隨著可再生能源滲透率的提高,大規(guī)模、高比例接入電網(wǎng),讓電力系統(tǒng)越來越難以滿足實時平衡,同時也讓儲能變得越來越重要。
儲能的本質(zhì)是平移波動、解決消納、讓能量更可控。大規(guī)模儲能的使用既能平滑不穩(wěn)定的風(fēng)電、光伏發(fā)電,促進(jìn)新能源消納,又能配合常規(guī)火電、核電等電源,為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供調(diào)峰調(diào)頻等輔助服務(wù),提高電力系統(tǒng)的靈活性。
2021年至今,全國600多項儲能相關(guān)政策出臺,為儲能規(guī)?;l(fā)展奠定基礎(chǔ)。根據(jù)全國各省十四五能源規(guī)劃統(tǒng)計,截止目前共有青海、山西等16個省市明確提出儲能規(guī)劃,到2025年新型儲能裝機(jī)共計57.8GW。同時,幾乎所有省份均對新能源電源側(cè)配儲進(jìn)行強(qiáng)制要求。
受利好政策推動,儲能系統(tǒng)需求大增,從今年開始,儲能設(shè)備制造產(chǎn)業(yè)變得異?;馃?。除大型發(fā)電集團(tuán)、電網(wǎng)企業(yè)、新能源設(shè)備制造商積極布局外,其他行業(yè)企業(yè)也在爭相跨界 —— 據(jù)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù),2022年至今儲能電池及材料領(lǐng)域的投融資事件多達(dá)120余起,投融資規(guī)模高達(dá)千億元,有20多家上市公司跨界投資。
盡管儲能未來擁有巨大的增量空間,但滾滾而來的各路資本想要在儲能領(lǐng)域占據(jù)一席之地也并不容易。越來越多的入局者必會造成激烈的競爭環(huán)境,從而引發(fā)加速淘汰。構(gòu)建全棧技術(shù)能力,尤其是儲能專用電芯的開發(fā)制造能力將成為儲能企業(yè)殺出重圍的關(guān)鍵。企業(yè)只有圍繞儲能安全、性能、質(zhì)量、性價比等核心需求進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、快速迭代,才能保證企業(yè)發(fā)展基業(yè)長青。
打造以安全為底線的儲能專用電芯
安全是儲能發(fā)展的底線,近年來備受行業(yè)關(guān)注。據(jù)不完全統(tǒng)計,近5年來全球發(fā)生儲能安全事故80余起,2021年以來就已發(fā)生20起。在剛剛過去的兩周內(nèi),韓國和中國先后發(fā)生了兩起儲能著火事故。
儲能安全是一項系統(tǒng)性工程,需要從電芯、結(jié)構(gòu)、溫控、消防、BMS等多個方面統(tǒng)籌規(guī)劃,進(jìn)行定制化設(shè)計,才能滿足儲能場景需求。
如果說動力電池是新能源汽車的心臟, 那毫無疑問儲能電池也是儲能系統(tǒng)的心臟。電池的電化學(xué)材料對儲能安全起到關(guān)鍵性作用。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授、歐盟科學(xué)院院士孫金華認(rèn)為,研發(fā)使用難燃、不燃的電池材料,是構(gòu)建本體安全電池體系是第一道防線。
作為行業(yè)標(biāo)桿的遠(yuǎn)景動力早在2019年就推出了首款儲能專用電芯。這家公司前身是日產(chǎn)汽車旗下的動力電池企業(yè)AESC,在2019年由遠(yuǎn)景完成收購并成立遠(yuǎn)景動力。收購至今,遠(yuǎn)景動力已經(jīng)拿下奔馳、寶馬、日產(chǎn)、雷諾、本田等國際頭部車廠,在全球擁有超過4000件核心專利。
在產(chǎn)品開發(fā)上,遠(yuǎn)景動力承繼AESC在電池研發(fā)設(shè)計上的安全理念和材料領(lǐng)域的數(shù)據(jù)積累,對電池安全進(jìn)行系統(tǒng)化設(shè)計,率先推出305Ah儲能專用電芯產(chǎn)品并實現(xiàn)量產(chǎn),引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展。
在電芯材料上,遠(yuǎn)景動力采用燃點(diǎn)更高、安全性更好的磷酸鐵鋰技術(shù),并通過正負(fù)極的特殊化降低電芯在使用過程中的副反應(yīng)。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上,遠(yuǎn)景采用自主知識產(chǎn)權(quán)的一體注塑結(jié)構(gòu)蓋板,結(jié)構(gòu)高度精簡,過流能力強(qiáng),確保全生命周期結(jié)構(gòu)性能穩(wěn)定。此外,產(chǎn)品通過200多項安全測試驗證,包括熱失控、針刺、擠壓、跌落等測試內(nèi)容,并獲得中美日的權(quán)威認(rèn)證。
目前,遠(yuǎn)景動力已經(jīng)獲得IEC62619 UL9540a等一系列國內(nèi)認(rèn)證,其中,遠(yuǎn)景動力還獲得日本JIS C8715-2認(rèn)證的所有安全要求。據(jù)悉,JIS是日本儲能市場準(zhǔn)入的必備條件, 需要經(jīng)過日本官方審核,全球只有5家公司獲得該認(rèn)證,遠(yuǎn)景是其中之一。
在制造上,遠(yuǎn)景動力延續(xù)了車企的工藝控制理念,以車規(guī)級標(biāo)準(zhǔn)打造儲能專用電芯產(chǎn)線,來保證儲能電芯的極致安全和優(yōu)異品質(zhì)。
同時為了確保對電芯制造過程的精確管控,遠(yuǎn)景動力把數(shù)字化、智能化滲透到了每一個環(huán)節(jié)。生產(chǎn)過程中實時監(jiān)控每個環(huán)節(jié)的關(guān)鍵參數(shù),如電池關(guān)鍵工序的涂布、激光模切、高溫化成、分容等環(huán)節(jié),一旦產(chǎn)品品質(zhì)出現(xiàn)問題,設(shè)備會第一時間報警,同時把有問題的電芯直接篩選處理。
遠(yuǎn)景動力中國區(qū)制造中心負(fù)責(zé)人張陽介紹到,遠(yuǎn)景動力在生產(chǎn)線上使用的SPC系統(tǒng)(Statistical Process Control,統(tǒng)計過程控制,能對生產(chǎn)過程進(jìn)行分析反饋并解決的系統(tǒng)工具)不同于行業(yè),“我們SPC系統(tǒng)不僅可以實現(xiàn)對電芯生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)控,包括異物管控、電能電壓監(jiān)控等,一旦數(shù)據(jù)波動較大,系統(tǒng)還會直接發(fā)送報警到質(zhì)量經(jīng)理、質(zhì)量總監(jiān)等關(guān)鍵負(fù)責(zé)人的手機(jī)上,確保問題第一時間能被處理”。
繼承遠(yuǎn)景動力15年在汽車行業(yè)的先進(jìn)生產(chǎn)制造經(jīng)驗,張陽表示,“我們的質(zhì)量管控相比同行要求更嚴(yán)苛一點(diǎn),以異物管控為例,電極段我們做到了萬級管控,其它環(huán)節(jié)按照10萬級甚至更高級別的要求進(jìn)行管控。”
遠(yuǎn)景動力的數(shù)字化系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)生產(chǎn)精確管控,還能大幅提高生產(chǎn)效率。如借鑒汽車行業(yè)的精細(xì)過程管理和效率管理工具-數(shù)據(jù)決策系統(tǒng),大幅提升設(shè)備綜合效率(OEE)。
標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)?;圃?,持續(xù)降本增效
在儲能系統(tǒng)中,電芯作為核心,是整體成本最高的部分,占比接近7成,電芯的成本優(yōu)化至關(guān)重要。
遠(yuǎn)景動力降低電芯成本的措施是標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局。
遠(yuǎn)景動力延承了遠(yuǎn)景在風(fēng)機(jī)制造過程中沉淀的CBB模式,可以將生產(chǎn)工藝快速復(fù)制,提升效率降低成本。所謂CBB模式,就是把產(chǎn)品工藝變成一個模塊化的設(shè)計,再變成標(biāo)準(zhǔn)化。細(xì)分到電極涂布段、輥壓段、卷繞段等各個工序,通過全面細(xì)致的深入研究進(jìn)行沉淀。
當(dāng)產(chǎn)線的成熟化程度逐步提高之后,高自動化程度可以大幅精簡人力,節(jié)約成本。
遠(yuǎn)景動力降本增效的另一個措施是通過優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局,形成規(guī)?;?。目前遠(yuǎn)景動力鄂爾多斯電池工廠位于鄂爾多斯零碳產(chǎn)業(yè)園內(nèi)。產(chǎn)業(yè)園內(nèi),遠(yuǎn)景構(gòu)建了一個相對獨(dú)立的零碳能源系統(tǒng),不僅可以降低能源成本,吸引電芯上游材料企業(yè)落地產(chǎn)能,通過產(chǎn)業(yè)集群,還能形成電池產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài),降低物流成本,并提升供應(yīng)鏈可靠性。
遠(yuǎn)景通過在鄂爾多斯工廠的實踐,將形成全球化的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),形成可復(fù)制粘貼、可執(zhí)行的生產(chǎn)制造系統(tǒng)。相比國內(nèi)其它的電池廠,遠(yuǎn)景動力在日本、美國、英國都有超過十年的工廠運(yùn)營經(jīng)驗,海外加速布局的優(yōu)勢十分明顯。
全棧技術(shù)能力
——提升安全,適應(yīng)場景,滿足交易
電池電芯對儲能系統(tǒng)的安全至關(guān)重要,但不是儲能安全的全部。圍繞儲能安全,從電芯到整個儲能系統(tǒng),以及后端的運(yùn)維管理,每一個環(huán)節(jié)都需要確保安全,避免短板引發(fā)事故。
為確保儲能每一個環(huán)節(jié)都安全可控,越來越多的儲能廠商正在擴(kuò)展儲能自研、自產(chǎn)鏈條,從最終的系統(tǒng)集成出發(fā),不斷向上游拓展,直至到最初的電芯,來確保儲能系統(tǒng)的安全。
依托遠(yuǎn)景能源在可再生能源領(lǐng)域的領(lǐng)先優(yōu)勢、遠(yuǎn)景動力在電池開發(fā)制造的豐富經(jīng)驗、遠(yuǎn)景智能在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù),遠(yuǎn)景成為行業(yè)首個提出構(gòu)建儲能全棧技術(shù)能力路線的企業(yè),即電芯、BMS、PCS、EMS等儲能系統(tǒng)主要部件全部自主研發(fā)生產(chǎn)。
構(gòu)建儲能核心部件的全棧技術(shù)和生產(chǎn)能力,讓遠(yuǎn)景能夠從包括電芯材料配方、電芯設(shè)計、電氣安全設(shè)計、BMS設(shè)計、消防管網(wǎng)設(shè)計在內(nèi)的整個儲能產(chǎn)品鏈條各個技術(shù)環(huán)節(jié)嚴(yán)格控制安全風(fēng)險。
遠(yuǎn)景智慧儲能產(chǎn)品已交付 150 多個場景,實際運(yùn)行超過 200 萬小時,至今未發(fā)生一起重大安全事故。
同時,擁有全棧技術(shù)能力也讓遠(yuǎn)景可以在技術(shù)創(chuàng)新上更為主動。如在電芯環(huán)節(jié),遠(yuǎn)景動力近年來在儲能電芯更高電壓、更大電流等方面均走在業(yè)內(nèi)前列,并借鑒車載電池技術(shù),率先推出液冷儲能系統(tǒng),很快成為業(yè)內(nèi)主流。2021年也是遠(yuǎn)景推出液冷儲能系統(tǒng)的第一個完整市場年度,取得了不俗的成績。
液冷儲能產(chǎn)品基于遠(yuǎn)景成熟的集裝箱儲能方案,對系統(tǒng)設(shè)計理念、消防安全和安裝運(yùn)輸進(jìn)行全新升級。為適應(yīng)中國地理多樣性和滿足不同場景儲能需求,產(chǎn)品采取模塊化戶外柜設(shè)計,并可靈活調(diào)整系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以適應(yīng)集中式和分布式儲能應(yīng)用,匹配發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)場景,可應(yīng)對高溫與嚴(yán)寒、高濕度、鹽霧等嚴(yán)苛環(huán)境條件。
不僅如此,遠(yuǎn)景目前是國內(nèi)唯一獲得國際隔熱防火最高標(biāo)準(zhǔn)EI120設(shè)計要求的儲能企業(yè)。該標(biāo)準(zhǔn)要求系統(tǒng)容器內(nèi)起火后120分鐘內(nèi)柜體不漏火,且外部溫升不超過180K,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于國內(nèi)外行業(yè)平均水平。
除了保證安全質(zhì)量,滿足技術(shù)創(chuàng)新外,發(fā)展全棧技術(shù)能力對產(chǎn)品供應(yīng)和成本優(yōu)化也有強(qiáng)大助力。尤其面對當(dāng)前電芯供應(yīng)緊張的局面,遠(yuǎn)景自身擁有電芯生產(chǎn)能力可以確保儲能系統(tǒng)產(chǎn)品的供應(yīng)穩(wěn)定。
未來,隨著儲能電站獨(dú)立商業(yè)化運(yùn)行的推進(jìn),場站對于儲能專用電芯提出越來越多的需求,例如滿足高頻充放電,承擔(dān)電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、備用、需求響應(yīng)等多種需求;滿足更長的循環(huán)壽命,提升儲能全生命周期收益。這都需要儲能廠家從系統(tǒng)角度思考電芯的開發(fā)方向,以車規(guī)級品質(zhì)打造電芯產(chǎn)品,只有高質(zhì)量滿足用戶需求的產(chǎn)品才能長盛不衰。
原標(biāo)題:儲能市場逐鹿時刻:打造儲能專用電芯產(chǎn)品力是關(guān)鍵