浸沒式液冷：最熱門的“冷”賽道

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　　隨著云計算、大數據、電動汽車、儲能等數字和新能源產業近年來的蓬勃發展,一個“冷門賽道”也隨之火熱起來,并催生了一眾A股上市公司。這就是液冷賽道——一個看似默默無聞,卻極具戰略潛力的黑馬賽道。

　　根據東方財富Choice數據顯示,2024年A股液冷概念上市公司達到47家,包括但不限于中科曙光、浪潮信息、工業富聯、紫光股份、中興通訊、光迅科技、飛龍股份、網宿科技、潤澤科技、烽火通信、銳新科技、科華數據、歐陸通、中石科技、科創新源、同方股份等知名企業。

　　其中,最受矚目的,當屬浸沒式液冷。

　　浸沒式液冷的重要應用領域之一,是算力產業。

　　2024年3月,NVIDIA(英偉達)CEO黃仁勛公布了由Grace Blackwell超級芯片GB200提供支持的服務器系統。由于功耗太高,液冷的散熱方式成為系統標配。黃仁勛表示,公司堅信浸沒式液冷技術將成為未來的散熱主流,帶動整個散熱市場迎來全面革新。從B100產品開始,英偉達未來的所有產品都將采用液冷技術,這一決定無疑助推了液冷技術的發展和應用。

　　在國內,超聚變、曙光、華為等國內多家液冷服務器制造商也與中國石化潤滑油有限公司合作,開始在全國部署裝填超過20個中國移動、中國電信、中國聯通和華為云的數據中心項目。

　　數據中心冷卻技術包括風冷冷卻、水冷冷卻、自然冷卻及液冷冷卻等。隨著算力設備的密度和功耗的持續增加,傳統的風冷散熱方式面臨挑戰,能耗成本逐漸上升,同時政策對電能利用效率(PUE)指標的監管也日益嚴格。而以液體作為熱傳導介質的液冷冷卻技術,通過冷卻液與服務器的發熱部件直接或間接接觸的方式換熱,可以更有效的實現熱量傳遞,從而為服務器提供散熱效果。當前來看,冷板式液冷或率先放量,而浸沒式液冷則被視為長期的發展方向。

　　根據中國電子節能技術協會數據,與傳統風冷系統相比,液冷系統的PUE可以減少50%以上,意味著眾多數據中心的能耗能夠至少減少50%,碳排放量也將減少50%。在實際應用中,采用液冷技術的數據中心,其PUE低至1.04,相比風冷數據中心能效比提升超30%,單機柜功率密度達160kW,計算設備可靠性至少提升一個數量級。

　　在算力產業中,浸沒式液冷是指將發熱的電子元器件(如CPU、GPU、內存和硬盤等)整體或部分地直接浸沒在裝有非導電惰性流體介質(即冷卻液)的機箱中,實現循環散熱的一種液冷方式。根據熱交換器傳遞熱量方式的不同,可分為“液—液”的單相浸沒式液冷和“液—氣—液”的兩相浸沒式液冷。其中單相浸沒式液冷因為部署成本更低、風險及復雜性低和易于維護,具有更廣泛的應用領域、成熟度也更高。

　　在新能源汽車領域,液冷技術也極為重要。

　　其一,是應用于安全型電池包。

　　和傳統電池包不同的是,應用了單相浸沒式液冷技術的安全型電池包是將電池模塊浸沒在由冷卻介質包覆的密封箱內,通過篩選添加低電離勢添加劑,顯著提高擊穿電壓,改善電性能。該結構可以有效杜絕正常工作條件下單一電芯熱失控而導致熱擴散,在極端條件如強烈撞擊情況下,即便電池包發生熱擴散,也可以抑制和延緩燃燒,為駕駛員贏得寶貴的逃生和消防時間。

　　其二,是應用于新能源汽車的“超級充電樁”。

　　隨著新能源車快充電池及高壓快充車型的發展,更高功率的“超級充電樁”將成為趨勢。例如,華為全液冷充電樁最大單槍功率已經達到600千瓦,相對于30千瓦的初代充電樁,功率提高了近20倍,需要在慢充樁上充電8小時的車輛,在“超級充電樁”僅需24分鐘即可充完。

　　高效充電,需要強大的熱管理技術,“全液冷高壓充電”成為實現快速充能的重要環節。2020年,中國石化潤滑油公司與華為數字能源公司開展合作,研發了能夠滿足超級充電樁的充電樁冷卻液,該產品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節保護劑方案,可實現-30~90℃的工況下,具備10年的使用壽命。成為華為超級充電樁唯一認證冷卻液產品。產品還在小鵬汽車和星星充電超級充電樁上得到應用。

　　與此同時,中國石化潤滑油公司還在進一步研究兆瓦級超級充電樁的液冷技術,并與華為數字能源和超聚變公司開展兆瓦級超級充電樁單相浸沒式傳熱介質的同步開發,該介質已于2023年通過1000安培大電流傳熱試驗,試驗結果滿足GB/T 20234.3-2023標準要求。

　　隨著越來越多的數字產業與新能源產業的發展,液冷賽道正在成為高效散熱、高安全防護和高功率設備的重要配套,扮演著越來越重要的意義。中國石化潤滑油公司也正在加速“熱能油液”的自主技術研發,在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上不斷開拓。