“构建面向碳中和的新型电力系统,需要大规模、高安全以及不同时长的储能技术,其中最缺的就是长时储能技术。”中国科学院院士赵天寿指出,到实现碳中和之际,风、光等可再生能源占比预计将从现在的4%增加至60%,装机规模将达5000GW。按照20%-50%的配储策略,储能装机容量或将达到1000GW-2500GW,将大大超过目前的煤电装机总量。
机构预测,长时储能市场空间将从2025年开始大规模增长。而为了满足长时储能超大容量、超长寿命、超高安全、超低成本的需求,2023年已有近30家电池厂商在300Ah+大容量储能电芯、5MWh+储能系统方面展开激烈竞逐。2024年“战火”延续,目前已有多家电池企业公布了其最新进展,以“大”容量“迎战”长时储能时代的到来。
01
亿纬/瑞浦/蜂巢/力神等多家电池企业开年即发力
进入2024年,300Ah+大容量储能电芯、5MWh+储能系统市场化进程正在加速。
2月的第一天,瑞浦兰钧便宣布其柳州工厂“问顶”320Ah储能电池批量出货。据介绍,其已具备大规模、持续且稳定的“问顶”320Ah电池供货能力。
瑞浦兰钧表示,其“问顶”320Ah储能电池实际容量达335Ah,循环寿命超10000次,能量效率达95%。目前,其柳州工厂单线效率达24支/分钟,量产“问顶”320Ah储能电芯的底气来自于其手握多家国内外头部企业的订单。仅去年9月,瑞浦兰钧就与太阳能开发商SUNPIN SOLAR基于“问顶”320Ah电池签署了10GWh框架采购协议。
此外,瑞浦兰钧还推出了搭载该储能专用电芯的Y104液冷储能系统,容量从3.5MWh升级到5MWh以上,达5.2MWh。据介绍,该系统可帮助客户减少设备采购及15%的工程用地面积,提升10%的投资回报率。
无独有偶,就在同一天,楚能新能源20尺5MWh电池预制舱CORNEX M5在孝感基地量产下线。据悉,该系统采用其自主研发的314Ah聚能π储能专用电芯,循环寿命达12000次,能量密度高达185Wh/kg;预制舱容量升级至5MWh,实现同尺寸下系统体积能量提升49%。
1月,力神电池同样推出了其自主设计的5MWh集装箱解决方案。据悉,该5.016MWh液冷集装箱系统采用力神自研高能量密度、高安全的314Ah储能专用电芯,循环寿命可达10000次,产品使用寿命≥15年。与当前主流集装箱相比,新产品的体积能量密度提升34%+;占地面积减少30%+,项目建设成本降低15%,调试运营成本下降10%。
同样是1月,亿纬储能在Mr旗舰系列线上发布会上,发布了Mr.Big电芯和Mr.Giant系统两款产品,以应对长时储能的需求。据介绍,Mr.Big电芯容量达628Ah,采用第三代高速叠片技术,能量效率达到96%;Mr.Giant系统采用标准的20尺柜,容量达到5MWh,系统能效达95%。
据悉,亿纬储能Mr旗舰系列的两款产品将分别于今年10月和11月全球量产。
蜂巢能源则在1月底,开启了325Ah短刀液冷储能集装箱的批量交付。据悉,该集装箱采用蜂巢能源自研的325Ah飞叠短刀储能电芯,与当前主流的280Ah液冷储能柜产品相比,系统能量密度提升约50%,簇级零部件数量减少55%,簇级成组成本降低28%。此外,蜂巢能源325Ah飞叠短刀储能电芯还将应用于协鑫集团新品“鑫+”系列储能系统上。
02
结构、工艺、材料等多方优化,以保证大容量储能电芯安全性能
伴随储能专用电芯及系统不断向更大容量迭代,各方最关注的问题莫过于电池的安全性能。据电池中国观察,各大头部电池企业除了在电芯容量上展开激烈竞逐,在电芯结构、工艺、材料等方面也在不断创新研发,以保证大容量储能电芯及系统的安全性能。
具体来看,蜂巢能源打破传统VDA尺寸下的储能产品形态,采用创新的长薄化的电芯结构和叠片工艺,L型短刀结构电芯的长、薄、大面积散热,可有效提升储能电芯、系统的安全性,叠加温度控制优化,抑制热失控,还可带来全生命周期循环提升10%以上。同时,采用Pack级消防和双层液冷设计,使系统安全性能得到进一步提升。
瑞浦兰钧320Ah储能专用电芯则升级为“问顶”工艺,采用SCL模切技术,极简盖板和超级焊接等创新技术,将极耳长度由传统电芯的30mm缩短至13mm,技术难度提升,但效率并未降低,同时还实现了高质量生产;电化学创新方面,打破“能量密度”与“循环寿命”难以同时提升的束缚,实现体积能量密度达400Wh/L,循环寿命超10000次,日历寿命达20年的突破。
楚能新能源CORNEX M5采用全域安全设计,搭配独创的“浸默”电池安全系统,模块级消防设计,从电芯-模组-Pack进行全浸默,无热蔓延;电池舱顶布置3个防爆型五合一复合探测器进行探测,可自主选用全氟己酮、七氟丙烷或气溶胶消防介质,更灵活、更经济;同时,配备新一代高效液冷温控系统,可将Pack内电池温差控制在3℃以内,多维度保证系统全生命周期的安全稳定。
力神电池推出的5MWh集装箱解决方案,在安全性方面,采用Pack级+舱级+水消防三级防护系统和BMS智能探测+消防系统联动方式,实现热失控极早期预警及安全控制。
亿纬锂能Mr旗舰系列在创新技术方面,应用集流、3T、14μm隔膜等技术,可在一充一放间,让热损耗趋零,以保证产品更高效、更简捷、更安全。据悉,在电池设计中,亿纬融入创新集流技术,研发出拥有“黄金分割点”位置和尺寸的极耳与极柱,使电芯及系统能效更高;搭载3T技术,使Mr.Big电芯实现温差由8℃降低至1.5℃,Mr.Giant系统能量效率达95%,温度差控制在低于3℃;此外,选用14μm隔膜,且采用特殊涂层的隔膜技术,热关断效应强,当温度达到临界值,涂层颗粒会熔融,以阻隔隐患,同时,双面涂层处理的隔膜,使电芯的安全性能加倍提升。
2024年开年,如何抢先一步满足长时储能需求已成为各大电池厂商竞逐的焦点。相信在300Ah+大容量储能电芯、5MWh+储能系统规模化应用的征途中,电池企业通过在电芯工艺优化、结构创新等方面的不断探索,电池安全问题将得到更妥善解决。
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