2022年，我國已投運鋰離子電池儲能項目裝機規模約822.15萬千瓦，根據《2030年前碳達峰行動方案》，2025年如果鋰電儲能項目在新型儲能裝機量中占比保持94.5%不變，該數據將超2835萬千瓦。

　　電化學儲能兩大痛點

　　目前，成本和安全是制約鋰電儲能發展的兩個核心痛點。

　　成本方面，據江蘇儲能協會數據，2022年，我國鋰電儲能系統度電成本約1.66元/Wh(0.5C系統)。未來，隨著鋰電儲能系統制造規模擴大、技術發展、材料供應及時等因素影響，成本還將繼續下降。

　　換言之，長期來看，鋰電儲能系統安全性的提升是鋰電儲能發展的最關鍵制約因素。

　　儲能系統安全性影響因素眾多，從系統外部來看，安全性的影響因素則主要集中在儲能電站運營維護上，包括電站運行監視、運行操作、巡視檢查、異常運行及故障處理等;從系統內部來看，鋰離子電池模組本身工作特性，BMS數據采集不夠全面、及時、精確等基礎設計是主要原因。

　　其中，儲能系統中針對鋰離子電池模組本身工作特性進行改進，是提升儲能系統安全性的治本之策。

　　儲能鋰電池通常組裝在電池艙內使用，在充放電過程中會持續發熱，熱量難以及時傳導至艙外環境，但是儲能鋰電池最佳工作溫度為25-40℃，長時間高溫運行，輕則對儲能系統的工作效率、性能和壽命產生不可逆影響，重則引發熱失控風險，產生安全事故。

　　針對儲能電池冷卻問題，市場建言獻策，目前主流的電池組散熱方式是風冷散熱和液冷散熱。

　　風冷散熱

　　眾所周知，熱傳遞有有三種方式，即熱傳導、熱輻射和熱對流。

　　熱傳導指熱量從系統的一部分傳到另一部分或由一個系統傳到另一系統的現象;熱對流指液體或氣體中較熱部分和較冷部分之間通過循環流動使溫度趨于均勻的過程;熱輻射指物體因自身的溫度而向外發射能量。

　　集裝箱式鋰電儲能系統內部結構如下，集裝箱長12 m，寬2.4 m，高2.8 m，電池艙內共放置12組電池簇，每側放置6組，每組電池簇由15個電池模組組成。

　　以降溫為例，電池模組充放電過程中溫度提高，風冷散熱時，首先通過熱輻射將熱量傳遞到艙內空氣中，然后艙內空氣與艙外空氣通過熱對流的形式進行熱量傳遞，降低艙內溫度。

　　空氣對流方式則主要有兩種，自然風和機械風，空氣從進風口流入集裝箱，換熱后從出風口流出。

　　自然風效率偏低，除了特定條件用的較少;機械風則需要搭配空調系統使用，可高效率的調節空氣溫度。

　　目前，針對這一換熱過程，市場側重于三類研究，一是改變強制風冷條件，二是改變風道設計，三是在電池艙內增設導流板。

　　第一，強迫風冷散熱，有兩種改變方式，加大熱源件散熱表面積和加快單位時間內空氣流速。前者可通過在電池模組表面加裝散熱片實現，后者可通過安裝風扇(風機)實現。

　　改變風道設計要求較高，風道包括與空調出口連接的主風道、主風道內的擋風板、風道出口以及電池架兩端的擋風板，根據集裝箱特點左右對稱布置。現有風道設計效率基本都較高，進一步提升較為困難。

　　電池艙內增設導流板，根據導流板數量不同、位置不同，電池艙內空氣流場分布、溫度分布以及降溫情況都會有變化。

　　側重點雖然不同，可三種方式目的都相同，提高電池艙內風速，增加換熱空氣在艙內的擾動范圍，最后達到提高儲能艙內換熱效率，使電池模組溫度保持在正常工作溫度內的效果。

　　綜合來講，風冷散熱具有原理簡單、安裝方便、成本較低等優點，廣泛應用于電池能量密度低，充放電速度慢的儲能場景。

　　液冷散熱

　　液冷散熱分內循環和外循環，內循環設置于電池艙內，外循環設置于電池艙外。

　　內循環方面，電池PACK與液冷板直接接觸，熱量通過熱傳導的方式從電池模組轉移到導熱介質內部，導熱介質從艙內向艙外流動，通過熱對流將熱量從電池艙內轉移到電池艙外。

　　外循環方面，通過空調等溫度調節設備，可將導熱介質溫度調節到合適范圍。

　　液冷散熱與風冷散熱差異眾多，如導熱介質不同、介質流通裝置不同。

　　導熱介質方面，風冷散熱導熱介質是空氣，液冷散熱導熱介質種類更為多樣，包括水、乙醇、制冷劑等。空氣的比熱為1.4kJ/ (kg*K)，液體介質中水比熱為4.2kJ/ (kg*K)，是空氣的三倍，因此液冷散熱比風冷散熱效率更高。

　　介質流通裝置方面，液冷散熱需要在集裝箱內儲能電池系統上貫通一根主管，每個電池簇連接一根更細的支管，各支管分別與各電池PACK上布置的液冷板連接，通過改變液冷板內導熱介質種類和流速進行換熱。

　　液冷板形式眾多，包括并行迷你流道冷板、蛇形流道結構冷板、流線型流道冷板、雙層反轉流道冷板、并行發散流道冷板和仿生翅脈流道冷板等，形式不同散熱效率也有差別。

　　浸沒式液冷指將儲能電池直接浸泡在特殊的絕緣冷卻液中，電池充放電過程中產生的熱量被冷卻液吸收后，再進入外循環冷卻。

　　綜合來講，液冷散熱的優點是換熱效率高，缺點是前期成本高，適用于電池能量密度高，充放電速度快，功率要求高的儲能環境。

　　寫在最后

　　儲能系統具體布置過程中，風冷散熱和液冷散熱的選擇，是需要根據預算多少、裝機量大小、儲能電池種類、所處地理環境以及換熱效率要求高低來進行考慮的。

　　從整個儲能市場來看，風冷和液冷兩種散熱方式，只存在滲透率高低的差異，適合與否的問題。

　　目前，除了風冷和液冷，還有很多工程師在研究相變材料和液冷或風冷的混合模式，但都還不成熟。