。
20℃条件下放热量与放电功率的关系
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。
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。
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。据此判断，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%。
液冷系统成本构成
电化学储能系统成本构成
2025年全球电力系统储能装机量将达到213GWh，结合对液冷、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。
2021-2025年全球电力系统储能温控市场空间
2021年全球电化学储能装机规模21.1 GW。其中，锂离子电池93.9%；铅蓄电池2.2%；钠基电池2.0%；液流电池1.2%；超级电容器0.2%；其它0.5%。到2025年，预计电化学储能增量将达到12GW/年，累计装机约40GW。在储能产业链中，各种电化学储能技术、新材料、先进制造设备、储能配套设施等都迎来了爆发式增长的机会。为促进储能产业行业交流，艾邦特建有“储能产业交流群”，欢迎业内人员加入。
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原文始发于微信公众号（艾邦储能与充电）：锂电事故频发，更凸显温控重要性！
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