深度|岂止于大:储能电池的身材比武启示录

2023-04-21 20:00:37 来源:21世纪经济报道

21世纪经济报道记者费心懿 上海报道


(资料图片)

在今年4月初的第十一届储能国际峰会暨展览会上,亿纬储能在其展台发布了一款LF560K储能专用电芯,这款容量达到560Ah的大铁锂电池单体便可储存1.792kWh能量,即1.792度电。

公司内部将其称为“Mr Big”。

这的确是有史以来容量最大的储能电芯——是280Ah方形电芯常见尺寸的整整两倍,相当于两颗280Ah电芯横向并列放置,而这一电芯的单体重量更是达到了10.95kg。

“无论是电芯容量还是尺寸,都是史无前例的大。这很像当时晶澳推出的800W的光伏组件。”一位新能源行业观察人士向记者提到。

在2020年的光伏SNEC展上,作为光伏组件210阵营的中坚玩家,晶澳科技对外展出了功率可达800W的超大组件产品,是当时功率第一的光伏组件。晶澳科技为其取名为“蓝无霸”。

一时间,“蓝无霸”成为组件厂商中高曝光的“噱头”产品。遗憾的是,该产品最终并未得到量产。而亿纬储能的“Mr Big”则已进入量产的轨道上。

今年年初,亿纬锂能斥资108亿元在湖北荆门投建的储能“超级工厂”正式动工,年产能将达60GWh,其量产产品正是LF560K。亿纬锂能表示,该产品配套储能电站后,运营成本较常规的抽水蓄能电站更低,可满足储能市场大规模、高经济性需求,项目预计2024年年底建成投产。  

大容量低成本是市场所需

储能赛道发展新特征是逐渐独立化,储能电芯正在与动力电芯区分开,逐渐享有独立的产线和电芯工艺的升级方向。

亿纬储能的相关人士在接受21世纪经济报道记者采访时提到,从当前锂电池储能发展来看,公司认为的两大逻辑是长循环和低成本。

“储能的一个大逻辑是长循环,是其经济模型评估的基础,需实现长循环18000次,一天两次循环的情况下可用25年,与光伏同寿命。储能另一个大逻辑是低成本,就是通过技术创新和进步来实现成本快速降低,比如我们新推出的LF560K大铁锂电芯,便致力于电芯和系统成本双降;同时钠离子电池也是降本的一个技术路径,其商业化刚刚起步,随着技术成熟和产业链的完善,将在一定领域得到推广。”

天合光能董事长高纪凡在接受21世纪经济报道记者采访时也表达了类似的观点,“储能是以电化学为主体的体系,它的降本逻辑和光伏电池片的半导体降本逻辑不完全一样。电化学的储能体系,特别是锂电池,降本的逻辑即与上游成本下降有关,也与循环寿命的增加带来综合成本下降有关。”

此外,亿纬储能的相关人士还提到,公司提出“场景储能电池”的概念,根据不同应用场景,研发针对性的产品——比如南方和北方的温度差异,峰谷套利需要长循环产品,备用电源需要一直处于满电态的浮充电池,对循环要求不高;较短时间(比如10min)的备电,则需要高倍率6C放电能力。“储能产品需要根据场景做产品开发和场景验证。”上述人士强调。

当前,储能专用的大容量电芯激战正酣。越来越多国内电池厂商开始在储能电池专用产线及研发上投入,宁德时代、比亚迪、亿纬锂能、瑞浦兰钧、鹏辉能源、海辰储能、远景动力、南都电源、楚能新能源、海基新能源等在内的电池企业均发布了储能专用的电芯产品。

目前各电池厂商推出的超300Ah大容量电芯 制图:21世纪经济报道

“大先生们”抱团而来

2020年,宁德时代率先推出主打长循环寿命的280Ah电芯,揭开了储能电芯“280时代”大幕。

而之所以280Ah在后来形成了主流,是在于彼时储能电芯生产与动力电池混用产线。

正因为降本需求的驱动,280Ah大电芯成为了储能产品中的“热门爆款”。去年第四季度,储能企业“停止出货”的消息传出,次日A股市场闻风而动,板块拉涨。

挑动市场神经的主要原因是需求上扬,市面上的大容量电芯出现了阶段性短缺。

不过,当下280Ah电芯的供需关系正在发生着微妙的转变。海辰储能的一名工作人员向记者透露,该公司的280Ah电芯的产能已经陆续释放,目前的交付期一般为45天。事实上,随着产能陆续释放,280Ah电芯不再是紧俏品。多位从业人士也向记者透露出280电芯产能可能过剩的隐忧。

而在“280后时代”,围绕电芯容量和循环次数,厂商之间正在进行一场新的技术革命。

业内率先推出超过300Ah电芯的是远景动力,该公司在2021年发布了一款305Ah大容量储能专用电芯。现如今,超过300Ah电芯容量的“大先生”们不再是市场上的稀罕物。越来越多电芯厂推出了形状、工艺各异的300Ah以上容量的大电芯。

值得一提的是,有多家电芯厂商推出的超300Ah的大电芯采用了叠片工艺。例如,亿纬储能推出的LF560K大容量电芯,采用的便是叠片工艺。蜂巢智储也推出了325Ah储能专用叠片电芯;百川股份下的海基新能源推出了首款375Ah大容量储能电芯采用的是叠片式卷绕工艺;南都电源发布的305Ah的电芯采用的是四卷芯叠片工艺。

不过,亦有采用卷绕工艺生产超300Ah容量的电芯的厂商。鹏辉能源发布的320Ah的电芯便是其中之一,在电芯的升级方向上,该公司透露其采用了独家电解液设计配方和工艺,有效降低成膜内阻,并实现极耳结构仿真优化,卷芯空间利用率提升1%。

各家电芯体型碰撞

然而,若将不同厂商提供的电芯从尺寸的维度碰撞,亦有各有特色。

海辰储能近日发布的320Ah的电芯仍然沿用了其280Ah电芯的“71173”的尺寸。宁德时代、南都电源、远景动力推出的容量在280Ah至320Ah范围内的方形储能电芯的尺寸长宽高亦与该尺寸接近。

而与主流略有不同的是国轩高科的300Ah大电芯,该款电池长宽高相比主流略显“矮胖”;海基新能源推出的375Ah电芯形状更显异类,电芯的“身材”更薄。海基新能源公布的参数称,产品散热面积提升了106%,无需液冷设计,传统的强制风冷即可满足使用需求。

针对电芯尺寸和规格的不同,是否需要统一的问题,一位技术专家告诉21世纪经济报道记者,电芯尺寸的统一并不是通过呼吁得来的。例如动力系中大圆柱电池也并非一蹴而就的,之所以能形成21700和46系等电池尺寸是因为被市场所选择,通过市场竞争所形成的。

另一方面,从供应链设备配套的角度来看,储能系统集成商也在陆续对市场变化进行反馈。某储能系统集成商告诉21世纪经济报道记者,目前该公司提供的储能系统设备是按照280Ah的电芯所进行的设计,如果业主选用同尺寸的300Ah的电芯,整个系统是需要重新设计的。

逆变器玩家则更早开始布局“280后时代”的产品。例如,上能电气发布的1520V、2MW的储能逆变器,适配的正是300Ah以上的大容量的电芯。

此外,21世纪经济报道记者也注意到,多家企业推出的储能产品都提到将实现万次循环。比如海基新能源宣称产品可达10000次循环,远景动力、楚能新能源、天合储能和南都电源都推出了12000次循环寿命的储能产品。

业内人士指出,循环次数其实与估算回报周期有关——循环次数越高,相应的综合成本越低。

“万次循环的表述各家之间存在差异,电芯的循环次数与储能系统的循环次数有所不同。而当前,尽管有第三方检测机构可以对电芯进行循环性测验,但是很少有人可以做到12000次这么强的数据。或者说现在世界上没有看到有12000次循环的第三方权威的检测,更多的还是根据模型进行推测的数据。”上述人士指出。

海辰储能在其新产品的发布会上提供了一组参考数据,“320Ah电芯循环1000次后,能量保持率约为95%。结合可靠性模型预测70%EOL循环寿命预计可达1万次以上。已取得GBT36276认证。”

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