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储能电池开启独立赛道

2022-11-22 来源:中国能源报 浏览数:1

未来储能电池肯定要开辟自己的独立发展赛道,这不仅是降本增效的需要,更是安全发展的要求。

储能电池和动力电池有什么不同?有人将其形象地比喻为“转换器”和“发电机”,根据不同应用场景,前者多应用于电力系统,更需要低成本和长寿命;后者主要为车辆提供动力,更追求高能量密度。

虽然两者的生产线能够共用,但随着储能行业快速发展,储能电站的规模动辄百兆瓦级别甚至吉瓦级别,业主对定制化、专业化的储能专用电池呼吁高涨。在中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇看来,未来储能电池肯定要开辟自己的独立发展赛道,这不仅是降本增效的需要,更是安全发展的要求。

大容量是趋势

在一套电化学储能系统中,电池成本占比高达60%左右。近年来,储能行业规模扩张高歌猛进,叠加降本压力,业内对储能电池高经济性提出迫切需求。

2020年,宁德时代率先推出主打长循环寿命的280Ah电芯,逐渐替代原有的50Ah-100Ah电芯,成为储能项目招标或产品采购的标配。行业主流电池厂家纷纷跟进,密集推出280Ah电芯甚至更大容量的电芯。

今年5月,楚能新能源发布“楚能一号”产品,电芯容量为280Ah,单体电芯循环寿命超过1万次。8月,厦门海辰储能发布首款300Ah电力储能专用电池和大圆柱户用储能专用电池。10月,亿纬储能更是发布了全新一代储能电池LF560K,将电芯容量进一步推高至560Ah。电池厂商在大容量电芯赛道上竞争加速。

“已有大客户订单,市场反响非常热烈。将如期于明年一季度交付。”在海辰储能产品经理张万财看来,储能专用电池向更大容量发展是技术迭代趋势之一。大容量电池通过摊薄电池结构件成本、减少系统成组零部件数量、简化生产线工艺、减少设备数量、减少人工投入等,降低储能系统成本。

对此,刘勇表示认同,储能电池的发展路径就是要通过技术创新升级来降本增效,采用小容量电池,并联数量多,系统安装占地面积较大,而采用大容量电芯,可以有效降低预制舱数量,度电成本也有一定的降幅,可显著改善用户整体投资收益。

亿纬锂能铁锂电池首席技术官苑丁丁拿出一组数据:相比此前的LF280K储能专用电池,使用LF560K电池可减少50%的电芯数量,减少47%的电池包零部件数量,提升30%的生产效率。

安全是前提

业内人士认为,当前储能电池进入技术集中变革期,除了大容量外,高电压和液冷系统正受到市场热捧。

目前,国内有越来越多的厂商开始储能电池专用产线生产及研发,包括亿纬锂能、鹏辉能源、海辰储能、瑞浦兰钧、楚能新能源、远景动力在内的电池企业均发布了专用储能电池,以抢占发展先机。

值得注意的是,储能电池研发必须以安全为前提,电池容量并不是一味求大。“太大了增加安全风险。容量增大会导致电池自身散热性能变差。同时,电池做大可能出现电芯鼓胀问题,会导致过充和热失控难以应付,需要对电池热管理做好均衡设计。”刘勇称。

“安全是储能行业发展的底线。”业内人士向记者强调,目前储能行业仍处于发展初期,技术标准和验收标准不够完善,客户恐难以辨识各种储能技术和其产品优劣。在此情况下,一些不具备实力的企业盲目上马大容量项目,增加安全隐患。“大容量并不是无限放大,要实现大容量、高安全和长循环寿命的平衡。”

张万财同样表示,电池储能不是能源来源,只是一个中转站,有容量限制。

那么,哪些场景适合小电池,哪些场景又需要大电池?刘勇认为,电池容量与储能系统/电站的装机容量和应用场景紧密相关,如大储系统通常更适合匹配大容量电芯,可以大幅提升储能系统能量密度,是大储市场的发展趋向,而户用储能用小容量电池足够。

制造能力仍需加强

今年,储能市场需求异常旺盛,280Ah电池供应出现紧张局面。对厂家而言,无论是新建专门的储能电池产线,还是将原有动力电池产线进行升级改造,都需要一定的扩产周期。

据了解,储能电池生产主要有叠片和卷绕两种工艺,卷绕自动化程度高,生产效率高。但卷绕生产的280Ah电芯一致性对制造工艺的要求,远高于50Ah-100Ah电芯。

“大容量电池给设计和制造能力带来了极大挑战。”刘勇解释道,小电芯一般采用卷绕工艺,生产效率较高,而大电芯要达到所需要的技术参数,需要升级产线。在生产过程中如何确保电化学材料加注的安全、高效和稳定性也是关键,这些都是目前储能电池亟待攻克的难题。

“大电芯生产效率低于小电芯,这是物理规律。”张万财进一步指出,大容量电池对生产设备提出了新要求,以海辰储能现有的280Ah智能产线为例,所有装配段和测试段工艺设备上,研发制造团队都进行了相应的设计和开发,做了大量工作。未来,创造更高产能的极速产线,还有待从业者持续技术攻关。

此外,储能市场还没有达到大规模发展阶段,今年上半年新增规划、在建的新型储能项目规模接近130吉瓦时,实际投运量不到1.5吉瓦时。储能商业模式尚未成熟,叠加上游原材料涨价影响,电池企业扩产也较为谨慎。

 

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