摘要
一場以“大容量”為前奏的儲能電池“進階”拉開序幕。
截止2023年12月底,中國已投運新型儲能累計裝機34.5GW/74.5GWh,全年新增投運新型儲能裝機21.5GW/46.6GWh,三倍于2022年新增投運規(guī)模水平。
不僅如此,2023年儲能項目數(shù)量則超過2500個,同比增長46%。國內(nèi)已投產(chǎn)、規(guī)劃和建設(shè)中百兆瓦級項目數(shù)量不斷增加,GWh儲能項目數(shù)量也在同步增加。在此背景下,市場對儲能系統(tǒng)、電池的容量要求越來越大。
一場以“大容量”為前奏的儲能電池“進階”悄然拉開序幕,來自不同企業(yè)的300Ah+電池紛紛登場,305Ah、314Ah、320Ah、325Ah等不同規(guī)格的儲能電池促成了2023年的一波容量競速,加速替代280Ah儲能電池。
與此同時,圍繞“300Ah+”是否足夠安全的觀點引起行業(yè)廣泛討論,關(guān)于儲能電池的的改革也從容量突破,同步延伸到了電池形態(tài)、工藝等方面,并形成了兩大派系。
一是堅持71173形態(tài),選擇通過改變電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)、電池工藝、材料體系等方式鞏固安全性能,提高大儲;二是通過刀片化、長薄化等對71173的完全改造,打破主流規(guī)格,重塑電池的設(shè)計語言。
而300Ah+浪潮之下,亦有電池企業(yè)同時布局500Ah+、600Ah+乃至1000Ah更大容量的儲能電池,以備戰(zhàn)未來儲能市場。
300Ah+儲能電池密集推出
加速替代280Ah
2023年之前,280Ah方形電池憑借大容量、高安全、高能量密度以及成熟的量產(chǎn)工藝,快速實現(xiàn)對市場的滲透。2023年起,為順應(yīng)未來儲能市場規(guī)模更大、容量更大趨勢,儲能市場主要集中在300Ah+大容量電池上展開競速。
**大容量之于儲能為何如此重要?**一方面,大容量電池的配套可提高單體儲能集裝箱的功率密度,減少占地,節(jié)省成本;另一方面,大容量電池可減少電池的串并聯(lián)回路數(shù),減少木桶效應(yīng)帶來的容量衰減問題,確保系統(tǒng)層級的長壽命使用。
據(jù)高工儲能不完全統(tǒng)計,在2023年已實現(xiàn)量產(chǎn)的300Ah+儲能電池包括寧德時代314Ah、瑞浦蘭鈞320Ah、海辰300Ah、鵬輝能源314Ah、欣旺達314Ah、蘭鈞314Ah、中創(chuàng)新航314Ah、遠景動力305Ah、遠東305Ah、國軒300Ah等。
預(yù)計在2024年實現(xiàn)量產(chǎn)的300Ah+儲能電池包括:海辰314Ah、遠景動力315Ah、蜂巢325Ah、天合306Ah、314Ah、楚能320Ah、昆宇電源314Ah、海基314Ah、贛鋒314Ah、天弋314Ah等。
不難發(fā)現(xiàn),上述產(chǎn)品中以314Ah電池較為集中,該容量下的儲能電池主打“精準一度電”的標稱容量。根據(jù)國標36276對Pack和Rack層級的充放電量必須大于等于額定電量的要求,經(jīng)過測算,314Ah正好處于該標準的容量下限。
而在配套系統(tǒng)層面,“314Ah+5MWh”組合成為2023年儲能市場一大亮點。具體來看,314Ah在20尺標準的儲能集裝箱上可配齊5MWh容量,對比搭載了280Ah的儲能系統(tǒng),可大幅節(jié)省土地基建、箱體制造等方面的成本。
然而,“314Ah”并非唯一標準,315Ah、320Ah、325Ah等容量的儲能電池同樣具有競爭力。
一方面,電池在成組、配套系統(tǒng)時存在一定損耗,要留出超過標稱容量的配額;另一方面,電池與逆變器配合使用時,電壓范圍會縮小,客戶要求電芯的實際容量要高于額定容量的2%。
300Ah+之后:
更大容量、刀片電池同步“備戰(zhàn)”
300Ah+儲能電池的密集推出,反應(yīng)了儲能市場的正向增長和技術(shù)迭代。更進一步,為布局未來市場,部分電池企業(yè)已展開500Ah+、600Ah+、1000Ah+、刀片電池等技術(shù)儲備。
1、研發(fā)一代、儲備一代:500Ah+及以上儲能電池“備戰(zhàn)”
益佳通副總經(jīng)理張霽曾告訴高工儲能,“儲能電池大容量的標準應(yīng)該在500Ah以上,才能應(yīng)對未來規(guī)模劇增的儲能容量需求。”
目前,布局500Ah+及以上儲能電池的企業(yè)及產(chǎn)品包括:寧德530Ah、億緯560Ah、628Ah、雄韜580Ah、蜂巢660Ah、710Ah、海辰1130Ah等。從應(yīng)用場景上看,500Ah+儲能電池主要面向風(fēng)光配儲、共享/獨立儲能、長時儲能等領(lǐng)域。
500Ah+及以上儲能電池的優(yōu)勢與300Ah+相似,除了容量提高所帶來的降本增效,主要的突破在于循環(huán)壽命的提升,目的是為了實現(xiàn)“光儲同壽”,而鋰電池“萬次”循環(huán)是保障儲能裝置與光伏電站同頻使用的門檻。
目前,光伏電站的使用壽命一般在20年左右,未來大規(guī)模配置儲能需要考慮“光儲同壽”的問題,而考慮到儲能電池的容量衰減,12000、15000次循環(huán)壽命的突破更接近20年及以上的使用壽命。
大容量電池配套長時儲能方面,目前鋰電池普遍的配儲時長在2小時,無法平衡未來風(fēng)光發(fā)電的高出力時刻與居民用電高峰時段,且由于鋰電池在循環(huán)壽命、安全、成本問題等方面的限制與不確定性,長時儲能市場更偏好選擇液流、水系儲能電池。
值得一提的是,海辰儲能于2023年底推出了針對長時儲能市場的MIC 1130Ah電池,實現(xiàn)了鋰電池在長時儲能領(lǐng)域應(yīng)用的突破。該電池在循環(huán)性能方面得到了大幅提升,可以在15000次循環(huán)后,電池SOH仍大于60%;在每天一充一放的情況下,令儲能系統(tǒng)的服務(wù)壽命可長達25年。
2、刀片電池“出擊”大儲市場
憑借空間利用率更高(去模組化,得房率更高)、零部件更少、成本更低等優(yōu)勢,刀片電池率先在動力領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用,目前已有蜂巢能源、弗迪、中創(chuàng)新航等頭部電池實現(xiàn)量產(chǎn)裝車,主要配套比亞迪、廣汽埃安、極氪、特斯拉等車企。
而在儲能領(lǐng)域,“長薄化是儲能電池容量大幅提升下的必然選擇。”一位業(yè)內(nèi)資深人士告訴高工儲能。
目前主流的71173方形儲能電池?zé)o法支撐大容量電池的散熱問題,傳統(tǒng)電池形態(tài)內(nèi)部的溫升較大,存在熱失控等安全隱患,業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了“大容量鐵鋰電芯燃爆指數(shù)是三元電池的兩倍”的質(zhì)疑。
而刀片電池憑借特殊的長高比(一般大于7),從源頭的形態(tài)設(shè)計上解決了大容量電池散熱不均勻、溫升高等問題,降低了安全風(fēng)險。
與配套動力系統(tǒng)相似,刀片電池在配套儲能系統(tǒng)時,更適合無模組化,更容易實現(xiàn)堆疊,進一步集成電池簇、系統(tǒng)時靈活性更好,具有降本增效的優(yōu)勢。
產(chǎn)品方面,目前有蜂巢L500 325Ah電力儲能專用電芯、海辰MIC 1130Ah長時儲能專業(yè)電芯、益佳通280Ah、314Ah短刀電池、弗迪儲能刀片電池(配套魔方儲能系統(tǒng))等。
安全設(shè)計上,不同電池廠商基于刀片電池“基底”,實現(xiàn)了進一步安全創(chuàng)新。
具體來看,蜂巢L500 325Ah電池通過“短刀+飛疊”組合,改善了傳統(tǒng)VDA電芯內(nèi)阻高、極片褶皺變形對安全的影響,實現(xiàn)了電池薄、層數(shù)少、表面積大、散熱性好,1C電流下升溫在5℃以內(nèi)。
海辰MIC 1130Ah電池則采用低粘高導(dǎo)電解液,降低液相阻抗;多元摻雜磷酸鐵鋰正極和低表面缺陷石墨負極,減少熱效應(yīng),提升熱穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;此外,該款電池實現(xiàn)了直流內(nèi)阻(DCR)降低67%,工作時電池溫升小于5℃。
益佳通280Ah、314Ah短刀電芯則采用全極耳設(shè)計,通過增加正負極極耳的橫截面積,使得電芯過流能力提升50%以上,電池倍率性能好,溫升較低,安全性得到保障。
審核編輯:劉清
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原文標題:復(fù)盤2023:儲能電池280Ah到300Ah+,備戰(zhàn)500Ah+
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