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1、1 电网升级+结构转型”双驱动，电力温控设备前景向好电力温控设备：电力系统稳定运行的重要保障设施 电力温控设备属于专用性空调的重要应用领域。专用性空调是为满足某 些工业工艺和特殊环境的需求，将被控环境的物理参数（如温度、湿度、 风压、风速）、化学参数（如腐蚀性气体的浓度）、生物参数（如空气 含尘量、微生物量）等严格控制在特定范围内而设计制造的设备，或者 为使用场景的特殊要求（如防爆、防震、抗冲击）专门设计制造的设备。 基于专用性空调的定义，电力温控设备为电力行业控制电力设备运行环 境物理参数（温度、湿度等）的相关设施。 环境温控设备是保障电力设备平安运行和使用寿命提高的重要设施。电 力设备运行
2、过程中，内部温度环境过高或过低均不利于电力设备的稳定 可靠运行。同时，由于电流热效应存在，电流通过导体时电阻会消耗部 分电能，而这局部电能会转化为热能，从而使得发电和送电设备产生发 热问题，影响电力设备的运行平安和使用寿命。因而，为保障电力设备 平安、稳定的运行，在电力系统中会配置相应的环境温控设备，保障电 力设备运行在恒温恒湿的环境下，降低电力设备出现事故的概率。此外， 局部温控设备由于节能降耗设计，运行能耗低，有助于推进电力系统降 低能耗。 温控设备广泛应用于发电、输电和配电等电力产业链主要环节。发电环 节，采用蒸发冷却式冷水机组、满液式冷水机组、组合式空调机组等温 控设备系统实现发电机组
3、冷却，保障发电机组设备平安稳定运行。输电 环节，输电设备多采用封闭式结构，散热性差，可采用组合式空气处理 机等温控系统设备为输电设备提供恒温恒湿的环境。配电环节，温控设 备系统保障变压器、高压电器等配电设备运行稳定，降低设备发生故障 的概率。图表1:电力主要产业链环节的代表性温控设备蒸发冷却式冷水机组蒸发冷却式冷水机组电力户外柜空调组合式空调来源：申菱环境官网，英维克官网,发电端：汽力发电机组蒸汽乏汽以及辅助设备的冷却。经过超高压机组 屡次循环后的蒸汽乏汽依然具有较高温度，需要通过凝汽器并用冷却水 冷却凝结成水，以便于进行水质处理后再度引入锅炉。用于火力发电厂 的冷却技术大体分为：直接空冷技术
4、、间接空冷技术、蒸发冷却技术。23图表20: 2021年7月特斯拉澳大利亚电池储能工程基地发生火灾来源：索比光伏网,多技术齐头并进开展，适用热管理各类场景(1 )蒸发冷却:蒸发冷却方式是一种具有优异冷却效果且能随负荷变化自平衡的冷却方式。蒸发冷却分为直接蒸发冷却(Direct Evaporative Cooling, DEC)和间接蒸发冷却(Indirect Evaporative Cooling, IEC)。 直接蒸发冷却是将水直接喷淋于未饱和湿空气中，使空气等焰增湿、降 温。由于空气与水直接接触，使其含湿量增加，因此存在一定的应用限 制。间接蒸发冷是工作介质先经直接蒸发冷却设备处理，流经换
5、热器通 道一侧，形成湿通道，产出介质流过干侧通道，湿侧介质吸收干燥介质 的热量，借助于湿外表蒸发，从而冷却产出介质。由于工作介质不与水 直接接触，其含湿量不变，实现空气的等湿降温。常见的间接蒸发冷却 的冷却介质为冷媒水。图表21 ：直接蒸发冷却介质流动形式来源：中国电信,图表22：间接蒸发冷却介质流动形式来源：中国电信,间接蒸发冷却系统高效节能兼具洞接蒸发节能技术具有三种工作模式: 当室外温度较低时，直接换热器换热模式；室外温度升高时，开启间接 蒸发模式；当室外温度较高时，启动机械制冷模式。间接蒸发冷却技术 可从自然环境中获取冷量，与一般常规机械制冷相比，具备较为显著的节能效应。 间接蒸发冷却
6、系统技术开展完善，应用场景广泛。按照冷却器结构可以 分为板式间接蒸发冷却器和管式间接蒸发冷却器两种形式。板式间接蒸 发冷却器优点是换热效率高、制造工艺比拟成熟，应用较多。存在的主 要问题是流道窄小，容易堵塞，随着运行时间增加，换热效率急剧降低， 流动阻力大，布水不均匀、浸润能力较差，同时由于使用的金属材料易 被腐蚀，造成结垢、维护困难等。管式间接蒸发冷却器优点是布水均匀， 容易形成稳定水膜，有利于蒸发冷却的进行，空气流道较宽，不会产生 堵塞，因而流动阻力小，且二次空气流道和风机便于布置。存在的主要 问题是占地空间较大。目前间接蒸发冷却系统已大量应用于数据中心、 发电端、化工、冶金、轨道、机场、
7、医药和市政商用领域。根据不同的 使用场景，可分为分体式、嵌装式和顶置式。图表23:用于数据中心的分体式间接蒸发冷却系统示意图加/擘湿模块制冷慢块地板之风/弥散空风来源：中国电信,图表24:用于电化学储能系统的顶置式间接蒸发冷却系统示意图来源：中国电信,图表26 :用于发电厂的间接蒸发冷却系统来源：公开资料,图表25 ：用于多场景的间接蒸发冷却机组来源：STULZ,不同应用场景下，间接蒸发冷却系统与传统制冷方案和其他自然冷却方 法相比优势明显：对于发电电动机等应用领域而言：1）蒸发冷却系统 可实现无泵自循环，运行时系统内部压力低,发生工质泄漏的可能性小。 2）蒸发冷却系统可自动根据热负荷调整运行
8、状态，无需外加调节控制装 置。3）蒸发冷却介质绝缘具有高绝缘性与不燃性，即使发生介质泄漏问 题，也不会造成短路等重大事故，因此具有较好的平安性。4）蒸发冷却 系统散热能力强，采用管道内冷的形式应用于发电电动机定子线棒冷却 上，可有效降低铜导杆与主绝缘间温差，使线棒在轴向和周向上温度分 布更均匀，从而降低热应力、提高主绝缘寿命。5）蒸发冷却系统维护方 便，运行、维护本钱低。对于数据中心等应用领域而言：1）自然冷源 利用效率高。2）换热链路短，高效换热。3）集成度高，环境要求简单。4）与传统机械制冷方法相比，可实现有效节能。5）户外安装的制冷设 备使得空气处理机组的维护更方便。 （2）空冷/液冷散
9、热:空冷/液冷通过空气/液体流经发热部件，通过接触换热的方式进行降温。空冷结构简单、本钱低、易维护，相较于液冷和 相变材料冷却，空冷的稳定性好，但空气的低热导率限制了空冷系统的 冷却性能，所以空冷系统冷却速度较慢，散热效果不佳，虽然强制风冷 可加强气流运动，提高散热效率，但使用风扇或气泵强制对流将造成系 统能量损失。液冷冷却的冷却剂为液体，相对空气来说，液体具有更大 的比热容、温度传递快、吸收热量大等优点。同体积液体带走的热量显 著大于风冷，热传导的效率亦显著高于空冷，液冷冷却技术优势明显。 液冷技术可以分为间接制冷和直接制冷两种方式，对于电力设备，考虑 到平安问题，一般以间接制冷为主。图表2
10、7:常见电池空冷I液冷结构示意图空气冷却空气冷却间接液冷直接液冷来源: Applied Thermal Engineering,图表28:自然冷却与空/液冷特性比照冷却方式冷却原理优势劣势自然冷却 空气自然对流本钱低、空间小冷却效率低直接冷却空冷系统 空气对流易循环、稳定性高冷却效率一般直接冷却水冷系统 液体强制对流 系统紧凑、冷却性能好、温度分布均 系统复杂、燃料经济性差、间接冷却水冷系统匀、应用广泛额外重量、泄露风险来源：储能科学与技术， 液冷冷却目前已大规模应用在数据中心等场合。液冷技术中，间接制冷 或者冷板式比拟简单，主要通过冷板与ICT设备进行热交换，冷板设计 可给数据中心机架安装液
11、冷门，也可深入到ICT设备中，与CPU等发 热器件贴合带走热量，可有效降低数据中心能耗和能源使用效率。图表29 :华为TaiShan X6000全液冷系统图表30 :曙光冷板式液冷系统示意图二次测供回水二次测供回水密闭机柜冷板HEX一次测供回水来源：存储在线,机房外博35X45X来源：华为产品用户指南,( 3)相变材料冷却：相变材料是一类温度变化时发生相变的材料，一般利用相变过程吸收或释放大量潜热，以到达热管理的目的。常见相变 材料按物理状态可分为气固相变、固液相变、固固相变和气液相变四类，气固和气液相变材料虽然储能密度大，但是发生相变过程时体积变化较 大，不利于实际应用；固固相变材料在相变过
12、程中体积变化小，无气、 液泄漏风险，但是材料难以获取，且相变温度较高；相比之下，固液相 变材料在熔化或凝固过程中体积变化小，熔点低，相变潜热大，因此受 到广泛应用。图表31:固液相变原理示意图热吸收溶解热放出开始凝结ABSORB STORE RELEASE来源：FMS KOREA, 相变材料散热应用前景较为广阔。相变材料散热系统的优点是散热效果好，无需消耗电池额外能量，同时可用于散热和加热使用；缺点是相变 前的低热导率和相变传热的缓慢性会限制其在极端服役工况下的应用。 相变材料散热方法已有较多研究，其适用范围广，但当电池发热量小， 未到达相变材料熔点时，相变材料无法通过相变过程潜热，即相变冷却
13、 失效，所以相变材料冷却适用于发热量较大的电池包。考虑到在大倍率 放电过程中电池发热量的不一致性，因此，在发热量较大部位的相变材 料中插入质量轻的铝热管可以辅助散热，提高电池均温性。目前相变材 料冷却多用于电子设备散热。相变材料作为一种被动换能材料具有节能、 环保等优势，目前产业处于起步阶段，未来技术突破将驱动产业加快发 展，未来市场前景广阔。图表32:各类相变材料的特征区别分类优点分类优点缺点材料代表有机类有机类在固体状态时成型性较好，不易出现过冷 和别离现象，并且对材料的腐蚀性较小， 性能比拟稳定，毒性小，本钱低导热系数小，导致对热量变化 直链烷度、脂肪酸、脂肪醇、 的响应速度，密度较低、
14、储能 多元醇以及高分子相变材 能力较小，并且有机物一般熔 料、层状钙钛矿、高分子类 点较低、不适与高温场合聚合物等熔融熔融一般应用于中高温领域，12010009 及以 上。可以应用于小功率电站、太阳能发电、土卜类工业余热回收等方面在中高温相变储热应用中，金属材料的储 合金热性能占有明显的优势，且相变稳定性好、 类性价比高、使用寿命长合金类相突储热材料密度较 离和相变潜热较低，导致其 在对重量较敏感的储热领域 关注度不高一股由碱金属的氟化物、氯 化物、硝酸盐、碳酸盐等组 成合金类相变储热材抖主要由 单一金属或多种金属等组成 的二元、三元或四元合金7 可实现相 变材料的微封装以解决相 变材料微胶囊
15、在实现较好的封装效 艮合 “七八南 已.卜儿 母.泰比丁吉2 果的同时往往难以实现热性来 的相别离、导热性能差、储热密度不向以 A匕侪护号犬及储/释热性能的结构优化等问题肥 , 无商来源：储能科学与技术,24储能热管理市场广阔，温控设备迎来开展新机遇 电化学储能快速增长，可再生能源并网为未来储能装机驱动因素。近年 来，国内外电化学储能均呈快速增长态势。在新增电化学储能的应用中， 主要以可再生能源并网为主。根据BNEF数据，2020年中国新增电化 学储能中，可再生能源并网储能占比为40%左右。图表33 ：2018-2020新增储能/电化学储能装机功率来源：CNESA,图表34 ： 2020年中国新增电化学储能分应用占比来源：BNEF, 预计2025年全国风电光伏发电量占全社会用电量16.5%。关于2021 年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知（征求意见稿）提出，2021 年全国风电、光伏发电占全社会用电量的比例到达11%左右，后续逐年 提高，到2025年到达16.5%左右。中电联数据显示，2020年我国全社 会用电量为75110亿千瓦时; 自2002年以来复合年均增长率为8.34%O 根据国家能源
