陽光電源PowerTitan2.0液冷儲能系統(tǒng)
儲能電芯技術(shù)正快速迭代。2020年以來，儲能市場推出主打長循環(huán)壽命的280Ah電芯，成為儲能項(xiàng)目招標(biāo)或產(chǎn)品采購的標(biāo)配，為追求更好性能，更低成本，市場電芯產(chǎn)品層出不窮。尤其近一年，20多家電芯廠商發(fā)布40余款電芯新品，并朝著更大、超大容量方向快速邁進(jìn)。
按照容量不同，市場主流應(yīng)用電芯可劃分為三代產(chǎn)品：第一代為280Ah產(chǎn)品，第二代以314Ah容量為代表。當(dāng)前，電芯廠商陸續(xù)發(fā)布500Ah乃至600Ah以上的第三代儲能電芯，規(guī)格容量“五花八門”。
“盲目增加體積和容量，是市場過度競爭的產(chǎn)物。”陽光電源(300274)光儲集團(tuán)副總裁、儲能事業(yè)部總裁徐清清認(rèn)為，儲能電芯應(yīng)該趨于標(biāo)準(zhǔn)化，625Ah電芯在安全風(fēng)險(xiǎn)、系統(tǒng)成本和產(chǎn)品質(zhì)量上能達(dá)到最優(yōu)解。
不宜盲目追求“大”，理性進(jìn)行技術(shù)迭代
電芯容量向上是儲能行業(yè)發(fā)展大勢。
徐清清指出，儲能行業(yè)正致力于去無效化成本，減少項(xiàng)目開發(fā)過程中產(chǎn)生的對形成產(chǎn)品、提升價(jià)值、促進(jìn)營銷沒有作用的成本，而電芯環(huán)節(jié)最簡單、最直接的方式就是將容量做大。
基于制造工藝、產(chǎn)線銜接等因素考慮，目前電芯廠商在大電芯上各自為戰(zhàn)，尚未出現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)格。為搶占先發(fā)優(yōu)勢，各廠商希冀從下一代電芯定義出發(fā)，在新品研發(fā)、布局上不遺余力。
“市場競爭異常激烈，很多電池廠商都很恐慌，今天出一款電芯，明天又出一款。實(shí)際上，一款電芯的研發(fā)推出有較高難度和技術(shù)含量，耗時(shí)費(fèi)力研發(fā)出來的產(chǎn)品，得確保有3至5年的生命周期，不是說推出一款產(chǎn)品一年半載，甚至還沒應(yīng)用就被淘汰了。”徐清清指出，大容量電芯沒經(jīng)過兩年以上驗(yàn)證，很難大批量投入市場應(yīng)用。基于系統(tǒng)需求和電芯性能的綜合考量，市場應(yīng)用主流近期仍將是314Ah電芯。
在徐清清看來，大容量電芯并非簡單地放大電芯容量，電芯容量增大后，電芯熱失控的能量隨之增加，對廠商設(shè)計(jì)和制造能力提出更高要求。電芯是儲能安全的基礎(chǔ)，企業(yè)務(wù)必做好技術(shù)攻關(guān)和守住安全底線，克制地迭代下一代產(chǎn)品。
“電芯大容量也并不等于高能量密度，電芯容量放大的同時(shí)，能量密度是否相應(yīng)地提升非常關(guān)鍵。”徐清清進(jìn)一步指出，儲能產(chǎn)品應(yīng)該做到與光伏產(chǎn)品同壽命，達(dá)到25年使用壽命。以前儲能系統(tǒng)可能每天最多1次充放電循環(huán)，隨著儲能參與電力現(xiàn)貨、輔助服務(wù)市場，現(xiàn)在可能有1.5次乃至2次循環(huán)，對儲能循環(huán)壽命要求更高。要降低度電成本，效率也非常重要，否則產(chǎn)品全生命周期充放電的吞吐量會(huì)大幅降低。因此，儲能電芯產(chǎn)品的長壽命、高能量密度、高效率，是一個(gè)本體不斷尋優(yōu)過程。
以客戶為中心，推動(dòng)電芯標(biāo)準(zhǔn)化
那么，理想中的下一代電芯具有哪些特征?
在全球儲能系統(tǒng)出貨量中，陽光電源連續(xù)八年位居中企第一，其不生產(chǎn)電芯，卻在整體層面有著綜合考量。徐清清表示，電芯是系統(tǒng)中重要部件，如何把開發(fā)和設(shè)計(jì)有效結(jié)合，一定要對電芯的整體規(guī)格、產(chǎn)業(yè)布局、設(shè)計(jì)性能有深厚了解，適配最優(yōu)產(chǎn)品。一方面要從上游電芯乃至原材料視角，考慮技術(shù)發(fā)展的趨勢和工藝;另一方面從客戶視角，考慮產(chǎn)品的壽命、效率、能量密度、占地面積等需求。與此同時(shí)，還要兼顧產(chǎn)品各性能標(biāo)準(zhǔn)、消防標(biāo)準(zhǔn)、海外標(biāo)準(zhǔn)的兼容，以及不同場景的應(yīng)用特點(diǎn)和物流運(yùn)輸情況。
當(dāng)前電芯廠商在產(chǎn)品尺寸和容量規(guī)格的競速已“劍拔弩張”，不僅自身面臨著技術(shù)迭代風(fēng)險(xiǎn)，也給系統(tǒng)集成、運(yùn)維環(huán)節(jié)帶來技術(shù)適配、市場適應(yīng)等難題?；诖?，徐清清認(rèn)為，儲能電芯應(yīng)該趨于標(biāo)準(zhǔn)化，包括容量、尺寸、能量密度、壽命等關(guān)鍵指標(biāo)逐漸走向統(tǒng)一，“早日結(jié)束混亂的‘規(guī)格戰(zhàn)’，在統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)下，讓大家把精力騰出來專注于技術(shù)研發(fā)，把產(chǎn)品做得更好，質(zhì)量性能更穩(wěn)定。”
“對客戶而言，其實(shí)并不關(guān)心具體使用的電芯規(guī)格和性能差異，更關(guān)注的是儲能系統(tǒng)整體表現(xiàn)。我們一直強(qiáng)調(diào)儲能不是簡單集成，而是一套系統(tǒng)產(chǎn)品。也就是說，系統(tǒng)中每個(gè)部件不能只管自己，不顧他人。所以從整體視角來看，怎么達(dá)到電芯性能最優(yōu)，要跟功率器件廠家有效適配，功率器件和電芯的開發(fā)周期都很長，集成組合方案必須站在更高的系統(tǒng)維度統(tǒng)籌考慮。過度追求電芯大容量，功率器件選型很難適配，即便電芯做出來了，落地實(shí)施也很困難。”徐清清表示，基于產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀以及對儲能產(chǎn)業(yè)未來的思考，陽光電源將第三代電芯容量鎖定為625Ah，這在適配上具有可行性，安全風(fēng)險(xiǎn)、系統(tǒng)成本和產(chǎn)品質(zhì)量也能達(dá)到最優(yōu)。
“625Ah系統(tǒng)方案在我們內(nèi)部已有超一年半的研發(fā)積淀、多輪論證，集合了市場、研發(fā)等多類投入和客戶需求判斷，所以認(rèn)定這款電芯。”徐清清稱。
從靜態(tài)走向動(dòng)態(tài)，助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)
“標(biāo)準(zhǔn)化容易帶來同質(zhì)化，但深究下來，標(biāo)準(zhǔn)化一定不等同于同質(zhì)化。同是5MWh系統(tǒng)，外觀看起來各家都一樣，但真正有價(jià)值的內(nèi)核大有不同——電芯表現(xiàn)、系統(tǒng)效率、提前預(yù)警等能力是儲能構(gòu)建長效競爭力的關(guān)鍵。”徐清清表示，未來儲能產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)要轉(zhuǎn)移到電站運(yùn)營，讓儲能在動(dòng)態(tài)交易中為用戶創(chuàng)造最大收益。
徐清清強(qiáng)調(diào)，定義儲能電芯要有系統(tǒng)觀，理念上實(shí)現(xiàn)G2C(電網(wǎng)Grid到電芯Cell)，在能量上實(shí)現(xiàn)C2G。應(yīng)從電網(wǎng)和應(yīng)用場景出發(fā)，從系統(tǒng)需求倒推電芯的最優(yōu)解。
儲能具有調(diào)峰調(diào)頻、備用電源、黑啟動(dòng)等多重價(jià)值，對電源、電網(wǎng)和用戶都有利，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐。徐清清認(rèn)為，回歸儲能價(jià)值的底層邏輯，2023年之前的儲能系統(tǒng)是靜態(tài)的，考驗(yàn)產(chǎn)品硬件能力：系統(tǒng)架構(gòu)上，保證電芯和系統(tǒng)的匹配;結(jié)構(gòu)體系方面，20尺集裝箱和戶外柜，充分發(fā)揮各自優(yōu)勢;散熱溫控體系方面，好的溫控可以節(jié)省40%輔助供電;通訊架構(gòu)系統(tǒng)方面，保障內(nèi)部BMS等可靠運(yùn)行。
2023年之后的儲能系統(tǒng)將是動(dòng)態(tài)的，面對高比例可再生能源接入，高比例電力電子設(shè)備接入，高比例的特高壓輸電，儲能要做柔性的關(guān)鍵支撐，主動(dòng)支撐電網(wǎng)電壓、快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度。
在徐清清看來，儲能系統(tǒng)涵蓋電力電子、電化學(xué)、電網(wǎng)支撐等多技術(shù)領(lǐng)域，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)部的充放電管理、溫度控制、安全管理等綜合調(diào)控的同時(shí)，還需要高效響應(yīng)外部電網(wǎng)調(diào)度。在最大化發(fā)揮儲能電站價(jià)值的背后，要有過硬的系統(tǒng)能力。
面向未來儲能“動(dòng)”態(tài)發(fā)展，應(yīng)對新能源發(fā)電不確定性強(qiáng)、現(xiàn)有變流器無法提供主動(dòng)支撐、極端天氣頻發(fā)等影響電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行問題，陽光電源提出“干細(xì)胞電網(wǎng)技術(shù)架構(gòu)”，虛擬同步控制技術(shù)，儲能系統(tǒng)可以模擬同步發(fā)電機(jī)特性，在正常運(yùn)行時(shí)表現(xiàn)為低阻抗電壓源，提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性?；谌螂娋W(wǎng)發(fā)展不均衡現(xiàn)狀，陽光電源推出“定制化”電網(wǎng)技術(shù)解決方案，因網(wǎng)制宜、一網(wǎng)一策，助力新型電力系統(tǒng)全場景穩(wěn)定運(yùn)行。
來源： 中國能源報(bào) 作者：盧奇秀
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