2022年以來(lái),儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈持續(xù)爆發(fā)態(tài)勢(shì),吸引了電池、風(fēng)電、光伏、能源、化工、家電等各界企業(yè)奔赴而來(lái)。儲(chǔ)能系統(tǒng)作為復(fù)雜的解決方案,需要對(duì)電化學(xué)、電力電子、電氣、電網(wǎng)等環(huán)節(jié)都具備深入的了解。無(wú)論從儲(chǔ)能的參與者,還是從終端的應(yīng)用來(lái)講,儲(chǔ)能都是一個(gè)高門(mén)檻行業(yè)。
緣何說(shuō)儲(chǔ)能行業(yè)門(mén)檻高?
從市場(chǎng)層面看,其一,儲(chǔ)能作為發(fā)電側(cè)強(qiáng)配的發(fā)電裝置門(mén)檻很高,作為電力系統(tǒng)的組成部分關(guān)系國(guó)計(jì)民生,標(biāo)準(zhǔn)要求非常高。其二,儲(chǔ)能有很強(qiáng)的金融屬性,是發(fā)電資產(chǎn),需要由金融機(jī)構(gòu)兜底,其在市場(chǎng)中的表現(xiàn)將會(huì)直接影響金融機(jī)構(gòu)的選擇。實(shí)際上,相對(duì)較為成熟的歐美儲(chǔ)能市場(chǎng),其準(zhǔn)入門(mén)檻已經(jīng)非常高。歐美大儲(chǔ)主要是地面電站或光伏海風(fēng)配儲(chǔ),對(duì)系統(tǒng)集成的技術(shù)和安全方面要求很高。
國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)中,真正的使用方、業(yè)主方對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的了解還不深刻。隨著儲(chǔ)能項(xiàng)目更多地投入使用,下游業(yè)主對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的了解會(huì)逐漸加深,基于對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)安全的重視,市場(chǎng)中的“劣幣”將會(huì)舉步維艱。國(guó)內(nèi)在建的儲(chǔ)能電池、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成產(chǎn)能正在急劇膨脹,但儲(chǔ)能市場(chǎng)卻處于初期階段,甚至價(jià)格越低越好賣(mài)。
在安全性能上,中國(guó)科學(xué)院院士歐陽(yáng)明高指出,磷酸鐵鋰與三元相比,其安全層面的本質(zhì)屬性不同,隨著電池容量越來(lái)越大,并向300Ah以上發(fā)展,這時(shí)熱失控最高溫度將達(dá)到800度以上。此時(shí),磷酸鐵鋰熱失控噴射出的氣體中,氫氣占比很高,一旦遇到火花,燃爆威力將比三元電池還大。由于儲(chǔ)能電站中的高壓部分。儲(chǔ)能電站中電氣占比很大,包括PCS、EMS、BMS等,甚至直接連接35千伏以上高壓。高壓容易拉弧,而一旦有火花就容易造成較大事故,甚至導(dǎo)致人員傷亡,這就要求儲(chǔ)能系統(tǒng)集成商必須在電力電子技術(shù)方面有足夠的積累。
儲(chǔ)能最大的特點(diǎn)是日歷壽命、循環(huán)壽命要達(dá)到20年以上。1GWh儲(chǔ)能電站需要超過(guò)150萬(wàn)顆電芯,產(chǎn)品一致性要求是汽車(chē)動(dòng)力電池的1萬(wàn)倍以上,這要求電池儲(chǔ)能邁向“核電級(jí)安全”標(biāo)桿。
歐陽(yáng)明高警示,以為儲(chǔ)能門(mén)檻低而進(jìn)入行業(yè),如果在將來(lái)造成大事故,后果將不可估量。長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看,儲(chǔ)能是一個(gè)系統(tǒng)性工程,為了不讓安全成為儲(chǔ)能增長(zhǎng)的制約因素,需要企業(yè)從電芯的本質(zhì)安全再到系統(tǒng)安全,進(jìn)行全生命周期的安全與健康管理。
從投入層面來(lái)看,儲(chǔ)能是技術(shù)密集型、資金密集型和資源密集型行業(yè),只有真正的“實(shí)力派”才有資格入局。儲(chǔ)能電池和動(dòng)力電池一樣是高門(mén)檻行業(yè),不僅僅是技術(shù)的門(mén)檻,同時(shí)還包括安全、成本等各個(gè)方面。對(duì)發(fā)展到當(dāng)前階段的動(dòng)力電池企業(yè)而言,如果重新開(kāi)始投入儲(chǔ)能行業(yè),本身的投入體量會(huì)非常大,整體來(lái)講門(mén)檻非常高,要真正做成一個(gè)很成功的業(yè)務(wù)出來(lái)并不容易。現(xiàn)在儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展階段,類(lèi)似于早期車(chē)用動(dòng)力電池,市場(chǎng)需求量足夠大,增速也非常快。但儲(chǔ)能和汽車(chē)不同的是,車(chē)用的一個(gè)電池產(chǎn)品或者型號(hào)開(kāi)發(fā)以后,未來(lái)是批量性的持續(xù)交付。而儲(chǔ)能項(xiàng)目是一個(gè)項(xiàng)目接一個(gè)項(xiàng)目,單個(gè)項(xiàng)目雖然看重整個(gè)生命周期的收益,但是一次性初始投資也成為業(yè)主做投資決策的關(guān)鍵。
電氣化轉(zhuǎn)型過(guò)程中,將一直伴隨著技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)創(chuàng)新。未來(lái)的市場(chǎng)空間將取決于儲(chǔ)能可達(dá)到的水平,成本、壽命和安全將是最主要的影響因素。總的來(lái)看,在技術(shù)實(shí)力、產(chǎn)品品質(zhì)、成本控制、覆蓋渠道、項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)、售后服務(wù)等方面具備優(yōu)勢(shì)的企業(yè)才能真正在市場(chǎng)中行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
全球儲(chǔ)能市場(chǎng)正處于蓬勃增長(zhǎng)的高速發(fā)展期,在此背景下,越來(lái)越多的電池企業(yè)開(kāi)始針對(duì)儲(chǔ)能的需求專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)相匹配的電池產(chǎn)品。儲(chǔ)能電池正在走向更低度電成本、更長(zhǎng)循環(huán)壽命、更高的安全標(biāo)準(zhǔn)、專(zhuān)屬獨(dú)立的產(chǎn)品設(shè)計(jì),或?qū)⒚媾R行業(yè)格局重塑的拐點(diǎn)。對(duì)于儲(chǔ)能電池廠(chǎng)商而言,技術(shù)路線(xiàn)的選擇、制造產(chǎn)線(xiàn)的規(guī)劃、市場(chǎng)渠道的布局,都是這場(chǎng)競(jìng)速賽中十分重要的抉擇點(diǎn)。儲(chǔ)能電芯封裝:方形、圓柱和軟包儲(chǔ)能電芯封裝制造與動(dòng)力電池類(lèi)似,主要為方形、圓柱和軟包三種形式。電池封裝工藝的發(fā)展趨勢(shì)本質(zhì)是在保證安全性的前提下提升電池能量密度上限。即利用電芯外殼的支撐作用,減少模組結(jié)構(gòu)件使用,提升電池包的能量密度。軟包外殼的支撐較弱,因此中期來(lái)看方形和圓柱電池更能適應(yīng)結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新。圖:鋰電池封裝路線(xiàn)對(duì)比目前以電力儲(chǔ)能占據(jù)整體市場(chǎng)份額的70%以上,其應(yīng)用在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、工商業(yè)側(cè)等,具體產(chǎn)品可分為容量型和功率型,對(duì)電芯容量要求較大,電池形態(tài)主要以方形、圓柱為主。方形電芯最早從商用車(chē)起步,后在儲(chǔ)能領(lǐng)域推廣。方形電芯單體容量相對(duì)靈活,故而在各種儲(chǔ)能場(chǎng)景均有應(yīng)用。而圓柱電芯、軟包電芯單體容量相對(duì)有限,故主要應(yīng)用于戶(hù)用儲(chǔ)能和便攜式儲(chǔ)能市場(chǎng)中。儲(chǔ)能鋰離子電池:上下游產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟在眾多電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)路線(xiàn)中,鋰離子電池已經(jīng)建立了較為健全的產(chǎn)業(yè)鏈。如下圖所示,鋰電產(chǎn)業(yè)鏈上游主要為礦產(chǎn)及加工品,包括鋰、鎳、鈷等;中游主要為鋰電池制造、電池系統(tǒng)集成組裝等;下游的應(yīng)用領(lǐng)域主要為儲(chǔ)能電池、動(dòng)力電池、消費(fèi)電池等。圖:鋰離子電池上下游產(chǎn)業(yè)鏈
從技術(shù)層面看儲(chǔ)能電池企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力從技術(shù)發(fā)展方向看,電池層面的核心競(jìng)爭(zhēng)力體現(xiàn)在以下兩點(diǎn),擁有核心競(jìng)爭(zhēng)力的頭部電池企業(yè)有望擴(kuò)大市場(chǎng)份額。圖:儲(chǔ)能電池環(huán)節(jié)主要參與企業(yè)
中期來(lái)看,為突出電池能量密度上限,業(yè)界紛紛在電池結(jié)構(gòu)上求創(chuàng)新,其本質(zhì)是利用電芯外殼的支撐作用,減少模組結(jié)構(gòu)件使用,提升電池包的能量密度。軟包外殼缺乏支撐作用,在精簡(jiǎn)模組環(huán)節(jié)難度較大,因此中期來(lái)看方形和圓柱電池更能適應(yīng)結(jié)構(gòu)上的創(chuàng)新。從長(zhǎng)期來(lái)看,基于固態(tài)電池的發(fā)展趨勢(shì),未來(lái)不再需要液態(tài)電解液后,硬殼的必要性下降,因此軟包被認(rèn)為是固態(tài)電池適配的封裝方式。
從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看,在大儲(chǔ)中,提高電池循環(huán)壽命,涉及電池廠(chǎng)提高電荷容量的同時(shí)控制發(fā)熱量、改良電池材料以降低活性鋰離子消耗量等方面的know-how是重點(diǎn)。
戶(hù)儲(chǔ)方面,從方形轉(zhuǎn)變?yōu)榇髨A柱、軟包,但由于單體容量更小,成組需要串聯(lián)更多的電芯,對(duì)電池廠(chǎng)生產(chǎn)電芯的一致性和穩(wěn)定性將會(huì)有更高的要求。
儲(chǔ)能市場(chǎng)需要冷靜,“Pack消防”方案的相關(guān)提供商更要保持清醒,用心洞察市場(chǎng)痛點(diǎn)和需求,研發(fā)出真正適合市場(chǎng)的消防方案。高工儲(chǔ)能近日獲悉,將于7月實(shí)施的GB/T 42288-2022《電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全規(guī)程》(以下簡(jiǎn)稱(chēng)新國(guó)標(biāo)),將“Pack消防”推上風(fēng)口,部分即將上馬的儲(chǔ)能項(xiàng)目在消防配置上非“Pack消防”不可。這一“過(guò)度”反應(yīng)引發(fā)行業(yè)熱議。
警惕Pack消防中的“陷阱”
相比于此前征求意見(jiàn)稿“最小保護(hù)單元應(yīng)為電池模塊,每個(gè)電池模塊宜單獨(dú)配置探測(cè)器和滅火介質(zhì)噴頭”的建議性表述,新國(guó)標(biāo)做了明顯的“降調(diào)”處理,明確指出“鋰離子電池室/艙自動(dòng)滅火系統(tǒng)的最小保護(hù)單元宜為電池模塊,每個(gè)電池模塊可單獨(dú)配置滅火介質(zhì)噴頭或探火管”。最小保護(hù)單元從“應(yīng)”為電池模塊改為了“宜”為電池模塊。
....
一位不愿具名的業(yè)內(nèi)人士表示,從“應(yīng)”到“宜”,新國(guó)標(biāo)“降調(diào)”的背后之意,實(shí)則在于引導(dǎo)行業(yè)走向理性。緣何新國(guó)標(biāo)降調(diào)?緣何PACK級(jí)消防引發(fā)行業(yè)熱議?
儲(chǔ)能安全:未來(lái)路向何方?
儲(chǔ)能安全是一項(xiàng)系統(tǒng)性工程,需要從電芯、結(jié)構(gòu)、溫控、消防、BMS等多維度統(tǒng)籌規(guī)劃,消防要從事前預(yù)警、系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)、精準(zhǔn)消防和防止復(fù)燃四個(gè)方向聯(lián)合發(fā)力,這也是電化學(xué)儲(chǔ)能安全技術(shù)創(chuàng)新的總方向。隨著電化學(xué)儲(chǔ)能的材料器件、技術(shù)路線(xiàn)以及應(yīng)用場(chǎng)景的不斷變化,未來(lái)還會(huì)出現(xiàn)更多新問(wèn)題、新需求,需要行業(yè)始終保持清醒,在儲(chǔ)能安全技術(shù)創(chuàng)新上與勢(shì)俱進(jìn)、行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
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