儲能與IDC雙輪驅動，助推液冷連接器跑出“加速度”

　　液冷連接器對于整個冷卻系統的性能、可靠性和穩定性至關重要。液冷方案在保證儲能系統和數據中心安全、降低能耗、提高散熱效率等方面綜合優勢顯著，逐漸發展成為增量儲能、數據中心場景下的主流溫控技術，液冷連接器作為液冷系統關鍵點，對液冷系統性能至關重要。

　　對于大型儲能項目及需要極高耗能的IDC行業，液冷技術憑借散熱效率高、能耗小等巨大優勢逐漸蠶食風冷市場。

　　液冷溫控技術能夠完美順應儲能行業高安全性和低成本趨勢，其滲透率有望快速提升，同時也為液冷連接器帶來重大市場機遇。

　　冷板式液冷系統能夠降低IDC行業能耗，與之相配的連接器壁壘高筑、供不應求，未來具備高研發力的企業有望搶占市場先機。

　　1、液冷溫控技術順應低碳數字時代需求

　　1)溫控技術多樣，液冷具有更高成長性

　　我國目前溫控管理技術形式多樣，包括風冷、液冷、熱管冷卻和相變冷卻四種，其中，熱管冷卻及相變材料技術目前仍處于實驗室試驗階段，當前溫控形式以風冷和液冷技術為主。

　　相比于風冷技術，液冷具有更高的冷卻效率和成長性。根據中國證券報研究，產品零部件提供商、液冷服務器提供商及算力使用者貫穿整個液冷產業生態的上、中、下游。我國液冷技術起步稍晚于國外，但起步后發展迅速，后期與國外發展進程基本同步，并且在液冷規模試點應用方面積累了豐富經驗。

　　2)儲能+IDC雙輪溫控驅動液冷發展

　　液冷技術最廣泛的應用場景是儲能和數據中心。相比于風冷，液冷技術有更高的散熱效率，能夠實現在多粉塵等惡劣場景的應用，且液冷散熱技術沒有風扇，噪音更低，可以適應儲能集裝箱、數據中心的整體功率密度的提升，因此液冷技術滲透率處于快速提升階段。

　　我國液冷服務器一般采用三種方案，間接接觸型(冷板式液冷)和直接接觸型液冷(浸沒式液冷和噴淋式液冷)。冷板式方案成熟度較高，商用基礎較好，浸沒式制冷效率更高，未來前景良好。

　　3)連接器對液冷系統的性能至關重要

　　當前，液冷技術作為數據中心的黑科技，通過將液體循環運輸到服務器的熱點部件上，可以有效地降低服務器的溫度，有助于減少機器故障和降低能源成本。在此背景下，液冷連接器作為冷卻液與電子元件連接的紐帶，對于整個冷卻系統的性能、可靠性和穩定性至關重要。

　　液冷連接器是專門設計來滿足液冷系統的苛刻要求，一般具有獨特的耦合設計，確保快速、安全、可靠的水路連接和斷開，消除任何空氣或污染物進入水路連接或斷開的風險，達到密封性能好、耐高溫、耐腐蝕、能夠快速連接的優勢。

　　此外，通過盲連接設計，液冷連接器還可以補償很大程度的不對齊，確保連接到液冷電路不會損害電連接器的完整性，移除和更換液冷外殼可以像傳統的風冷系統一樣容易。

　　2、儲能系統帶動液冷溫控部件發展

　　1)順應儲能系統安全需求及降本趨勢，液冷滲透率有望快速提升

　　新型儲能中，電化學儲能更加適合大規模應用于各類儲能場景，成為目前應用范圍最為主要的新型儲能方式，且在目前主流的電池種類中，鋰離子電池憑借其成本優勢，是目前最主要的電化學儲能方式。

　　鋰電池對運行溫度要求嚴苛，最佳工作溫度助于鋰電池提效增壽。液冷方式可實現精準控溫，實現全生命周期成本下降。相比于目前應用最為廣泛的風冷系統，液冷系統在電芯壽命、運行能耗以及固定開支端具備顯著優勢，可以有效降低儲能系統的全生命周期成本。

　　電芯壽命：傳統風冷在面對產熱量高的電池組時會出現散熱不均的現象，從而導致電池間容量衰減率不同，影響電池壽命。液冷散熱通過冷卻液對流換熱，降低電池溫度，其導熱率高，散熱更為均勻，適用于儲能系統長時工作。

　　運行能耗：風冷系統通過冷卻空氣間接冷卻電芯，當進口溫度較高時，風冷系統的風機耗能急劇增大，總能耗較高;而液冷方案只需較低的流量便可滿足控溫要求。冷卻工質進口溫度同為295K時，風冷系統最低能耗為水冷的6.66倍。

　　固定開支：液冷不需要預留散熱通道，將大幅節約大型儲能項目的占地面積。

　　2)儲能液冷連接器作為儲能液冷系統的紐帶，具備較高技術設計壁壘

　　儲能液冷系統基本組成包括：流體連接器、液冷板、液冷機組(加熱器選配)、液冷管路(包括溫度傳感器、閥門)、高低壓線束、冷卻液等。

　　液冷管路主要用于連接液冷源與設備之間、設備與設備之間、設備與其他管理之間的過渡軟/硬管連接。與傳統連接器相比，液冷連接器需要融合結構、流體動力學、材料化學、閥門四個技術學科，在液體冷卻應用中至關重要。

　　儲能液冷連接器的技術壁壘：

　　流道設計能力：在流道設計中，流阻越大、散熱效果更好，故流道設計和建模分析的能力需求強。

　　材料研發能力：需要通過材料的選擇和研發來實現產品各項核心指標的要求，如密封性、對于液體的耐受力、對于不同溫度下的尺寸穩定性等。

　　結構優化能力：結構設計中主要涉及鎖緊機構和密封圈的設計，鎖緊方式能不能選擇最優，保證整個零部件的生命周期時長而不輕易失效;其次在注塑時，保障達到所需的精度要求、圓度要求，也有較高難度。

　　目前液冷電接頭領域，國內只有兩家企業有大批量量產經驗，分別為正北連接和中航光電，中航光電主要給軍工供貨，剩余的為第二梯隊和第三梯隊。

　　3)儲能液冷連接器產業迎來發展機遇，市場空間巨大

　　儲能發展至今已有十余年，雖然已不屬于新興技術，但是儲能產業仍處于起步階段。早期儲能產業受制于市場，發展速度較慢，因此對于液冷溫控連接器需求量較少，商業模式具有不確定性

　　但隨著新的儲能應用場景不斷出現，新型儲能產業呈現出勢不可擋的趨勢。作為儲能系統里面的關鍵零部件，儲能連接器的市場容量出現大幅提升，涉足儲能領域的國內連接器企業如雨后春筍般迅速增長，連接器行業降本增效效果顯著，對于國內儲能連接器企業而言，是一個重大的發展機遇。

　　儲能領域連接器產品市場空間測算：

　　核心假設：

　　理想場景下，2023年—2025年電化學儲能裝機量為32.7GWh，58.86GWh，94.18GWh;

　　目前電化學儲能電站使用磷酸鐵鋰電池，電芯容量為280Ah，額定電壓3.2V;電池PACK均按串聯設計，不考慮PACK內部并聯，按照1P14S的串聯方式，單個PACK的規格為13.44KWh，44.8V;

　　大型儲能電站的單個電池模組使用3套電連接器(包括高壓連接器與信號連接器)，2套液冷連接器，其中電連接器均價50元/套，液冷連接器80元/套(參考正北連接產品定價)。

　　中國目前已經成為全球第一大連接器市場。2021年全球連接器市場規模為780億美元，中國市場占比達32%，市場規模約250億美元。

　　近年來，中國連接器行業在下游各領域快速發展的推動之下，國內公司在個別細分領域憑借高性價比的優勢，抓住了市場高速發展的良機，市場份額不斷提升。立訊精密、中航光電、正北鏈接分別在消費電子、航空航天、儲能領域均體現了較強的競爭力。

　　3、能耗優化，IDC液冷連接器箭在弦上

　　1)液冷是高密度IDC能耗優化的重要技術

　　對儲能行業來說，液冷技術為其安全性能的提升提供了極大的支持，對IDC行業來說，液冷系統比風冷系統節省約30%～50%能耗需求。

　　據通信院公布，我國IDC能耗支出占TCO(整體運營支出)的60%—70%，到2025年全球數據中心單機柜平均功率將達到25KW，這對目前傳統風冷技術均是十分嚴峻的挑戰。隨著功耗密度的提升，系統溫度將加速升高，因此提高散熱效率成為必需，在此背景下，液冷溫控成為高密度 IDC 能耗優化的重要技術。

　　根據冷卻液和服務器接觸換熱方式的不同，分為直接液冷和間接液冷，其中間接液冷以冷板式液冷技術為主，直接液冷以浸沒式液冷技術為主。

　　冷板式液冷屬于間接式液冷，即發熱元件和冷卻介質不直接接觸。冷板式液冷通過與裝有液體的冷板直接接觸來散熱，或者由導熱部件將熱量傳導到冷板上，然后通過冷板內部液體循環帶走熱量。由于服務器芯片等發熱器件不直接觸液體，因此該方式對現有服務器芯片組件及附屬部件改動量較小，可操作性更強。

　　浸沒式液冷是指將發熱電子元器件如 CPU、主板、內存條、硬盤等直接浸泡在絕緣、化學惰性的冷卻液(電子氟化液)中，通過循環的冷卻液將電子元器件產生的熱量帶走。根據冷卻液在循環散熱過程中是否發生相變，分為單相浸沒式液冷和雙相浸沒式液冷。

　　2)冷板式液冷對液冷快接頭提出新的要求

　　當前IDC行業液冷技術路線中，冷板式液冷較為成熟。由于服務器芯片等發熱器件不直接接觸液體，因此該方式對現有服務器芯片組件及附屬部件改動量較小，可操作性更強。

　　冷板式液冷系統包括了水冷板、管道、快插接頭、分液器、冷卻液分配單元(CDU)與室外冷卻設備等組件。 與儲能液冷連接器在設計與研發方面的壁壘不同，IDC液冷連接器技術門檻的核心挑戰是高精密性、防漏、自主可控。

　　IDC液冷連接器的技術壁壘：

　　IDC液冷服務器快接頭屬于高精密的快接插頭部件，具備較高技術壁壘，以往多用于航天、高鐵等精密領域。其壁壘主要包括結構、流體動力學、材料化學三大學科，并且除了連接器以外，液冷產品中還包括閥門的技術，相當于是四個技術學科的融合，目前市場上能同時具備這四塊技術能力的企業很少。整體產品相對于傳統連接器來講對于精密度的要求是極高的。

　　結構防漏：液冷板微通道齒間距是0.1mm量級(風冷是毫米級別)，設計、加工需要考慮流道和流阻更精準;水冷板和固定板形成一體化，需要保證不漏液。

　　流體動力學：液冷快接頭產品要匹配結構、閥門的相應技術，通過設計一個合理的流道去達到散熱的要求，根據發熱的功率需要有動態的流量等去匹配，不同客戶的使用場景的，對于仿真、驗證工作的要求比較高。

　　材料化學：冷卻液包括丙二醇、乙二醇、去離子水等，因不同的化學成分，材料、表面處理的選擇就很關鍵，都是需要定制化進行配方開發的。比如密封圈的橡膠材料，需要考慮不同的元素配比，以及對于材料兼容性的要求，這些都是需要大量實驗的經驗積累。

　　3)IDC液冷連接器市場供不應求

　　AI等新的應用場景出現，對算力設備和承載算力的數據中心均提出更高的要求。在拉動數據中心的需求的同時，伴隨著算力密度的提高，算力設備、數據中心機柜的熱密度都將顯著提高，液冷技術在數據中心散熱和算力設備散熱的全鏈條導入將加快。

　　IDC液冷領域連接器產品市場空間測算：

　　核心假設：

　　假設2023年—2025年數據中心機架數量增速超20%，對應服務器數量為：2472萬臺、2967萬臺、3560萬臺;

　　每臺服務器需要使用2對液冷快接頭，2023年—2025年液冷快接頭單價分別為480元/對、450元/對、400元/對(參考正北連接產品定價)。

　　液冷溫控龍頭企業英維克在2022年年報中指出，主流的服務器制造商在2022年陸續開始建設標準化規模生產冷板液冷服務器的產線，幾乎所有的頭部互聯網公司都在密切跟蹤液冷技術，冷板式液冷數據中心于2022年開始出現規模部署。

　　在IDC液冷行業的帶動下，液冷連接器產業也將快速發展。目前，全球能夠批量生產高質量液冷連接器產品的企業僅有三家，史陶比爾(瑞士)，中航光電和正北連接，其中正北連接液冷連接器市場占有率達80%以上。

　　4、結語

　　以鋰離子電池為主的電化學儲能在我國已得到了廣泛應用，但由于儲能電池對散熱要求較高，為順應儲能系統安全需求及降本趨勢，液冷系統滲透率快速提升。同時伴隨著AI算力等大功率應用場景落地，高密度數據中心對制冷設備和技術提出了更高要求，傳統風冷技術面對高熱密度場景呈現瓶頸，液冷技術將以超高能效、超高熱密度等特點成為行業發展新風口，與之必不可分的液冷連接器領域將迎來高速增長階段。

　　但因液冷連接器存在著技術設計壁壘，目前國內僅有極少數企業可以大規模量產，行業呈現供不應求的局面，未來，能夠快速了解市場、響應客戶需求并兼具較強的研發實力的企業將迅速打開液冷快接頭市場，持續搶占市場份額。

　　本文來自微信公眾號“萬創投行”(ID:wanchuangtouhang)，作者：萬創研究院

作者：萬創研究院