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技術(shù)升級(jí),生生不息。

2020年,1500V絕對(duì)是儲(chǔ)能行業(yè)最熱門的話題之一。

年初,陽光電源宣布將其在海外征戰(zhàn)多年的1500V儲(chǔ)能技術(shù)向國內(nèi)移植;在下半年的各大展會(huì)上,頭部逆變器企業(yè)均展出了1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案。高電壓因其在光伏行業(yè)“降本增效”顯著,因此也成為不少儲(chǔ)能企業(yè)紛紛布局的技術(shù)方向。

1500V旋風(fēng)從光伏刮向儲(chǔ)能行業(yè)的同時(shí),也裹挾著爭議。支持者認(rèn)為,1000V系統(tǒng)成本和發(fā)電效率難以滿足大型儲(chǔ)能電站和大容量發(fā)電設(shè)備的需求,因此開發(fā)1500V相關(guān)儲(chǔ)能產(chǎn)品已經(jīng)是一種趨勢。反對(duì)者認(rèn)為,1500V高電壓會(huì)影響電池的一致性,安全隱患突出,方案并不成熟,且在降本效果上也未必像光伏行業(yè)那樣明顯。

1500V到底是大勢所趨還是技術(shù)炒作下的曇花一現(xiàn)?為此,“儲(chǔ)能100人”近日對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈上下游20多家領(lǐng)軍企業(yè)的意見進(jìn)行收集。事實(shí)上,從調(diào)研結(jié)果來看,包括陽光電源、晶科、寧德時(shí)代等大部分領(lǐng)軍企業(yè)已形成共識(shí),認(rèn)可1500V是未來發(fā)展的方向。背后的驅(qū)動(dòng)因素在于,高電壓系統(tǒng)有三方面的優(yōu)勢:一是與1500V光伏系統(tǒng)相呼應(yīng);二是系統(tǒng)能量密度和能源轉(zhuǎn)換效率會(huì)大幅提高;三是系統(tǒng)集成成本、集裝箱、線損、占地和施工成本會(huì)大幅減少。

與此同時(shí),1500V系統(tǒng)存在的問題和挑戰(zhàn)也不小:系統(tǒng)安全性、可靠性的要求更高;對(duì)零部件的技術(shù)及協(xié)作能力要求更苛刻;標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證體系不健全。在當(dāng)前的條件下,1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)是否足夠安全?尤其是短期內(nèi)是否真正可行?業(yè)內(nèi)還存在著一定的爭議。

大小電芯的安全之爭

“儲(chǔ)能100人”了解到,對(duì)于1500V,行業(yè)明顯分為樂觀派和保守派。樂觀派多數(shù)是電力電子出身,傾向于站在電力系統(tǒng)的角度來看待問題;保守派大多數(shù)對(duì)電池更為了解,認(rèn)為要將鋰電安全放在首要位置。

在國內(nèi),陽光電源是最先將1500V用于儲(chǔ)能的企業(yè)。讓陽光電源無奈的是,1500V在國外已普遍應(yīng)用,一個(gè)成熟的技術(shù)在國內(nèi)卻偏偏遭遇非議。

從目前國內(nèi)推出的1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)來看,國內(nèi)大都是基于280Ah的磷酸鐵鋰方形電池來設(shè)計(jì)的,只是各家在Pack成組上有所差異,分別采用1P10S、1P16S、1P20S不等,對(duì)應(yīng)的Pack電量為8.96KWh、14.34KWh、17.92KWh。

一位不愿具名的儲(chǔ)能企業(yè)高管對(duì)“儲(chǔ)能100人”表示,關(guān)于把儲(chǔ)能系統(tǒng)的電池單體做大還是做小,一直都有很大的爭議,二者的優(yōu)勢和劣勢都很明顯。與國內(nèi)不同,國外三星SDI和LG化學(xué)主打的三元電芯不超過120Ah,尤其是特斯拉更是將小電芯的優(yōu)勢發(fā)揮到了極致。

通常,大容量電芯散熱相對(duì)更難,儲(chǔ)能系統(tǒng)的一致性控制難度增加;小電芯在系統(tǒng)集成過程中需要串聯(lián)、并聯(lián)的時(shí)候,BMS和EMS不可能每個(gè)節(jié)點(diǎn)都去做采樣,如果每個(gè)電芯數(shù)據(jù)都采集,這樣電芯管理更復(fù)雜,集成成本很高。一般采用的是模組數(shù)據(jù)開始的三級(jí)架構(gòu),兩并四并采到的數(shù)據(jù)是這四個(gè)電池或者兩個(gè)電池?cái)?shù)據(jù),無法反映當(dāng)前的數(shù)據(jù)。

“從領(lǐng)軍企業(yè)的布局來看,現(xiàn)在儲(chǔ)能系統(tǒng)方案還是把單體電芯往大了做,寧德時(shí)代能量型電池主打280Ah,比亞迪302Ah也即將面市。”一家1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商技術(shù)負(fù)責(zé)人告訴“儲(chǔ)能100人”。

一家大型電池廠商表示,65Ah是當(dāng)前電池行業(yè)的一個(gè)基本門檻,對(duì)于許多小的電池廠家而言,產(chǎn)品線已經(jīng)定型,只能通過電池簇并聯(lián)的方式增大電流,但這個(gè)已經(jīng)不是主流路線。在他看來,大電芯的好處在于,只串不并,采購數(shù)據(jù)就是單體數(shù)據(jù),在EMS和BMS的管理上,數(shù)據(jù)的可靠性會(huì)更高,在串并聯(lián)少的情況下,系統(tǒng)穩(wěn)定性要高。

他用“高大”來概括儲(chǔ)能的發(fā)展方向,其中“高”指高壓系統(tǒng),目前1500V技術(shù)已經(jīng)成熟,具備大批量推廣的潛質(zhì);“大”指目前行業(yè)的大容量電芯,可以大幅提升儲(chǔ)能系統(tǒng)能量密度,是系統(tǒng)發(fā)展選擇的必然趨勢。

但這正是很多BMS企業(yè)擔(dān)心的地方,在他們看來,小電芯有小的優(yōu)勢,系統(tǒng)的顆粒度更小,從而降低了單個(gè)電池“木桶效應(yīng)”對(duì)電池簇乃至整體儲(chǔ)能系統(tǒng)的影響。更為關(guān)鍵的是,電池是一個(gè)復(fù)雜的體系,高電壓大電芯的商業(yè)化,需要一定的周期來驗(yàn)證,現(xiàn)在還沒有電池廠家給出相關(guān)的數(shù)據(jù)。這其中,隨著時(shí)間的推移,還將面臨一系列已經(jīng)發(fā)現(xiàn)和尚未被發(fā)現(xiàn)的問題。

陽光電源儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品中心產(chǎn)品線總監(jiān)李國宏認(rèn)為,電芯的本體是基礎(chǔ),1500V對(duì)電芯的一致性要求更高,但關(guān)系到系統(tǒng)使用壽命的儲(chǔ)能系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)也至關(guān)重要,它直接影響新能源側(cè)儲(chǔ)能的系統(tǒng)穩(wěn)定性和投資收益率。“如果電芯是50Ah,串并聯(lián)的cell也會(huì)少,用大電芯核心的技術(shù)在于Pack設(shè)計(jì),包括散熱與電芯的一致性,必須通過系統(tǒng)檢測來反復(fù)驗(yàn)證。”

李國宏介紹,與1000V系統(tǒng)相比,陽光電源采用了一些新的理念和方法來保證1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全性:BCP分支路保護(hù)、整個(gè)系統(tǒng)Cell均溫一致性、熔絲+接觸器代替斷路器、可燃?xì)怏w檢測等等安全保護(hù)設(shè)計(jì)等。

光伏派在“降本增效”上的軍備競賽

從1500V布局者的背景來看,這些企業(yè)大多都有光伏和電力電子背景,也是1500V的忠實(shí)擁躉和信徒。

在光伏行業(yè),2015年伊始,1500V電壓在國內(nèi)開始普及,如今,光伏系統(tǒng)已基本實(shí)現(xiàn)了從1000V到1500V的全部切換,全系統(tǒng)成本可以節(jié)約0.2元/Wp,在推動(dòng)光伏平價(jià)上網(wǎng)方面功不可沒,也是光伏龍頭企業(yè)洗牌的工具。

光伏的電壓升級(jí)為儲(chǔ)能在電子元器件方面打下了良好的基礎(chǔ)。2017年,陽光電源率先推出1500V儲(chǔ)能系統(tǒng),開始將高電壓技術(shù)從光伏向儲(chǔ)能移植。此后陽光電源在美國、英國、德國等海外市場投運(yùn)的大型儲(chǔ)能項(xiàng)目,80%以上均采用1500V系統(tǒng)。

2019年SNEC展會(huì)上,科華恒盛向全球展示新一代1500V 1MW/2MWh箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)、1500V 3.4MW光伏逆變升壓一體機(jī)。

進(jìn)入2020年以來,包括寧德時(shí)代、科陸、南瑞繼保、雙一力、特變電工、上能電氣等相繼發(fā)布1500V相關(guān)儲(chǔ)能產(chǎn)品,并且這種趨勢有加速的可能性。

對(duì)業(yè)主來說,唯一需要考慮的是,在安全的前提下,哪種方案更具性價(jià)比。“儲(chǔ)能100人”獲悉,包括國家電投、華能在內(nèi)的發(fā)電央企已經(jīng)在論證驗(yàn)證1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)的可行性,2018年,黃河水電在儲(chǔ)能實(shí)證基地已經(jīng)將1500V儲(chǔ)能系統(tǒng)作為重點(diǎn)方案進(jìn)行考察,并且于2020年在特高壓項(xiàng)目配套的儲(chǔ)能電站中批量應(yīng)用1500V儲(chǔ)能系統(tǒng),華能在英國的門迪項(xiàng)目采用的也是1500V系統(tǒng)。

彭博新能源財(cái)經(jīng)的一位分析師認(rèn)為,產(chǎn)品好不好,還需要市場的驗(yàn)證。如果1500V能吃掉大部分市場,那就可以說明產(chǎn)品或者價(jià)格確實(shí)有優(yōu)勢。

正如三元、鐵鋰之爭一樣,如此多的企業(yè)尤其是光伏背景的企業(yè)密集押注1500V的背后,是一場對(duì)技術(shù)話語權(quán)的爭奪。在很多光伏從業(yè)者看來,將儲(chǔ)能安裝在直流側(cè),與光伏電站共用逆變器,是未來的發(fā)展目標(biāo)。

當(dāng)然,一個(gè)健康的行業(yè)從來不應(yīng)該只有一種聲音,如今的儲(chǔ)能行業(yè)正處于一個(gè)多種技術(shù)路線并存、百花齊放的時(shí)代,也是一個(gè)充滿各種爭議的時(shí)代。

而這種爭議往往是進(jìn)步的標(biāo)志,每一種技術(shù)都并非完美,企業(yè)需要保持一定的開放性。一旦形成路徑依賴,人們遇到新的技術(shù)方案時(shí),往往本能地把它與自己的既定態(tài)度進(jìn)行比較,然后迅速做出決定。

令筆者不禁想起,幾年前,光伏單晶技術(shù)剛興起時(shí),一派多晶企業(yè)無法改變固有認(rèn)知,認(rèn)為單晶成本高、衰減高,其“高效”是徒有虛名。最終隆基在李振國的帶領(lǐng)下,另辟蹊徑,在光伏單晶的版圖上奪下了堪稱廣袤的一片疆土。

在“新能源+儲(chǔ)能”漸成趨勢下,儲(chǔ)能系統(tǒng)向大容量方向的演進(jìn)并未停止。尤其是在沒有成本疏導(dǎo)機(jī)制下,新能源側(cè)加裝儲(chǔ)能政策的頒布,讓新能源開發(fā)商面臨了很大的投資收益壓力,如何有效降低儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本、提高發(fā)電效率仍是未來儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心課題。

有分析認(rèn)為,要解決這兩大難題,“密碼”仍在技術(shù)創(chuàng)新。高電壓作為技術(shù)創(chuàng)新的重要環(huán)節(jié)之一,1500V短期內(nèi)能否大范圍推廣,關(guān)鍵看行業(yè)在技術(shù)性能、安全、壽命和成本等方面能否達(dá)成最大公約數(shù)。

原標(biāo)題：激辯高電壓：1500V儲(chǔ)能會(huì)成為未來的主流嗎？