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我國溫控設備行業現狀及趨勢 智能節能溫控設備將成為發展趨勢

溫控主要是指根據電池等原器件對于工作環境的要求,利用加熱或冷卻手段對其溫度或溫差進行調節和控制的過程,在工業、通信業、消費電子、服務器、儲能、新能源汽車等多個場景具有廣泛應用。溫控設備對于保障電池、服務器、手機芯片等原器件正常穩定運行,以及工業、醫療、激光等場所環境的穩定性都具有重要的意義。

溫控設備產品主要可以分為工業溫控設備、精密溫控設備(電子散熱器件)以及其他溫控設備等。其中工業溫控設備和精密溫控設備市場占比較大。

溫控設備產品主要可以分為工業溫控設備、精密溫控設備(電子散熱器件)以及其他溫控設備等。其中工業溫控設備和精密溫控設備市場占比較大。

資料來源:觀研天下整理

場景來看,通常溫控設備使用場景主要包括:工業級別、機房類級別、電池熱管理級別、以及電子芯片級別四大場景。技術方面,溫控底層技術主要分為:風冷、冷凍水(間接蒸發冷)、液冷、相變材料、電子散熱技術(導熱材料散熱、熱管散熱、均熱板等)。

溫控設備的各個場景因為技術和工作環境差異對于溫控技術的具體要求也存在一定的差異。其中工業級別溫控對于環境和定制化程度最高,需滿溫度、濕度、潔凈度等多方面要求,因此該場景以傳統的風冷/水冷為主;機房類主要滿足降溫和節能需求,其溫控技術是由風冷逐步向間接蒸發冷過渡;隨著動力電池和儲能電池功率的不斷提升,電池熱管理中首要需考慮安全性及降溫效果,因此該場景控溫技術是由風冷由液冷逐步過渡;電子芯片級別散熱空間有限,零部件體積較小,對于技術和工藝的水平要求相對較高,主要為電子芯片散熱工藝級別。

溫控設備的各個場景因為技術和工作環境差異對于溫控技術的具體要求也存在一定的差異。其中工業級別溫控對于環境和定制化程度最高,需滿溫度、濕度、潔凈度等多方面要求,因此該場景以傳統的風冷/水冷為主;機房類主要滿足降溫和節能需求,其溫控技術是由風冷逐步向間接蒸發冷過渡;隨著動力電池和儲能電池功率的不斷提升,電池熱管理中首要需考慮安全性及降溫效果,因此該場景控溫技術是由風冷由液冷逐步過渡;電子芯片級別散熱空間有限,零部件體積較小,對于技術和工藝的水平要求相對較高,主要為電子芯片散熱工藝級別。

資料來源:觀研天下整理

行業現狀

1、多個應用場景需求保持較快增長

(1)傳統工業溫控

傳統的工業溫控場景,包括電力、化學、食飲冷鏈、加油站及油氣回收、制藥工廠等場景對溫控設備均有一定需求。以電力溫控設備為例:

電力溫控場景中,在發電、輸電和配電等電力產業鏈主要環節,溫控設備被廣泛使用,且幾乎是屬于剛需。發電環節,通常是采用蒸發冷卻式冷水機組、滿液式冷水機組、組合式空調機組等溫控設備系統實現發電機組冷卻,以此保障發電機組設備安全穩定運行;輸電環節,輸電設備多采用封閉式結構,散熱性差,因此需要采用組合式空氣處理機等溫控系統設備為輸電設備提供恒溫恒濕的環境;配電環節,需要溫控設備系統來保障變壓器、高壓電器等配電設備運行穩定,降低設備發生故障的概率。

電力溫控場景中,在發電、輸電和配電等電力產業鏈主要環節,溫控設備被廣泛使用,且幾乎是屬于剛需。發電環節,通常是采用蒸發冷卻式冷水機組、滿液式冷水機組、組合式空調機組等溫控設備系統實現發電機組冷卻,以此保障發電機組設備安全穩定運行;輸電環節,輸電設備多采用封閉式結構,散熱性差,因此需要采用組合式空氣處理機等溫控系統設備為輸電設備提供恒溫恒濕的環境;配電環節,需要溫控設備系統來保障變壓器、高壓電器等配電設備運行穩定,降低設備發生故障的概率。

資料來源:觀研天下整理

近些年來,我國火力發電(我國發電方式中歷史最久,占比最大的一種發電方式)的發電量均不斷增長。根據數據顯示,截止至2021年,我國火力發電量約為57702.7億千瓦時,同比增長11.46%。隨著國內發電裝機容量和發電量的增長,我國發電、輸電、配電環節的溫控設備也隨之增長。

近些年來,我國火力發電(我國發電方式中歷史最久,占比最大的一種發電方式)的發電量均不斷增長。根據數據顯示,截止至2021年,我國火力發電量約為57702.7億千瓦時,同比增長11.46%。隨著國內發電裝機容量和發電量的增長,我國發電、輸電、配電環節的溫控設備也隨之增長。

數據來源:中電聯,觀研天下整理

(2)儲能溫控

儲能電池系統電池容量和功率大,而高功率密度對散熱要求較高,同時儲能系統內部容易產生電池產熱和溫度分布不均勻等問題,因而溫度控制對于電池系統壽命、安全性極為重要。儲能溫控的基本要求主要是:控制單體電池表面溫濕度,并避免電池系統產生局部熱點。

儲能電池系統電池容量和功率大,而高功率密度對散熱要求較高,同時儲能系統內部容易產生電池產熱和溫度分布不均勻等問題,因而溫度控制對于電池系統壽命、安全性極為重要。儲能溫控的基本要求主要是:控制單體電池表面溫濕度,并避免電池系統產生局部熱點。

資料來源:觀研天下整理

根據觀研報告網發布的《中國溫控設備行業現狀深度研究與投資前景分析報告(2022-2029年)》顯示,在我國能源轉型過程中,光伏發電、風力發電以及新能源汽車行業的發展都促進了國內儲能電池的增長。2021年我國儲能鋰電池的出貨量更是達到47.5GWh,同比增長196.9%。

在我國能源轉型過程中,光伏發電、風力發電以及新能源汽車行業的發展都促進了國內儲能電池的增長。2021年我國儲能鋰電池的出貨量更是達到47.5GWh,同比增長196.9%。

資料來源:觀研天下整理

儲能鋰電池出貨量的增長直接促進了儲能溫控市場需求的增長。目前我國儲能溫控系統技術路線主要是風冷(采用空氣介質)和液冷(液體介質),且以風冷技術路線占比較大。

如今,我國儲能系統大容量、電池高倍率趨勢已經非常明朗,而對于能量型儲能項目而言,電池系統的容量增大和電池高倍率發展的同時電池產生的熱量也會提升,因此儲能溫控的需求及重要性將隨之上升。

(3)新能源車熱管理

早期的汽車研究中其實并沒有熱管理這個細分領域,然而隨著汽車消費者們對空調的舒適度要求以及對節能降費的要求的逐步提高,以及國家對油耗排放等要求的逐步提高,汽車熱管理顯得越來越重要。

在汽車電動智能化浪潮下,我國新能源汽車高速發展。2021年年底我國新能源汽車產銷量更是分別達到334萬輛和352萬輛,同比增速在140%和150%以上;2022年一季度,我國新能源汽車產銷量已經分別達到129萬輛和126萬輛。

在汽車電動智能化浪潮下,我國新能源汽車高速發展。2021年年底我國新能源汽車產銷量更是分別達到334萬輛和352萬輛,同比增速在140%和150%以上;2022年一季度,我國新能源汽車產銷量已經分別達到129萬輛和126萬輛。

資料來源:觀研天下整理

與傳統汽車的熱管理系統相比,新能源汽車熱管理系統也更為復雜,在系統效率,控溫精度方面也有更高要求。傳統汽車的熱管理系統基本是圍繞其動力系統展開,而新能源汽車的熱管理系統更多的是需要依靠PTC和熱泵,同時電池的工作特性也對新能源汽車熱管理的控溫精度提出了更高的要求。在我國新能源汽車高速發展的同時,新能源汽車的續航和安全等問題也尤為重要,因此可以預見,未來我國汽車熱管理需求的確定性高。

與傳統汽車的熱管理系統相比,新能源汽車熱管理系統也更為復雜,在系統效率,控溫精度方面也有更高要求。傳統汽車的熱管理系統基本是圍繞其動力系統展開,而新能源汽車的熱管理系統更多的是需要依靠PTC和熱泵,同時電池的工作特性也對新能源汽車熱管理的控溫精度提出了更高的要求。在我國新能源汽車高速發展的同時,新能源汽車的續航和安全等問題也尤為重要,因此可以預見,未來我國汽車熱管理需求的確定性高。

資料來源:觀研天下整理

(4)IDC機房溫控

伴隨著互聯網、移動互聯網、大數據、云計算、信息化的發展,我國數據中心的建設規模近年來也處于較高速增長狀態,數據中小工作負荷實例數逐年增長,數據中心市場規模穩步擴大。

伴隨著互聯網、移動互聯網、大數據、云計算、信息化的發展,我國數據中心的建設規模近年來也處于較高速增長狀態,數據中小工作負荷實例數逐年增長,數據中心市場規模穩步擴大。

資料來源:公開資料整理

資料來源:公開資料整理

資料來源:中國IDC圈 觀研天下整理

數據中心是一整套復雜的設施,不僅包括計算機系統(例如服務器、系統軟件等)和其它與之配套的設備(例如數據通信系統和存儲系統等),還包含冗余的數據通信連接、供配電及溫控設備、監控設備以及各種安全裝置,在數據中心的運行能耗大約有40%是用于制冷。隨著數據中心市場規模的擴大,機房應用范圍也持續擴大,因此機房溫控節能設備市場潛力逐步釋放。

社會整體信息化程度不斷加深,帶來了海量的數據處理需求的同時也帶來使得機房溫控節能設備需求的持續增長。

(5)5G基站溫控

5G基站密度和功耗遠高于4G,隨著5G基站建設的不斷深化,其機柜溫控設備需求也隨之增加。2021年,我國建成5G基站數量達142.5萬個,同比增長98.4%;今年一季度,國內又新建5G基站8.1萬個,目前其總規模已經達到150.6萬個左右。

5G基站密度和功耗遠高于4G,隨著5G基站建設的不斷深化,其機柜溫控設備需求也隨之增加。2021年,我國建成5G基站數量達142.5萬個,同比增長98.4%;今年一季度,國內又新建5G基站8.1萬個,目前其總規模已經達到150.6萬個左右。

資料來源:觀研天下整理

5G作為“新基建”重點方向,其建設大潮已經到來,未來我國中長期小基站散熱基礎設施必不可少,基站散熱機柜出貨量需求將大幅提升。

二、發展趨勢

1、市場規模將穩步增長,液冷滲透率有望持續提升

當前,我國雙碳政策正在加速推進,新能源賽道空間廣闊,受益于雙碳政策的大力推進,國內儲能溫控、新能源車熱管理等溫控設備應用場景需求保持較快增長。除此之外,伴隨著互聯網、大數據、云計算、信息化的發展,數據中心、5G基站應用場景的溫控設備需求也較為旺盛,可以預見未來我國溫控設備市場規模將穩步增長。

技術路徑上,未來我國溫控設備存量將繼續以風冷為主,但液冷滲透率有望持續提升。

液冷系統主要包括水冷板、水冷管、水冷系統、換熱風機等;而風冷系統結構比較簡單。二者相比,液冷系統的設計難度復雜,成本也更高,但是其散熱效率和速度高,且適用范圍廣,占用空間較小。

液冷與風冷情況對比

對比指標 液冷 風冷
冷卻介質 液體(水、乙二醇水溶液、純乙二醇、空調制冷劑和硅油等) 空氣
接觸方式 直接或間接 直接
設計難度 復雜 簡單
成本 較高 較低
散熱效率、速度 一般
適用范圍 適用范圍廣,不受海拔和氣壓的影響,同時空間占比較小 通常應用于產熱率比較低的場合

資料來源:觀研天下整理

目前寧德時代正在推廣戶外液冷電柜。其優勢主要是靠近熱源、溫度均勻、能耗低,同時也比風冷更適合戶外的環境。同時陽光電源、比亞迪等廠商也正在積極的推出液冷電柜產品,用于戶外儲能系統,戶外液冷電柜可廣泛應用于光伏儲能、風電儲能、電網儲能、商業儲能等多種儲能場景,未來我國溫控設備液冷技術路徑產品的滲透率有望持續提升。

2、產品向服務升級,智能、節能溫控設備成為發展趨勢

在碳中和背景下,各行各業對于節能改造的需求增加,而且,我國政府更是對數據中心的指標開始以控制能耗為主,主要包括電能利用效率(PUE)、結構比例、碳排放量這三個維度,目前,多地政府出臺了相關文件規定對新建數據中心PUE值做出規定。另外,國家政策也正在加大對高耗能數據中心的改造。

綠色轉型下,高功率低PUE已經成為發展趨勢,這對我國溫控設備行業來說也是一大機遇。對于溫控設備企業而言,其可以在單一的出售產品的模式上,積極探索延伸,為用戶提供“數據采集、智能控制、數據交互與分析管理、節能服務”等完整智能節能型服務。未來,我國溫控設備企業或許可以通過提供更高附加價值的溫控解決方案,參與到節能改造環節上,溫控設備行業產品或將向著服務升級,智能、節能溫控設備將成為發展趨勢。(LQM)

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