近日，解决散热压力、节能挑战必由之路的液冷温控，在三大运营商联合发布技术白皮书背景下，有望迎来产业发展提速。


面对散热压力和节能挑战

液冷具备必要性

储能液冷系统基本组成包括：液冷板，液冷机组（加热器选配），液冷管路（包括温度传感器、阀门），高低压线束；冷却液（乙二醇水溶液）等。由于液体的比热容远高于气体，因此相比于常见的风冷技术，液冷可实现散热效率的极大提升。

根据冷却液与电池的接触方式，可分为直接液冷（如冷板式液冷）和间接液冷（如浸没式液冷）。其中冷板式液冷属于间接接触型液冷技术，通过装有冷却液的冷板与设备接触进行散热，该液冷技术发展较早且改造成本较低因而技术更成熟、生态更完善，目前属于液冷中应用最为广泛的技术之一。

另一种是直接接触型液冷技术，较为典型的是浸没式液冷，是指将发热器件浸泡在冷却液中，两者直接接触以协助器件散热，该技术可更大程度上利用液体比热容大的特点，进一步提升制冷效率。

随着算力持续增加对芯片散热要求更高，液冷可以说是解决散热压力和节能挑战的必经之路。

算力的持续增加促进通讯设备性能不断提升，芯片功耗和热流密度也在持续攀升，产品每演进一代功率密度攀升30~50%。当代X86平台CPU最大功耗300~400W，业界最高芯片热流密度已超过120W/cm2；芯片功率密度的持续提升直接制约着芯片散热和可靠性，传统风冷散热能力越来越难以为继。

芯片功率密度的攀升同时带来整柜功率密度的增长，当前最大已超过30kW/机架；对机房制冷技术也提出了更高的挑战。液冷作为数据中心新兴制冷技术，被应用于解决高功率密度机柜散热需求。

同时近年来，在“双碳”政策下，数据中心PUE指标（数据中心总能耗/IT设备能耗）不断降低，多数地区要求电能利用效率不得超过1.25，并积极推动数据中心升级改造，更有例如北京地区，对超过规定PUE的数据中心电价进行加价。

在保证算力运转的前提下，只有通过降低数据中心辅助能源的消耗，才能达成节能目标下的PUE要求。由于制冷系统在典型数据中心能耗中占比达到24%以上，是数据中心辅助能源中占比最高的部分，因此，降低制冷系统能耗能够极大的促进PUE的降低。有数据显示，我国数据中心的电费占数据中心运维成本的60-70%。随着服务器的加速部署，如何进一步降低能耗，实现数据中心绿色发展，成为业界关注的焦点。


服务器厂商加速布局液冷服务器产品

（1）冷板式加装液冷模块

冷板式液冷对于服务器本身改动较小，主要途径为加装液冷模块。冷板式液冷是最为典型的间接接触型液冷技术， 在冷板式液冷系统中，服务器芯片等发热器件不直接接触冷却液，而是通过装配在电子元器件上的冷板（通常是铜、 铝等高导热金属构成的封闭腔体）将热量间接传递给封闭在循环管路中的冷却液体，从而将主要发热器件的热量传 递出去。

冷板式液冷技术对现有服务器芯片组件及附属部件改动量较小，液冷化改造可操作性相对较强。主要在服务器中加 装液冷模块，采用集中式或分布式 CDU 供液、Manifold 分液，以此对于 CPU、DIMM 等部件进行精准制冷。在实 际操作过程中，中国移动（呼和浩特）数据中心将冷板式液冷细分出“两级热管”、“水冷+热管”、“芯片冷板” 三条具体技术路径： “两级热管”液冷服务器：此模式将服务器 CPU、GPU、内存等产生的热量从一级导热管传递至二级导热管， 二级热管冷媒流动至换热器将热量传递给冷冻水，交换后的热水通过室外回水管路流出，完成整个换热过程。 “水冷+热管”液冷服务器：此模式将通过热管导热原理将服务器 CPU、GPU、内存等产生的热量传递至热管 冷凝端，冷却水在冷凝端与热管进行热交换，交换后的热水经由回水管路流出，完成整个换热过程。 “芯片冷板”液冷服务器：此模式采用泵驱动冷却液流过芯片背部通道，冷却液在通道内通过板壁与芯片进行 充分热交换，带走芯片端的热量后，含有热量的冷却液将通过集分水器将热量输送至机房内的 CDU 完成热量交 换。


（2）浸没式要对服务器箱体定制化改造

浸没式液冷改造对于服务器本身及浸没腔体具有较高要求。浸没式液冷改造过程中，服务器箱体需要进行定制，满 足三点要求：1）采用高功率密度设计；2）采用结构定制化设计以强化液体与发热器件之间的热交换；3）采用结构 定制化以提高浸没式液冷环境下电子信息设备的运维效率。同时，浸没式液冷服务器浸没腔体应该被设计顶部开盖、 由四个壁面和一个底面围成的具有一定内部容积的结构，分气相区与液相区，服务器主板浸没于液相区内，气相区 保障气密性良好，确保冷却液蒸汽无泄漏；单项系统中液相区的液体温度场需均匀，无局部热点，同一水平界面下 温差需要<5℃。 实践层面上，中科曙光以液冷刀片形式为行业提供服务器改造思路。

浸没式液冷技术基于液体直接制冷，当前仍然 处于发展早期，由于研发难度较大、投入成本较高，当前入局的服务器厂商较少。中科曙光旗下子公司曙光数创， 专注于数据中心制冷基础实施开发，由其所开发的以液冷刀片服务器为核心的浸没相变产品为行业提供技术商业化 落地思路。液冷刀片服务器由刀片模块，后插单板、电源等组成，通过设备后总接口置于冷媒之中。根据曙光数创 方案，将液冷服务器全部浸没于冷媒之中，CPU、GPU 等发热元器件通过冷媒相变换热的方式实现散热，气化的冷 媒进入换热器与常温冷却水换热，冷凝为液体后，完成热力循环。


储能安全新国标开始执行

温控行业量利齐升

国标《电化学储能电站安全规程》（GB/T42288-2022）去年底发布，该标准将于2023年7月1日实施。新国标进一步趋严此前储能安全领域的老国标系2014年发布，在消防领域主要规范了建筑物和设备防火等级、消防水池和砂池的配置，探测和预警方面提出“应设置火灾自动报警系统”和“宜配置感烟探测器和可燃气体报警装置”。

光大证券指出，在储能行业加速发展、液冷渗透率快速提升的大背景下，温控行业量利齐升。

据Trendforce数据，2021年全球电化学储能市场规模为35GWh，预计至2030年可达1160GWh，2021-2030年CAGR为47.5%。

据GGII测算，2021年储能温控行业的价值量为24亿元（含出口），其中风冷方案占比为88%，预计至2025年储能温控行业的价值量有望达164.6亿元，2021-2025年CAGR超60%，其中液冷方案占比有望过半。

也就是说，储能温控未来的市场将是百亿级，有数倍的增量空间，复合增速也超过60%。

从产业链看，储能温控的中游和下游尚处发展早期。

1）上游：零部件较为常规，格局分散。以液冷系统为例，水冷主机占比较高（67%），其他核心零部件主要是换热器、管路、阀门等，供应商也无明显差别。

2）中游：“小而精”，尚处初期，格局未定。储能温控在储能系统中的价值量占比在3%左右，但对于保持储能系统安全至关重要。

现在的厂商都是从其他专用性空调领域切入，英维克、申菱环境原主业是数据中心温控，同飞股份、高润股份原主业是工业温控，松芝股份、奥特佳是车用热管理。整体看，行业竞争格局未定。

3）下游：尚处初期，格局未定。储能温控的下游厂商可分为储能电池厂商和储能系统集成商。

其中储能电池厂商中较多为原动力电池厂商，由于储能电池技术壁垒低于动力电池，预计未来仍会有较多厂商切入这一领域；储能系统集成商以海博思创等为代表，尚未出现确定性龙头。

储能集成的下游根据应用场景可分为发电侧、电网侧和用电侧，其中B端应用场景对散热要求更高，对储能温控需求更大。

总的来说，储能温控行业正处于发展初期，未来将迎来高速发展期。目前行业竞争格局没有明确，相关公司都拥有不错的发展空间。