今年上半年迎來“300Ah+”儲能電芯的高潮。彼時,寧德時代并未急切披露涉足300Ah+儲能電芯的跡象。
然而在最近,繼6月14-16日亮相于國際電池儲能技術(shù)博覽會 (EES Europe)的搭載的306Ah儲能電芯的EnerC Plus,寧德時代再次密集官宣搭載314Ah儲能電芯的EnerD量產(chǎn)交付。
寧德時代官方解釋,此次最新產(chǎn)品的量產(chǎn)交付,是其又一次通過技術(shù)創(chuàng)新,引領儲能系統(tǒng)的發(fā)展,為能源儲存領域帶來新的突破。
寧德時代314Ah電芯催化“300Ah+ “趨勢
據(jù)悉,寧德時代EnerD系列產(chǎn)品采用了其儲能專用314Ah電芯,并配備CTP液冷3.0高效成組技術(shù),優(yōu)化電芯的成組結(jié)構(gòu)和導電連接結(jié)構(gòu),同時在設計和制造過程采用更加模塊化和標準化的設計,實現(xiàn)20尺單艙電量從3.354MWh提升到了5.0MWh,相比于上一代產(chǎn)品,全新EnerD系列液冷儲能預制艙的占地面積節(jié)約20%以上,施工工程量減少15%,調(diào)試運維成本下降10%,并且在能量密度和性能方面也得到顯著提升。
EnerD系列產(chǎn)品采用了行業(yè)首創(chuàng)的BMS熱失控報警與消防系統(tǒng)聯(lián)動技術(shù),精簡了消防系統(tǒng)整體架構(gòu),解決了傳統(tǒng)電池包多探測器、多電池閥消防方案帶來的可靠性差、成本高問題。截至目前,寧德時代的電芯、電箱、電池簇均已取得GB/T36276權(quán)威認證。
在歷時一年的開發(fā)及測試驗證中,EnerD系列產(chǎn)品經(jīng)過電芯80+項、電池模塊30+項、集裝箱層級50+項的安全測試。
測試結(jié)果顯示,EnerD系列產(chǎn)品具備更強悍的環(huán)境適應能力,可在高海拔、高寒地區(qū)實現(xiàn)設備的正常運行——在4000m海拔內(nèi)EnerD系列產(chǎn)品依然能保持額定功率輸出,最高可在5000m海拔的區(qū)域,-40℃的低溫環(huán)境下實現(xiàn)正常運行,產(chǎn)品性能領先全行業(yè)。
此外,為靈活適應儲能多種應用場景,EnerD系列產(chǎn)品還具備多種PCS路線與構(gòu)網(wǎng)型儲能項目的適配性,可滿足新型電力系統(tǒng)的多樣化需求。
目前,基于儲能不同應用場景,寧德時代已針對性推出了多款具備高充放電效率、長壽命、高集成和高安全特點的儲能電池系統(tǒng)解決方案。
除了寧德時代,市面上實現(xiàn)量產(chǎn)的300Ah及以上容量的儲能電芯,主要有國軒高科300Ah等,且已經(jīng)在海內(nèi)外項目運用。
另一家300+儲能電芯企業(yè)量產(chǎn)企業(yè)則是國軒高科。自2014年開始布局儲能業(yè)務以來,國軒高科近年來加速競逐儲能賽道,多線布局海內(nèi)外儲能市場。國軒高科針對儲能賽道開發(fā)了300Ah專用電芯,加速儲能市場競速。 國軒高科2022上半年業(yè)績報告顯示,其儲能電池業(yè)務已占整體營收的14.8%。
據(jù)不完全統(tǒng)計,已經(jīng)有寧德時代306Ah、314Ah;海辰儲能300Ah、320Ah;天合儲能 306Ah;瑞浦蘭鈞320Ah;蘭鈞新能源 314Ah ;鵬輝能源320Ah;蜂巢能源 325Ah;遠東電池 305Ah;蘭鈞新能源 314Ah;中創(chuàng)新航305Ah、314Ah;國軒高科300Ah;贛鋒鋰電 314Ah;楚能新能源 306Ah、314Ah、320Ah;昆宇電源305Ah、升級版305Ah;億緯鋰能560Ah;雄韜股份580Ah;欣旺達314Ah;雙登集團315Ah;?;履茉?75Ah;南都電源 305Ah;春蘭電池310Ah等近20家電芯廠、超25款300Ah及以上容量電池問世。
截至2022年底280Ah產(chǎn)品在國內(nèi)電力儲能項目滲透率已達80%以上。2023年下半年開始,大部分企業(yè)將實現(xiàn)300Ah+大容量電芯量產(chǎn)交付。比如瑞浦蘭鈞宣布Q3將量產(chǎn)其320Ah問頂電池。
300Ah+大容量電芯倒逼安全升維
值得注意的是,中國科學院院士歐陽明高在今年上半年某會議上提及“300Ah+”磷酸鐵鋰儲能電芯在本征安全方面,實際是比較危險的。
歐陽明高院士指出,一般認為磷酸鐵鋰電池是比較安全的,指的是小容量磷酸鐵鋰電池。但是大容量電池像320Ah電池,內(nèi)部溫度可以超過800度,超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。
“300Ah+”儲能電芯的安全性難題正在倒逼電芯企業(yè)加速進行安全升級。寧德時代從電芯本征安全、電氣安全、熱安全、消防安全四個層級,整體提升EnerD系列產(chǎn)品的安全。
寧德時代總工程師許金梅表示,儲能系統(tǒng)存在子系統(tǒng)多、應用場景新、客戶明確需求少、開發(fā)周期短、測試驗證少、過程無場站級系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等特點,對電池的應用和系統(tǒng)設計提出了更高安全要求。
然而,對標汽車產(chǎn)品V模型開發(fā)流程,儲能產(chǎn)品開發(fā)各環(huán)節(jié)普遍存在不完善,如:系統(tǒng)設計、測試驗證、大規(guī)模制造、運輸安裝、運行使用等。因此,寧德時代從開發(fā)全流程全面提升儲能產(chǎn)品安全。
在設計環(huán)節(jié),寧德時代依據(jù)“V”模型,通過QFD展開,針對儲能電池系統(tǒng)及子系統(tǒng)的全生命周期場景進行分析,并針對安全場景進行失效模式分析、安全防護設,如高壓絕緣、冷凝水、熱擴散、電熱耦合等。
在測試環(huán)節(jié),寧德時代300+產(chǎn)品測試驗證項目,從多級、多維、標準等幾個方面加強測試。多級指的是從材料、電芯、模組、BMS、電池系統(tǒng)等展開測試驗證;而多 維指的是從機械、電性能、安全和可靠性等展開驗證、測試;而寧德時代300+產(chǎn)品均獲得GB/T、ISO、IEC、UN、UL等標準。儲能系統(tǒng)經(jīng)過了電芯到電箱到電池簇再到集裝箱等多等層級的測試, 更進一步的是跟PCS和EMS的聯(lián)調(diào)。
在許金梅看來,電芯單體缺陷率DPPm到DPPb的變化,1DPPm相當于1.1次失效/GWh;1DPPb相當于1.1次失效/TWh。那么,在大規(guī)模制造環(huán)節(jié),寧德時代實現(xiàn)產(chǎn)線可進化、品質(zhì)大提升、數(shù)據(jù)全追溯。
而在運輸調(diào)試環(huán)節(jié),寧德時代的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安全通常會對振動、沖擊、地震、颶風等進行結(jié)構(gòu)安全仿真,集裝箱框架進行船級社測試驗證;常見振動沖擊工況,通過不同道路路譜采集轉(zhuǎn)化圖譜,輸入仿真驗證結(jié)構(gòu)強度。
在使用環(huán)節(jié),寧德時代儲能電池系統(tǒng)的電壓1500V,系統(tǒng)的IP防護設計及防冷凝水,老化等顯得極為重要。其中防冷凝水設計覆蓋全流程,多級治理,可實現(xiàn)“一站一策略” 。
寧德時代基于上述“安全策略”,率先實現(xiàn)了300Ah+儲能電芯的量產(chǎn)交付。但“300Ah+”大容量電芯的安全問題,仍是其他二三線品牌急需解決的難題。
未來誰能夠快速獲得300Ah+儲能電芯的“安全秘鑰”,將快速成為此賽道佼佼者。
300Ah+行業(yè)“共同步伐”背后
時至今日,中國儲能電池企業(yè)已經(jīng)幾乎集體性走向了 “300Ah+”布局。但基于“300Ah+”的發(fā)展趨勢,其實早有“端倪”。
早在2022年,美國本土堅守磷酸鐵鋰技術(shù)路線的系統(tǒng)集成商POWIN曾在當年高工儲能年會上公布了其尋找電池供應商的條件:第一,POWIN對電芯容量要求大致為280Ah-310Ah,電芯尺寸不變,采用方形卷繞鋁殼。對電芯的供應商要求,質(zhì)量要求擺在第一位,希望電芯和模組能夠同步提供。第二,考慮成本、供應量,還有公司資金和電池資質(zhì)等必須達到POWIN要求。第三,POWIN愿與供應商一同成長,共同開發(fā)美國市場。
POWIN2022年發(fā)布的電池供應商要求來看,其關注首要是電池質(zhì)量,其次是電池成本、產(chǎn)能等,并開始接觸300Ah+儲能電芯。
一定程度上來說,未來儲能電芯領域仍是基于質(zhì)量之爭。而對于300Ah+電芯來說,需要通過不斷技術(shù)革新加速解決歐陽明高院士指出的熱失控過程中的幾個難點,形成質(zhì)量過硬的儲能電芯。
所以,儲能領域應該關注如何解決難點本身,如何提升解決熱失控等核心問題。
天合儲能的儲能產(chǎn)品研究院院長楊凱博士表示,儲能電芯安全爭鋒的焦點仍是大電芯高溫問題,但從未來的市場需求來看,大電芯仍會是主流。歐陽院士提的很有道理,但仍要基于前提條件,整個系統(tǒng)要怎樣去解決熱失控、散熱問題。
“儲能電芯做大是一個趨勢,但儲能電芯容量是不是越大越好,首先要保證產(chǎn)品生產(chǎn)的高效率與低成本。”遠景動力鐵鋰電芯開發(fā)總監(jiān)徐永剛曾對外表示,制造儲能電芯,要綜合考慮制造成本、生產(chǎn)效率和制造能力等多個因素,“電芯越大,安全、良率、成本會有影響,容量做大,要兼顧全生命周期成本、安全、循環(huán)、系統(tǒng)兼容性等去‘定義’儲能專用電芯。”
對300Ah及以上容量儲能電池廠商來說,技術(shù)進步才是產(chǎn)業(yè)繁榮之本。高工產(chǎn)業(yè)研究院(GGII)據(jù)此預測,針對儲能電池散熱性方面的重視,可能會迎來較好散熱性的疊片工藝的加快滲透。
如今,以寧德時代量產(chǎn)為標志,電芯企業(yè)“300Ah+”量產(chǎn)已呈現(xiàn)快速上馬之勢。高工儲能亦認為,300+儲能電芯的滲透率將會在高安全的基礎上快速上升。
原標題:寧德時代314Ah電芯量產(chǎn)看儲能大電芯走勢