家电行业动态报告：储能温控产业趋势六问六答

储能温控产业趋势六问六答 ——家电行业动态报告 民生家电研究团队 01 证券研究报告*请务必阅读最后一页免责声明 证券研究报告 2023年04月19日 *请务必阅读最后一页免责声明 摘要 充放电倍率增大是电化学储能的升级方向，对储能热管理提出更高要求。液冷方案具有比风冷更高的换热效率，在相同功耗下液冷电池包的 最高温度比风冷低3-5℃。同时液冷方案不需要设计风道，部分产品的占地面积可节约50%以上。 电化学储能、新能源汽车、数据中心对温控的核心诉求不同。电化学储能温控核心在于提升使用寿命与安全性，对于温控设备空间限制较为宽松。新能源汽车温控重视提升固定空间下的热管理效率与温控精确性。数据中心温控追求制冷功率提升与数据中心电力使用效率（PUE）的降低。 按照温控系统的工作对象不同，储能热管理可以分为集中式和集散式热管理。集中式热管理：一个集装箱由一套热管理系统维护，功率较 高，一般为40kw及以上。集散式热管理：对集装箱内的多个电池柜分别进行热管理，强调温度的精细化控制，目前主要由2.5-4kw机组向6-8kw机组升级过渡。 按照核心技术优势，储能系统的龙头供应商基本分为PCS系和电池系。PCS系公司更侧重于控制系统自供，电池企业通常需要系统级解决方案。其中，1）PCS系的储能龙头供应商包括Tesla、华为、阳光电源、海博思创等，2）电池系的储能龙头供应商包括比亚迪、宁德时代等。 •风险提示：储能温控技术快速迭代，行业趋势研判存在一定主观性，可能会产生误差；市场竞争加剧，行业毛利率存在下滑可能性；储能热管 理系统定制化需求较强，各零部件价值量占比存在一定波动。 目录 02 01 CONTENTS 储能温控产业趋势：六问六答风险提示 01. 储能温控产业趋势：六问六答 证券研究报告 3*请务必阅读最后一页免责声明 1.1 Q1：电池充放电效率对储能热管理需求有何影响？ 充放电倍率增大是电化学储能的升级方向，对储能热管理提出更高要求。当前，0.5C和1C的电化学储能电池为储能项目主流，相较于0.4C的储能电池，0.5C与1C的储能电池在热失控下进入危险爆发期的速度更快，储能热管理的换热效率需要进一步提高。 换热效率更高的液冷代替风冷为未来趋势。液冷方案具有比风冷更高的换热效率，由于液体的比热容、导热系数高于气体，且更加靠近热源，冷却效率更高，在相同功耗下液冷电池包的最高温度比风冷低3-5℃。同时液冷方案不需要设计风道，部分产品的占地面积可节约50%以上。 图表：充放电倍率为1C的电池热失控过程更短，电池模 组安全性降低 资料来源：《不同倍率下磷酸铁锂电池模组过充热失控特性研究》，民生证券研究院 图表：目前0.5C容量型与1C能量型储能电池为市场主流图表：相同功耗下液冷电池包的最高温度比风冷低3-5℃ 电池类型充放电倍率应用场景 容量型 ≤0.5C 用于电力调峰、离网型光伏储能、用户侧峰谷价差储能 能量型 1C左右 用于同时承担调频和调峰的储能场景 功率型≥2C用于电力调频、平滑波动 资料来源：北极星储能网，民生证券研究院资料来源：北极星储能网，民生证券研究院 1.2 Q2：电化学储能、新能源汽车、数据中心（IDC）温控的区别？ 电化学储能温控核心在于提升使用寿命与安全性，对于温控设备空间限制较为宽松。电化学储能常见场景在室外，更强调温控设备的使用寿命、稳定性以及温控方案的运维成本，对设备的体积、重量等要求相对宽松。目前风冷方案占比更大，随着新能源电站、离网储能向更大电池容量、更高系统功率密度转化，液冷方案占比将快速提升。 新能源汽车温控重视提升固定空间下的热管理效率与温控精确性。新能源汽车的热管理除对电池的温控需求外，还包括对电控、电机、乘 仓的温控需求。由于动力电池能量密度更高，且车体物理空间有限，对热管理的体积、重量、散热效率、温控精度要求更高。 数据中心温控追求制冷功率提升与数据中心电力使用效率（PUE）的降低。AIGC的发展加速芯片算力提升，带来功耗大幅上升，IDC温控强调散热效率跟上芯片功耗提升速度，此外，PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗，在PUE政策收紧的背景下，热管理效率需要进一步提升，浸没式、喷淋式液冷散热方案得到进一步推广。 热管理核心诉求 当前热管理方案 功率要求 寿命要求 空间要求 电化学储能 电化学储能常安装于户外，对热管理的安 全性与使用寿命要求较高 目前风冷占比较高，随着液冷解决方案增加和成本下降，液冷渗透率快速提升 集散式：2.5-8kw；集中式：40kw及以上 15-20年 中 新能源汽车 新能源汽车对热交换效率要求比较高 风冷与液冷的组合，风冷用于乘用舱，液冷用于三电系统 热泵：1-2kw 5-10年 高 数据中心（IDC） IDC温控追求热交换效率与电能比（PUE） 风冷占比较高，液冷占比快速提升 中低密度：≤7.5kw中高密度：7.5-18kw高密度：18-30kw 5-10年 低 图表：电化学储能、新能源汽车、IDC温控的横向对比 资料来源：前瞻产业研究院，GGII，知网，民生证券研究院 1.3 Q3：储能集中式、集散式热管理有何区别，各自需求情况如何？ 按照温控系统的工作对象不同，储能热管理可以分为集中式和集散式热管理。集中式热管理：一个集装箱由一套热管理系统维护，功率较高，一般为40kw及以上。集散式热管理：对集装箱内的多个电池柜分别进行热管理，强调温度的精细化控制，目前主要由2.5-4kw机组向6-8kw机组升级过渡。 图表：储能集装箱集散式散热结构 8kw 主机 8kw 主机 8kw 主机 8kw 主机 8kw 主机 电池 在储能热管理系统采购上，目前海外更强调全周期LCoS，国内更看重招标价格。从价格上来看，集散式热管理相较于集中式出厂价更高，但集散式对热量的管理更精细化，整体效率更高，因此LCoS（全生命周期成本/累计传输的电能量）反而更低。目前海外市场更强调全生命周期成本，国内市场则更看重方案的招标价格。 40kw 空调 主机 图表：储能集装箱集中式散热结构 资料来源：民生证券研究院绘制资料来源：民生证券研究院绘制 1.4 Q4：未来热管理的形态？ 冷板式液冷是最常见的间接接触式液冷技术，浸没式液冷是最常见的直接接触式液冷技术。液冷散热存在多种方案，主流的、高效率的散热方案主要包括：1）浸没式液冷，2）喷淋式冷却，3）冷板式液冷，其中浸没式冷却效果最好，包括单相/相变冷却，对冷却液的热物理性能、稳定性、材料兼容性、绝缘性等特质有较高要求，均价更高。冷板式液冷是目前最成熟的液冷方案，安装较为简洁，改造成本低，材料的兼容性好，发展速度最快，均价低于浸没式。 热管理未来可能的发展趋势：1）风冷将被替代，2）冷板式向浸没式发展，3）热管理外置。随着芯片算力、电池能量密度、充放电效率的不断提升，设备单位时间产热量大幅提升，温控系统热交换效率的提升是行业大势，风冷将逐步被液冷替代，浸没式液冷随着冷却液的价格下降渗透率有进一步提升的可能，以集装箱为热管理目标的外置式热管理或许是热管理方案进一步降本的尝试方向。 图表：喷淋式液冷实图图表：浸没式液冷实图 资料来源：中天节能在线，民生证券研究院资料来源：GIGABYTE，民生证券研究院 1.5 Q5：储能供应龙头如何分类？对温控方案的需求有何不同？ 按照核心技术优势，储能系统的龙头供应商基本分为PCS系和电池系。其中，1）PCS系的储能龙头供应商包括Tesla、华为、阳光电源、海博思创等，2）电池系的储能龙头供应商包括比亚迪、宁德时代等。 PCS系公司更侧重于控制系统自供，电池企业通常需要系统级解决方案。做电力集成设备出身的企业，在算法、控制系统等方面能力更强，主控系统、软件系统的自供能力较强，因此在热管理的供应需求上以向专业供应商采购核心模块化的产品为主。做动力电池出身的企业，其软件工程师储备及软件设计能力相对薄弱，储能热管理通常需要购买系统级的解决方案。 11% 3% 55% 图表：储能系统成本构成 31% 电芯 电力设备集成（PCS、 EMS、BMS） 热管理 其他 图表：主要储能出货商技术优势分类 PCS系储能供应商 电池系储能供应商 特斯拉 华为 宁德时代 比亚迪 阳光电源 海博思创 资料来源：CNESA，华紫研究，NERL美国国家可再生能源实验室，民生证券研究院资料来源：各公司官网，民生证券研究院 1.6 Q6：以液冷为例，储能温控未来毛利率和走势？ 当前时点来看，行业仍处于先发企业占优阶段。以英维克作为参考，2022年公司户外机柜温控节能设备毛利率达到32.3%。考虑液冷温控存在一定的技术壁垒，储能市场目前仍是寡头竞争的格局，我们测算当前储能温控行业毛利率在30%左右。 展望未来，短期内，我们预计行业仍将维持30%左右的毛利率。不同储能集成商的项目间热管理方案设计差异较大，储能温控产品具有高度定制化特点，储能温控企业有望在短期内维持当前毛利水平。中长期来看，我们预计行业毛利率将维持在25%左右。考虑到储能温控产品向模块化、标准化发展，行业毛利率或小幅下滑。由于数据中心和储能温控解决方案存在共同点，以机房温控设备作为参考，2018年至2022年英维克机房温控设备毛利率呈下降趋势，近三年维持在25%左右，因此我们预计稳态下储能温控毛利率将维持相近水平。 图表：英维克户外机柜（含储能）温控毛利率高于机房温控毛利率 机房温控节能设备户外机柜温控节能设备 图表：储能液冷系统成本构成（2020年） 2% % 67% 13% 40% 30% 20% 10% 0% 20182019202020212022 8 10% 水冷主机换热器管路 输入电源 其他 资料来源：Wind，民生证券研究院资料来源：华经产业研究院，民生证券研究院 02. 风险提示 证券研究报告 10*请务必阅读最后一页免责声明 2.1 风险提示 1.储能温控技术快速迭代，行业趋势研判存在一定主观性，可能会产生误差。 2.市场竞争加剧，行业毛利率存在下滑可能性。 3.储能热管理系统定制化需求较强，各零部件价值量占比存在一定波动。 家电研究团队： 分析师汪海洋 执业证号：S0100522100003 邮件：wanghaiyang@mszq.com 分析师王刚 执业证号：S0100521110006 邮件：wanggang_yjy@mszq.com THANKS致谢 民生证券研究院：上海：上海市浦东新区浦明路8号财富金融广场1幢5F；200120 北京：北京市东城区建国门内大街28号民生金融中心A座19层；100005 深圳：广东省深圳市福田区益田路6001号太平金融大厦32层05单元；518026 分析师声明： 本报告署名分析师具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格并登记为注册分析师，基于认真审慎的工作态度、专业严谨的研究方法与分析逻辑得出研究结论，独立、客观地出具本报告，并对本报告的内容和观点负责。本报告清晰准确地反映了研究人员的研究观点，结论不受任何第三方的授意、影响，研究人员不曾因、不因、也将不会因本报告中的具体推荐意见或观点而直接或间接收到任何形式的补偿。 评级说明： 投资建议评级标准 评级 说明 以报告发布日后的12个月内公司股价（或行业指数）相对同期基准指数的涨跌幅为基准。其中：A股以沪深300指数为基准；新三板以三板成指或三板做市指数为基准；港股以恒生指数为基准；美股以纳斯达克综合指数或标普500指数为基准。 公司评级 推荐 相对基准指数涨幅15%以上 谨慎推荐 相对基准指数涨幅5%～15%之间 中性 相对基准指数涨幅-5%～5%之间 回避 相对基准指数跌幅5%以上 行业评级 推荐 相对基准指数涨幅5%以上 中性 相对基准指数涨幅-5%～5%之间 回避 相对基准指数跌幅5%以上 免责声明： 民生证券股份有限公司（以下简称“本公司”）