張春輝

中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司總經(jīng)理

中國(guó)石化集團(tuán)公司營(yíng)銷領(lǐng)域首席專家

中國(guó)石化潤(rùn)滑油公司在動(dòng)力電池、鋰電池儲(chǔ)能、充電樁和數(shù)據(jù)中心等戰(zhàn)新領(lǐng)域新型液冷介質(zhì)技術(shù)積累深厚，目前已形成全面覆蓋冷板式液冷、單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液冷三大液冷體系的熱能油液集群產(chǎn)品，是潤(rùn)滑油公司打造戰(zhàn)略高地、開拓新領(lǐng)域的重要方向。

新能源汽車動(dòng)力電池、鋰電池儲(chǔ)能、充電樁和數(shù)據(jù)中心超級(jí)計(jì)算屬于國(guó)務(wù)院國(guó)資委“9+6”重點(diǎn)領(lǐng)域，在高安全性、高效率、節(jié)能綠色低碳等新質(zhì)生產(chǎn)力因素牽引下，新能源領(lǐng)域重大技術(shù)裝備正處于“從風(fēng)冷向全面液冷”的轉(zhuǎn)型升級(jí)進(jìn)程，這是一次最新的技術(shù)變革。

中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司基于在電力用絕緣潤(rùn)滑油、有機(jī)熱載體和冷卻液等潤(rùn)滑領(lǐng)域30多年的技術(shù)和市場(chǎng)沉淀，在解決潤(rùn)滑科技領(lǐng)域中出現(xiàn)的流體潤(rùn)滑減磨、熱能管理、防銹緩蝕與材料密封、安全預(yù)防、綠色減碳等應(yīng)用難題方面具備較強(qiáng)的先發(fā)優(yōu)勢(shì)，積極承擔(dān)“9+6”重點(diǎn)領(lǐng)域潤(rùn)滑油液的研制與生產(chǎn)，率先提出“熱能油液”的概念。熱能油液屬于潤(rùn)滑油液大類，具有“高科技、大市場(chǎng)、小產(chǎn)品”的屬性。潤(rùn)滑油公司目前已獲中國(guó)、美國(guó)等國(guó)40多個(gè)熱能油液發(fā)明專利，參與主持制定多項(xiàng)熱能油液國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。公司具備滿足國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的全套新能源熱能油液理化和臺(tái)架試驗(yàn)裝備，聯(lián)合客戶開發(fā)并搭建了動(dòng)力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)循環(huán)腐蝕實(shí)驗(yàn)等系列熱能油液實(shí)驗(yàn)臺(tái)架。作為國(guó)內(nèi)最早進(jìn)入熱能油液領(lǐng)域的“專精特新”企業(yè)，基于應(yīng)用一代、研發(fā)一代、預(yù)研一代的梯度產(chǎn)品研發(fā)規(guī)律，潤(rùn)滑油公司在動(dòng)力電池、鋰電池儲(chǔ)能、充電樁和數(shù)據(jù)中心等戰(zhàn)新領(lǐng)域新型液冷介質(zhì)技術(shù)方面搶占市場(chǎng)先機(jī)，目前已形成全面覆蓋冷板式液冷、單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液冷三大液冷體系的熱能油液集群產(chǎn)品，也是潤(rùn)滑油公司打造戰(zhàn)略高地、開拓新領(lǐng)域的重要方向。

幫助電動(dòng)汽車熱管理系統(tǒng)擰緊“安全閥”

當(dāng)前，電動(dòng)汽車正朝著“長(zhǎng)續(xù)航里程、高能量密度”的方向發(fā)展，冷板式液冷成為純電動(dòng)汽車熱管理的重要發(fā)展趨勢(shì)。2023年新能源汽車動(dòng)力電池的熱管理系統(tǒng)中，冷板式液冷技術(shù)占比60%。

相比于傳統(tǒng)內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)，新能源汽車熱管理系統(tǒng)在材料、運(yùn)行溫度等應(yīng)用場(chǎng)景方面存在較大區(qū)別。新能源汽車熱管理系統(tǒng)使用大溫差雙工況模式，采用微通道鋁合金金屬冷板和大量的工程塑料。冷卻液需要同時(shí)具備優(yōu)異的金屬和非金屬材料相容性，大溫差高低溫消泡性和使用穩(wěn)定性，以避免沉淀析出阻塞微通道換熱，影響動(dòng)力電池的安全使用和壽命。

潤(rùn)滑油公司從2014年起開展新能源汽車?yán)鋮s液的研發(fā)，創(chuàng)造性地研發(fā)了高穩(wěn)定性多機(jī)制功能劑組合技術(shù)，解決了新能源汽車金屬緩蝕、非金屬相容、大溫差消泡、使用穩(wěn)定性四大技術(shù)難題。2021年獲得寧德時(shí)代的技術(shù)認(rèn)證，并在小鵬汽車、長(zhǎng)安汽車等新能源汽車上大規(guī)模裝填使用。

助力解決鋰電池安全“痛點(diǎn)”

在新型儲(chǔ)能中，鋰電池儲(chǔ)能比重達(dá)97%。據(jù)預(yù)測(cè)，2030年全國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)將達(dá)到1.3億千瓦，是2022年底已裝機(jī)量的15倍。隨著儲(chǔ)能設(shè)備功率密度及對(duì)安全壽命要求的提高，應(yīng)用冷板式液冷技術(shù)的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行能耗、安全性、電池壽命、電芯溫度均勻性方面均優(yōu)于風(fēng)冷技術(shù)。2025年液冷滲透率有望超過風(fēng)冷。

潤(rùn)滑油公司在2017年開始布局鋰電池儲(chǔ)能專用冷卻液產(chǎn)品，針對(duì)鋰電池儲(chǔ)能熱管理系統(tǒng)10年超長(zhǎng)壽命要求，強(qiáng)化金屬緩蝕性能。為保障冷板溫度的均一性，研制了寬溫型抗泡劑和抗沉積劑，設(shè)計(jì)研發(fā)儲(chǔ)能熱管理系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模擬試驗(yàn)方法，已獲得鋰電池儲(chǔ)能頭部企業(yè)海博思創(chuàng)、陽(yáng)光電源等企業(yè)的技術(shù)認(rèn)可和商務(wù)合作，市場(chǎng)占有率超過30%。

鋰電池是新能源汽車和鋰電池儲(chǔ)能的核心部件，開發(fā)一種低風(fēng)險(xiǎn)、電池包本體安全型的鋰電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)技術(shù)迫在眉睫。近年來，各大頭部鋰電池企業(yè)將目光聚焦于單相浸沒式液冷技術(shù)（見圖）。單相浸沒式傳熱介質(zhì)與電池本體直接接觸，要有良好的安全性、材料相容性、使用穩(wěn)定性及生物降解性。單相浸沒式液冷技術(shù)高安全性的核心是傳熱介質(zhì)。

圖?鋰電池單相浸沒式冷卻系統(tǒng)

潤(rùn)滑油公司開發(fā)了一款圍繞安全性設(shè)計(jì)的單相浸沒式傳熱介質(zhì)。整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)針對(duì)電芯熱失控的不同階段采用梯次設(shè)防、層層遞進(jìn)的策略達(dá)到杜絕熱擴(kuò)散的目的。該產(chǎn)品以多種基礎(chǔ)油和合成液為基液，在充分考慮多場(chǎng)景流體潤(rùn)滑減磨性、安全性、材料密封相容性基礎(chǔ)上，通過篩選添加低電離勢(shì)添加劑，顯著提高擊穿電壓，改善了電性能。該產(chǎn)品在鋰電池模組正常工作條件下，單一電芯發(fā)生熱失控可有效杜絕熱擴(kuò)散的發(fā)生，在鋰電池模組極端條件下，即便發(fā)生熱擴(kuò)散也可以起到抑制和延緩燃燒，為駕乘和運(yùn)維人員贏得寶貴的逃生和消防時(shí)間。該產(chǎn)品目前獲得國(guó)內(nèi)鋰電池排名第二的億緯鋰能商業(yè)化訂單，并持續(xù)擴(kuò)大與寧德時(shí)代、華為數(shù)字能源公司在儲(chǔ)能領(lǐng)域浸沒式傳熱介質(zhì)的技術(shù)合作。

打通高壓超充樁補(bǔ)能提速“最后一公里”

隨著我國(guó)新能源汽車滲透率不斷提升，長(zhǎng)續(xù)航需求讓位于快速充電需求。截至2023年底，我國(guó)1000伏特高壓直流樁市場(chǎng)占有率僅有4%，超級(jí)充電樁日漸成為限制新能源車滲透率提升的關(guān)鍵因素。

隨著快充電池和800伏特高壓快充車型的商業(yè)化放量，充電樁需要從功率和散熱維度進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，在功率維度要想實(shí)現(xiàn)主流乘用車5分鐘快速充電，樁功率至少要在350千瓦以上。華為全液冷充電樁最大單槍功率已經(jīng)達(dá)到600千瓦。在散熱維度持續(xù)充電電流250安培以上充電樁的冷卻方式將從風(fēng)冷轉(zhuǎn)向液冷，液冷充電樁的熱管理核心是充電槍線和充電模塊。全液冷高壓超級(jí)充電樁是補(bǔ)齊快速補(bǔ)能的最后一環(huán)。

2020年，潤(rùn)滑油公司與華為數(shù)字能源公司開展充電樁冷卻液的同步研發(fā)工作，充電樁冷卻液要在-30～90攝氏度的工況下，10年的使用壽命內(nèi)，具備良好的非金屬材料相容性和金屬材料緩蝕性能，采用低消耗緩蝕功能劑和橡膠調(diào)節(jié)保護(hù)劑方案，基于多年積累的數(shù)據(jù)建立了產(chǎn)品壽命預(yù)測(cè)數(shù)學(xué)模型，通過多因素腐蝕和相容性加速試驗(yàn)驗(yàn)證了該產(chǎn)品能夠滿足超級(jí)充電樁10年的使用壽命，成為華為超級(jí)充電樁唯一認(rèn)證冷卻液產(chǎn)品。產(chǎn)品還在小鵬汽車和星星充電超級(jí)充電樁上得到應(yīng)用。

新能源商用車和乘用車?yán)m(xù)航里程的提高推動(dòng)充電樁功率的持續(xù)提升，兆瓦級(jí)超級(jí)充電樁將是充電樁行業(yè)下一個(gè)爆點(diǎn)，最新的GB/T 20234.1-2023標(biāo)準(zhǔn)《電動(dòng)汽車傳導(dǎo)充電用連接裝置第1部分：通用要求》在應(yīng)用范圍中規(guī)定直流連接裝置額定電壓DC1500伏特，額定電流不超過1000安培，預(yù)示著600千瓦的華為全液冷超級(jí)充電樁僅僅是高功率超級(jí)充電樁的開始。潤(rùn)滑油公司已經(jīng)與華為數(shù)字能源和超聚變公司開展兆瓦級(jí)超級(jí)充電樁單相浸沒式傳熱介質(zhì)的同步開發(fā)，該介質(zhì)已于2023年通過1000安培大電流傳熱試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果滿足GB/T 20234.3-2023標(biāo)準(zhǔn)要求。

推動(dòng)數(shù)據(jù)中心行業(yè)高水平發(fā)展

隨著數(shù)字化與工業(yè)化融合不斷加深，數(shù)據(jù)中心的重要性愈發(fā)突出。據(jù)估計(jì)，我國(guó)2026年智能算力規(guī)模將達(dá)1300EFLOPS（每秒100億億次浮點(diǎn)運(yùn)算），較2023年增加3倍以上，2025年數(shù)據(jù)中心耗電量預(yù)計(jì)將超過4000億千瓦時(shí)，約占全國(guó)用電量5.8%，未來10年數(shù)據(jù)中心用電量將增加5倍，能源消耗水平將直接制約算力規(guī)模的提升。當(dāng)前算力競(jìng)爭(zhēng)即國(guó)力競(jìng)爭(zhēng)，降低數(shù)據(jù)中心PUE值（評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)中心能源效率的指標(biāo)）已成為液冷數(shù)據(jù)中心建設(shè)的最大驅(qū)動(dòng)力。

潤(rùn)滑油公司自2018年起開展數(shù)據(jù)中心液冷產(chǎn)品的研制，已完成間接式液冷二代產(chǎn)品的迭代延壽升級(jí)。有別于傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)，間接式液冷數(shù)據(jù)中心熱管理系統(tǒng)采用微通道金屬冷板，為保證在10年的使用壽命內(nèi)換熱效率穩(wěn)定和避免出現(xiàn)腐蝕滲漏造成數(shù)據(jù)中心宕機(jī)等重大事故，長(zhǎng)效數(shù)據(jù)中心液冷產(chǎn)品需要具有持久的抗沉積、抗菌抑菌和有色金屬緩蝕性能，以及良好的非金屬相容性。目前潤(rùn)滑油公司與超聚變、曙光、華為等國(guó)內(nèi)多家液冷服務(wù)器制造商開展合作，已完成華為和超聚變的技術(shù)認(rèn)可，并在全國(guó)超20個(gè)中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)電信、中國(guó)聯(lián)通和華為云的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)裝填。為更好地助力新能源智能汽車行業(yè)算力建設(shè)的高水平發(fā)展，潤(rùn)滑油公司基于數(shù)據(jù)中心液冷產(chǎn)品技術(shù)積淀，開展了新能源智能汽車車載數(shù)據(jù)中心冷板式和單相浸沒液冷工質(zhì)的開發(fā)，與國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)智能汽車團(tuán)隊(duì)開展了深度合作。