浸没式液冷：最热门的“冷”赛道

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　　随着云计算、大数据、电动汽车、储能等数字和新能源产业近年来的蓬勃发展,一个“冷门赛道”也随之火热起来,并催生了一众A股上市公司。这就是液冷赛道——一个看似默默无闻,却极具战略潜力的黑马赛道。

　　根据东方财富Choice数据显示,2024年A股液冷概念上市公司达到47家,包括但不限于中科曙光、浪潮信息、工业富联、紫光股份、中兴通讯、光迅科技、飞龙股份、网宿科技、润泽科技、烽火通信、锐新科技、科华数据、欧陆通、中石科技、科创新源、同方股份等知名企业。

　　其中,最受瞩目的,当属浸没式液冷。

　　浸没式液冷的重要应用领域之一,是算力产业。

　　2024年3月,NVIDIA(英伟达)CEO黄仁勋公布了由Grace Blackwell超级芯片GB200提供支持的服务器系统。由于功耗太高,液冷的散热方式成为系统标配。黄仁勋表示,公司坚信浸没式液冷技术将成为未来的散热主流,带动整个散热市场迎来全面革新。从B100产品开始,英伟达未来的所有产品都将采用液冷技术,这一决定无疑助推了液冷技术的发展和应用。

　　在国内,超聚变、曙光、华为等国内多家液冷服务器制造商也与中国石化润滑油有限公司合作,开始在全国部署装填超过20个中国移动、中国电信、中国联通和华为云的数据中心项目。

　　数据中心冷却技术包括风冷冷却、水冷冷却、自然冷却及液冷冷却等。随着算力设备的密度和功耗的持续增加,传统的风冷散热方式面临挑战,能耗成本逐渐上升,同时政策对电能利用效率(PUE)指标的监管也日益严格。而以液体作为热传导介质的液冷冷却技术,通过冷却液与服务器的发热部件直接或间接接触的方式换热,可以更有效的实现热量传递,从而为服务器提供散热效果。当前来看,冷板式液冷或率先放量,而浸没式液冷则被视为长期的发展方向。

　　根据中国电子节能技术协会数据,与传统风冷系统相比,液冷系统的PUE可以减少50%以上,意味着众多数据中心的能耗能够至少减少50%,碳排放量也将减少50%。在实际应用中,采用液冷技术的数据中心,其PUE低至1.04,相比风冷数据中心能效比提升超30%,单机柜功率密度达160kW,计算设备可靠性至少提升一个数量级。

　　在算力产业中,浸没式液冷是指将发热的电子元器件(如CPU、GPU、内存和硬盘等)整体或部分地直接浸没在装有非导电惰性流体介质(即冷却液)的机箱中,实现循环散热的一种液冷方式。根据热交换器传递热量方式的不同,可分为“液—液”的单相浸没式液冷和“液—气—液”的两相浸没式液冷。其中单相浸没式液冷因为部署成本更低、风险及复杂性低和易于维护,具有更广泛的应用领域、成熟度也更高。

　　在新能源汽车领域,液冷技术也极为重要。

　　其一,是应用于安全型电池包。

　　和传统电池包不同的是,应用了单相浸没式液冷技术的安全型电池包是将电池模块浸没在由冷却介质包覆的密封箱内,通过筛选添加低电离势添加剂,显著提高击穿电压,改善电性能。该结构可以有效杜绝正常工作条件下单一电芯热失控而导致热扩散,在极端条件如强烈撞击情况下,即便电池包发生热扩散,也可以抑制和延缓燃烧,为驾驶员赢得宝贵的逃生和消防时间。

　　其二,是应用于新能源汽车的“超级充电桩”。

　　随着新能源车快充电池及高压快充车型的发展,更高功率的“超级充电桩”将成为趋势。例如,华为全液冷充电桩最大单枪功率已经达到600千瓦,相对于30千瓦的初代充电桩,功率提高了近20倍,需要在慢充桩上充电8小时的车辆,在“超级充电桩”仅需24分钟即可充完。

　　高效充电,需要强大的热管理技术,“全液冷高压充电”成为实现快速充能的重要环节。2020年,中国石化润滑油公司与华为数字能源公司开展合作,研发了能够满足超级充电桩的充电桩冷却液,该产品具备良好的非金属材料相容性和金属材料缓蚀性能,采用低消耗缓蚀功能剂和橡胶调节保护剂方案,可实现-30~90℃的工况下,具备10年的使用寿命。成为华为超级充电桩唯一认证冷却液产品。产品还在小鹏汽车和星星充电超级充电桩上得到应用。

　　与此同时,中国石化润滑油公司还在进一步研究兆瓦级超级充电桩的液冷技术,并与华为数字能源和超聚变公司开展兆瓦级超级充电桩单相浸没式传热介质的同步开发,该介质已于2023年通过1000安培大电流传热试验,试验结果满足GB/T 20234.3-2023标准要求。

　　随着越来越多的数字产业与新能源产业的发展,液冷赛道正在成为高效散热、高安全防护和高功率设备的重要配套,扮演着越来越重要的意义。中国石化润滑油公司也正在加速“热能油液”的自主技术研发,在全面覆盖冷板式液冷、单相浸没式液冷和双相浸没式液冷三大液冷体系上不断开拓。