儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由儲(chǔ)能電池Pack、儲(chǔ)能逆變器(PCS)、能量管理系統(tǒng)(EMS)、電池管理系統(tǒng)(BMS)等構(gòu)成,其中儲(chǔ)能電池Pack是最主要的部分,占整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)成本的60%。
儲(chǔ)能電池Pack由電芯組成,電芯是電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵器件,很大程度上決定了儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全、效率和成本。
隨著市場(chǎng)的成熟,儲(chǔ)能系統(tǒng)在用戶側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、電源側(cè)等各類場(chǎng)景的應(yīng)用不斷深化,儲(chǔ)能電芯也日漸走向?qū)I(yè)化深水區(qū)——即圍繞更低度電成本、更長(zhǎng)循環(huán)壽命、更高安全性能,電芯的設(shè)計(jì)研發(fā)、工藝選擇和制造路徑,都更加專屬化,與動(dòng)力電池的差異越發(fā)明顯。
目前,儲(chǔ)能電池主要以磷酸鐵鋰電池為主。按照外形分類,儲(chǔ)能電芯主要分為方形、圓柱和軟包電池三類;按容量劃分,主要有50Ah、100Ah、150Ah、200Ah、280Ah等型號(hào)。
其中,50Ah和100Ah主要用于戶用儲(chǔ)能、通信儲(chǔ)能、小型工商業(yè)儲(chǔ)能等。電芯單體容量層面,方形為50Ah-100Ah為主,軟包為30Ah-80Ah,大圓柱為10Ah-50Ah。較小的單體電芯容量,可提高電池適配性,豐富模組形態(tài)、帶電量更多樣。
150Ah、200Ah、280Ah、280Ah以上型號(hào)等主要是大容量方形電芯,用于大型儲(chǔ)能,包括大型工商業(yè)儲(chǔ)能、新能源電站、電網(wǎng)等場(chǎng)景。
戶儲(chǔ)電芯趨勢(shì):圓柱成重要方向
目前,在戶用儲(chǔ)能領(lǐng)域、電芯仍然以50Ah、100Ah方形鋁殼電池為主。但是,大圓柱電池成為戶用儲(chǔ)能電芯重要的方向。
首先,大圓柱電池生產(chǎn)效率高,可以顯著降低生產(chǎn)成本。圓柱電池是最早商業(yè)化的鋰電池,生產(chǎn)工藝成熟,裝配效率高于方形和軟包電池。
第二,圓柱可以降低熱失控風(fēng)險(xiǎn),提高安全性。大圓柱電芯,其弧形表面一定程度上限制電池之間熱傳遞,即使在充分接觸的情況下仍存在較大間隙,解決了方形、軟包電芯的側(cè)面?zhèn)鳠釂?wèn)題。
第三,更小的單體電芯容量,提高了電池適配性,模組形態(tài)、帶電量更加多樣,可以匹配不同帶電量的戶儲(chǔ)及便攜儲(chǔ)能系統(tǒng)。
第四,更小的單體電芯容量,適用于戶儲(chǔ)高壓系統(tǒng)。當(dāng)前,戶用儲(chǔ)能市場(chǎng)仍主要在海外。歐洲戶儲(chǔ)市場(chǎng),尤其是北歐+德語(yǔ)區(qū),正在經(jīng)歷低壓向高壓系統(tǒng)的產(chǎn)品迭代,提高電壓平臺(tái)以求降低電流,最終降低系統(tǒng)發(fā)熱量,提高放電效率。電壓平臺(tái)升高,若要保證總的儲(chǔ)能系統(tǒng)容量不變,則電芯需要更小的容量。低壓平臺(tái)的儲(chǔ)能電芯多為100Ah,而高壓平臺(tái)逐漸向50Ah過(guò)渡。
電芯單體容量更小,意味著需要串聯(lián)更多的電芯,對(duì)電池廠商電芯產(chǎn)品的一致性和穩(wěn)定性提出更高要求。
大儲(chǔ)電芯趨勢(shì):“大”行其道
目前,大型儲(chǔ)能電芯的一個(gè)突出趨勢(shì)是朝著大容量方向發(fā)展。包括寧德時(shí)代、億緯鋰能、鵬輝能源、遠(yuǎn)景動(dòng)力、瑞浦蘭鈞等在內(nèi)的頭部廠商,均在積極推出大容量、長(zhǎng)循環(huán)電芯。
儲(chǔ)能電站規(guī)模越來(lái)越大,大電芯在電力儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)明顯:首先是大電芯更容易獲得高體積能量密度;其次是Pack端零部件使用量減少,有利于降低成本;三是集成領(lǐng)域裝配工藝簡(jiǎn)化。
目前,280Ah是大電芯的主流產(chǎn)品。該型號(hào)最早由寧德時(shí)代于2020年推出。得益于其在儲(chǔ)能市場(chǎng)的龍頭地位,下游系統(tǒng)集成商形成了以280Ah為標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)方案。為了撬動(dòng)或拓展市場(chǎng),其他廠電池商紛紛跟進(jìn)280Ah。
但是,近兩年來(lái),各大廠商陸續(xù)推出更高容量的產(chǎn)品,大有趕超280Ah的勢(shì)頭。如億緯鋰能推出560Ah儲(chǔ)能專用電池,遠(yuǎn)景動(dòng)力推出305Ah電芯,瑞浦蘭鈞發(fā)布320Ah儲(chǔ)能電芯,?;履茉赐瞥?75Ah電芯等。
有業(yè)內(nèi)人士指出,廠商推出更大容量的電芯,是一種重要的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)策略,就像光伏尺寸之爭(zhēng),以及風(fēng)機(jī)的大型化趨勢(shì)。
但是,大容量電芯也面臨著挑戰(zhàn)。首先是電芯體積和容量增大,導(dǎo)致電芯自身散熱性能變差;其次是大電芯生產(chǎn)效率偏低,遠(yuǎn)不如50Ah、100Ah的生產(chǎn)效率高。
原標(biāo)題:一文了解鋰電池儲(chǔ)能電芯及其發(fā)展趨勢(shì)