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储能大容量电芯能否标准化?

中国电力网
2024-01-29
 来源:中国能源报
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  市场上,储能大容量电芯技术更新时间越来越短、速度越来越快。电芯容量的快速升级,将给市场和业主带来哪些影响?面对种类繁多,规格不一的产品,为引导行业有序竞争,又能否推进电芯容量标准化?

▲亿纬储能发布的新一代“Mr.Big”——LF560K

  在市场需求倒逼和技术进步的共同驱动下,储能企业正围绕更低度电成本、更长循环寿命和更高的安全性能展开激烈竞争。其中,大容量电芯被认为是企业竞逐的“利器”。

  电芯大容量并非新鲜事物。2020年,宁德时代推出主打长循环寿命的280Ah电芯,逐渐替代市场原有的50Ah—100Ah(安时)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加入,且掀起了大容量竞赛热潮,朝着300Ah、305Ah、314Ah、320Ah、560Ah、1130Ah,更大、超大容量电芯方向迈进。

  《中国能源报》记者注意到,市场上,储能大容量电芯技术更新时间越来越短、速度越来越快。往往前一项技术还没有量产,又有新容量电芯产品发布。电芯容量的快速升级,将给市场和业主带来哪些影响?面对种类繁多,规格不一的产品,为引导行业有序竞争,又能否推进电芯容量标准化?

  大容量电芯激战正酣

  近年来,国内储能项目招标普遍采用280Ah容量电芯。为减少串并联电芯数量,附带减少PACK零部件,从而降低储能成本,提升电芯一致性,电池企业纷纷在电芯容量上下功夫。据《中国能源报》记者了解,几乎所有头部电芯厂家都推出了大容量电芯技术,市面上300Ah以上的产品数量超过30款。

  2023年,各大厂商在300Ah以上储能大电芯的竞速更是趋于白热化。2023年5月,瑞浦兰钧首发320Ah“问顶”储能电芯,半年后,又推出“问顶”345Ah储能电芯;8月,亿纬锂能继560Ah产品后,推出超大叠片智慧电芯“Mr.big”LF560K,电芯容量为628Ah;蜂巢能源全球首款飞叠短刀325Ah储能电芯于10月在成都基地下线,12月,又发布710Ah飞叠短刀储能电芯;海辰储能4月发布320Ah新一代电力储能专用电池,12月又发布MIC 1130Ah长时储能专用电池。

  “随着新玩家的不断涌入以及电芯产能的快速扩张,电芯环节的竞争愈发激烈,企业为了寻求差异化方案来增加竞争力,不断创新技术,推出不同容量的大电芯。”中关村储能产业技术联盟研究部高级研究经理孙佳为向《中国能源报》记者表示,大容量已成为电芯发展的必然趋势。

  据《中国能源报》记者了解,实现电芯大容量主要有两种途径,大多数厂家沿用280Ah电芯“71173”的尺寸,不断上探电芯容量,市场多数300Ah—320Ah电芯新品都沿用这一路线;另一种是突破现有尺寸,探索适合大容量储能应用场景的新规格。比如,蜂巢能源叠片短刀L500型325Ah储能专用电芯,厚度仅21MM,比当前280Ah储能电芯薄了2/3,但尺寸更长。

  中国华能清洁能源技术研究院储能技术部主任刘明义向《中国能源报》记者谈到,当前,国内储能项目招标普遍要求单体电芯容量大等于280Ah,预计2024年市场应用主流会快速切入300Ah及以上电芯产品。

  降低成本的同时也增加风险

  各家企业竞相推出大容量电芯,初衷都是降本以增强产品竞争力。比如,亿纬锂能的LF560K大电芯,相比此前的LF280K储能专用电池,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。

  继280Ah之后,未来是否会由某一规格的电芯占据市场主导地位?华北电力大学教授郑华向《中国能源报》记者分析,这取决于多方因素,电芯要在成本、经济、安全方面寻求平衡,能切实给业主带来新的“提效降本”或创造新的“价值”。而280Ah之后,大电芯带来的最大隐患是安全问题,随之而来的是各环节的安全成本与风险的激增。这也是从50Ah—100Ah电芯升级到280Ah电芯时,热管理技术由风冷为主发展到以液冷、全浸没为主的根本驱动力。

  大容量电芯并非只是简单地放大电芯容量。孙佳为进一步指出,电芯容量增大后,电池充放电过程中(在相同倍率下),电芯的发热量随之增加,热失控风险隐患增加。大电芯会导致内部及表面温度不均匀性增加,如果各电芯温度差增大,电芯之间一致性随之降低造成电芯衰减率提高,进而降低电芯的使用寿命。

  大容量电芯对厂商设计和制造能力提出更高要求。“一种商品过快更迭对企业和用户而言都不是好事。”在郑华看来,电芯大容量对提升效率、降低成本有很好的推动作用,但也给系统集成、运维环节带来新的难题。即使各个厂商电芯容量相同,其物理尺寸、形状、重量、充放电特性也存在一定差异,这也对PACK、系统集成有一定影响。

  “从电芯生产到组装集成、项目施工、产品应用,有较长的开发周期和较大的开发费用。市场一方面追求极低的度电成本,另外一方面也不太愿意切换得过快。储能是高价资产项目,若市场间隔半年就出现一代新品,对客户而言,是一件非常难堪的事情。”业内人士称,当前储能电池已经出现产能过剩倾向,若盲目投资致使原有设计产能跟不上市场电芯升级的速度,恐导致重复建设和资源浪费。

  寻求产品综合性能的均衡

  基于上述情况,能否构建电池规格标准,以标准化引领行业发展?

  在郑华看来,标准化是产业成熟的一个标志。只有标准化才能更好地降本增效,实现储能全生命周期成本与收益的最大化。但不同发展阶段,针对不同应用场景,会出现不同的标准产品,用户会根据自身需求选择适合的产品。

  “作为系统集成商,统一规格有利于提高系统兼容性,减少项目设计适配成本。作为业主,其实并不关注里面的电芯长什么样子,容量是多少,更在意的是安全和整体效益,能否算得过经济账。”刘明义坦言,电芯产业还处于发展初期,各个厂家的配方体系、制造工艺都有差异,储能电芯统一标准执行难度较大。应该交给市场选择,市场自然会推动几类容量电芯产品成为事实标准。

  对于大容量电芯的未来走向,孙佳为同样认为,电芯企业会以市场为导向,进行多种电池容量、电池尺寸、多种配方体系、多种制造工艺的电芯研发。随着技术不断推陈出新,未来储能电芯容量可能会继续增加,但尺寸会逐渐走向固定。从集成商角度来看,为保证设计方案的可持续性以及提高集成的整体效率,会逐渐要求使用的电芯尺寸规格保持统一,提升设备交付速度以及降低设备故障率。

  储能电芯不是为了大而大,一定要产品综合性能上达到均衡。孙佳为指出,目前,各厂商针对大容量电芯的开发方向和制造工艺差异较小,企业要以市场应用为导向,以创新驱动为核心,针对不同应用场景,开发差异化产品,充分挖掘企业特有的核心竞争力。

  储能产业发展日新月异,郑华提醒,电芯“大时代”正处于百花齐放的阶段,其中不乏“昙花一现”的产品,企业要审时度势、避免盲从,唯有持续为客户创造价值才是根本。

  文丨中国能源报 记者 卢奇秀



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