摘要

“300Ah+”儲能電芯的安全性難題正在倒逼電芯企業(yè)加速進(jìn)行安全升級。

今年上半年迎來“300Ah+”儲能電芯的高潮。彼時(shí)，寧德時(shí)代并未急切披露涉足300Ah+儲能電芯的跡象。

然而在最近，繼6月14-16日亮相于國際電池儲能技術(shù)博覽會 (EES Europe)的搭載的306Ah儲能電芯的EnerC Plus，寧德時(shí)代再次密集官宣搭載314Ah儲能電芯的EnerD量產(chǎn)交付。

寧德時(shí)代官方解釋，此次最新產(chǎn)品的量產(chǎn)交付，是其又一次通過技術(shù)創(chuàng)新，引領(lǐng)儲能系統(tǒng)的發(fā)展，為能源儲存領(lǐng)域帶來新的突破。

寧德時(shí)代314Ah電芯催化“300Ah+“趨勢

據(jù)悉，寧德時(shí)代EnerD系列產(chǎn)品采用了其儲能專用314Ah電芯，并配備CTP液冷3.0高效成組技術(shù)，優(yōu)化電芯的成組結(jié)構(gòu)和導(dǎo)電連接結(jié)構(gòu)，同時(shí)在設(shè)計(jì)和制造過程采用更加模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)20尺單艙電量從3.354MWh提升到了5.0MWh，相比于上一代產(chǎn)品，全新EnerD系列液冷儲能預(yù)制艙的占地面積節(jié)約20%以上，施工工程量減少15%，調(diào)試運(yùn)維成本下降10%，并且在能量密度和性能方面也得到顯著提升。

EnerD系列產(chǎn)品采用了行業(yè)首創(chuàng)的BMS熱失控報(bào)警與消防系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)技術(shù)，精簡了消防系統(tǒng)整體架構(gòu)，解決了傳統(tǒng)電池包多探測器、多電池閥消防方案帶來的可靠性差、成本高問題。截至目前，寧德時(shí)代的電芯、電箱、電池簇均已取得GB/T36276權(quán)威認(rèn)證。

在歷時(shí)一年的開發(fā)及測試驗(yàn)證中，EnerD系列產(chǎn)品經(jīng)過電芯80+項(xiàng)、電池模塊30+項(xiàng)、集裝箱層級50+項(xiàng)的安全測試。

測試結(jié)果顯示，EnerD系列產(chǎn)品具備更強(qiáng)悍的環(huán)境適應(yīng)能力，可在高海拔、高寒地區(qū)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的正常運(yùn)行——在4000m海拔內(nèi)EnerD系列產(chǎn)品依然能保持額定功率輸出，最高可在5000m海拔的區(qū)域，-40℃的低溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行，產(chǎn)品性能領(lǐng)先全行業(yè)。

此外，為靈活適應(yīng)儲能多種應(yīng)用場景，EnerD系列產(chǎn)品還具備多種PCS路線與構(gòu)網(wǎng)型儲能項(xiàng)目的適配性，可滿足新型電力系統(tǒng)的多樣化需求。

目前，基于儲能不同應(yīng)用場景，寧德時(shí)代已針對性推出了多款具備高充放電效率、長壽命、高集成和高安全特點(diǎn)的儲能電池系統(tǒng)解決方案。

除了寧德時(shí)代，市面上實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的300Ah及以上容量的儲能電芯，主要有國軒高科300Ah、遠(yuǎn)景動(dòng)力的305Ah等,且已經(jīng)在海內(nèi)外項(xiàng)目運(yùn)用。

據(jù)悉，從2019年開始，遠(yuǎn)景動(dòng)力就已推出首款儲能專用電芯，是最早實(shí)現(xiàn)300Ah+電芯大規(guī)模量產(chǎn)的企業(yè)，并在今年4月推出行業(yè)首款315Ah儲能專用電芯。

遠(yuǎn)景動(dòng)力儲能業(yè)務(wù)在2022年取得了超過5倍的增長，儲能產(chǎn)品交付中國、英國和美國等全球主要市場，儲能電池出貨量排名位居2022年全球市場前十。其中，今年4月遠(yuǎn)景動(dòng)力發(fā)布的315Ah儲能專用電芯，較其2021年推出的305Ah儲能專用電芯，能量密度再次提升11%，并實(shí)現(xiàn)“單顆電芯一度電（1008Wh）”；循環(huán)壽命高達(dá)12000次，一天一次充放電可滿足25年安全可靠運(yùn)行的要求。截至2023年上半年，遠(yuǎn)景動(dòng)力在手儲能電池訂單超過70GWh。

另一家300+儲能電芯企業(yè)量產(chǎn)企業(yè)則是國軒高科。自2014年開始布局儲能業(yè)務(wù)以來，國軒高科近年來加速競逐儲能賽道，多線布局海內(nèi)外儲能市場。國軒高科針對儲能賽道開發(fā)了300Ah專用電芯，加速儲能市場競速。國軒高科2022上半年業(yè)績報(bào)告顯示，其儲能電池業(yè)務(wù)已占整體營收的14.8%。

據(jù)高工儲能不完全統(tǒng)計(jì)，已經(jīng)有寧德時(shí)代306Ah、314Ah；海辰儲能300Ah、320Ah；天合儲能 306Ah；瑞浦蘭鈞320Ah；蘭鈞新能源 314Ah ;鵬輝能源320Ah；蜂巢能源 325Ah；遠(yuǎn)東電池 305Ah；蘭鈞新能源 314Ah；中創(chuàng)新航305Ah、314Ah；國軒高科300Ah；贛鋒鋰電 314Ah；楚能新能源 306Ah、314Ah、320Ah；昆宇電源305Ah、升級版305Ah；億緯鋰能560Ah；雄韜股份580Ah；欣旺達(dá)314Ah；雙登集團(tuán)315Ah；遠(yuǎn)景動(dòng)力305Ah/315Ah；海基新能源375Ah；南都電源 305Ah；春蘭電池310Ah等近20家電芯廠、超25款300Ah及以上容量電池問世。

高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）2023年5月整理

高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底280Ah產(chǎn)品在國內(nèi)電力儲能項(xiàng)目滲透率已達(dá)80%以上。2023年下半年開始，大部分企業(yè)將實(shí)現(xiàn)300Ah+大容量電芯量產(chǎn)交付。比如瑞浦蘭鈞宣布Q3將量產(chǎn)其320Ah問頂電池。

300Ah+大容量電芯倒逼安全升維

值得注意的是，中國科學(xué)院院士歐陽明高在今年上半年某會議上提及“300Ah+”磷酸鐵鋰儲能電芯在本征安全方面，實(shí)際是比較危險(xiǎn)的。

歐陽明高院士指出，一般認(rèn)為磷酸鐵鋰電池是比較安全的，指的是小容量磷酸鐵鋰電池。但是大容量電池像320Ah電池，內(nèi)部溫度可以超過800度，超過了磷酸鐵鋰正極分解的溫度。

“300Ah+”儲能電芯的安全性難題正在倒逼電芯企業(yè)加速進(jìn)行安全升級。寧德時(shí)代從電芯本征安全、電氣安全、熱安全、消防安全四個(gè)層級，整體提升EnerD系列產(chǎn)品的安全。

在2023高工儲能產(chǎn)業(yè)峰會上，寧德時(shí)代總工程師許金梅表示，儲能系統(tǒng)存在子系統(tǒng)多、應(yīng)用場景新、客戶明確需求少、開發(fā)周期短、測試驗(yàn)證少、過程無場站級系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等特點(diǎn)，對電池的應(yīng)用和系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了更高安全要求。

然而，對標(biāo)汽車產(chǎn)品V模型開發(fā)流程，儲能產(chǎn)品開發(fā)各環(huán)節(jié)普遍存在不完善，如：系統(tǒng)設(shè)計(jì)、測試驗(yàn)證、大規(guī)模制造、運(yùn)輸安裝、運(yùn)行使用等。因此，寧德時(shí)代從開發(fā)全流程全面提升儲能產(chǎn)品安全。

在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，寧德時(shí)代依據(jù)“V”模型，通過QFD展開，針對儲能電池系統(tǒng)及子系統(tǒng)的全生命周期場景進(jìn)行分析，并針對安全場景進(jìn)行失效模式分析、安全防護(hù)設(shè)，如高壓絕緣、冷凝水、熱擴(kuò)散、電熱耦合等。

在測試環(huán)節(jié)，寧德時(shí)代300+產(chǎn)品測試驗(yàn)證項(xiàng)目，從多級、多維、標(biāo)準(zhǔn)等幾個(gè)方面加強(qiáng)測試。多級指的是從材料、電芯、模組、BMS、電池系統(tǒng)等展開測試驗(yàn)證；而多 維指的是從機(jī)械、電性能、安全和可靠性等展開驗(yàn)證、測試；而寧德時(shí)代300+產(chǎn)品均獲得GB/T、ISO、IEC、UN、UL等標(biāo)準(zhǔn)。儲能系統(tǒng)經(jīng)過了電芯到電箱到電池簇再到集裝箱等多等層級的測試, 更進(jìn)一步的是跟PCS和EMS的聯(lián)調(diào)。

在許金梅看來，電芯單體缺陷率DPPm到DPPb的變化，1DPPm相當(dāng)于1.1次失效/GWh；1DPPb相當(dāng)于1.1次失效/TWh。那么，在大規(guī)模制造環(huán)節(jié)，寧德時(shí)代實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線可進(jìn)化、品質(zhì)大提升、數(shù)據(jù)全追溯。

而在運(yùn)輸調(diào)試環(huán)節(jié)，寧德時(shí)代的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)安全通常會對振動(dòng)、沖擊、地震、颶風(fēng)等進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全仿真，集裝箱框架進(jìn)行船級社測試驗(yàn)證；常見振動(dòng)沖擊工況，通過不同道路路譜采集轉(zhuǎn)化圖譜，輸入仿真驗(yàn)證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

在使用環(huán)節(jié)，寧德時(shí)代儲能電池系統(tǒng)的電壓1500V，系統(tǒng)的IP防護(hù)設(shè)計(jì)及防冷凝水，老化等顯得極為重要。其中防冷凝水設(shè)計(jì)覆蓋全流程，多級治理，可實(shí)現(xiàn)“一站一策略” 。

寧德時(shí)代基于上述“安全策略”，率先實(shí)現(xiàn)了300Ah+儲能電芯的量產(chǎn)交付。但“300Ah+”大容量電芯的安全問題，仍是其他二三線品牌急需解決的難題。

高工儲能分析認(rèn)為，未來誰能夠快速獲得300Ah+儲能電芯的“安全秘鑰”，將快速成為此賽道佼佼者。

300Ah+行業(yè)“共同步伐”背后

時(shí)至今日，中國儲能電池企業(yè)已經(jīng)幾乎集體性走向了 “300Ah+”布局。但基于“300Ah+”的發(fā)展趨勢，其實(shí)早有“端倪”。

早在2022年，美國本土堅(jiān)守磷酸鐵鋰技術(shù)路線的系統(tǒng)集成商POWIN曾在當(dāng)年高工儲能年會上公布了其尋找電池供應(yīng)商的條件：第一，POWIN對電芯容量要求大致為280Ah-310Ah,電芯尺寸不變，采用方形卷繞鋁殼。對電芯的供應(yīng)商要求，質(zhì)量要求擺在第一位，希望電芯和模組能夠同步提供。第二，考慮成本、供應(yīng)量，還有公司資金和電池資質(zhì)等必須達(dá)到POWIN要求。第三，POWIN愿與供應(yīng)商一同成長，共同開發(fā)美國市場。

POWIN2022年發(fā)布的電池供應(yīng)商要求來看，其關(guān)注首要是電池質(zhì)量，其次是電池成本、產(chǎn)能等，并開始接觸300Ah+儲能電芯。

一定程度上來說，未來儲能電芯領(lǐng)域仍是基于質(zhì)量之爭。而對于300Ah+電芯來說，需要通過不斷技術(shù)革新加速解決歐陽明高院士指出的熱失控過程中的幾個(gè)難點(diǎn)，形成質(zhì)量過硬的儲能電芯。

所以，儲能領(lǐng)域應(yīng)該關(guān)注如何解決難點(diǎn)本身，如何提升解決熱失控等核心問題。

天合儲能的儲能產(chǎn)品研究院院長楊凱博士表示，儲能電芯安全爭鋒的焦點(diǎn)仍是大電芯高溫問題，但從未來的市場需求來看，大電芯仍會是主流。歐陽院士提的很有道理，但仍要基于前提條件，整個(gè)系統(tǒng)要怎樣去解決熱失控、散熱問題。

“儲能電芯做大是一個(gè)趨勢，但儲能電芯容量是不是越大越好，首先要保證產(chǎn)品生產(chǎn)的高效率與低成本。”遠(yuǎn)景動(dòng)力鐵鋰電芯開發(fā)總監(jiān)徐永剛曾對外表示，制造儲能電芯，要綜合考慮制造成本、生產(chǎn)效率和制造能力等多個(gè)因素，“電芯越大，安全、良率、成本會有影響，容量做大，要兼顧全生命周期成本、安全、循環(huán)、系統(tǒng)兼容性等去‘定義’儲能專用電芯。”

對300Ah及以上容量儲能電池廠商來說，技術(shù)進(jìn)步才是產(chǎn)業(yè)繁榮之本。高工產(chǎn)業(yè)研究院（GGII）據(jù)此預(yù)測，針對儲能電池散熱性方面的重視，可能會迎來較好散熱性的疊片工藝的加快滲透。

如今，以寧德時(shí)代量產(chǎn)為標(biāo)志，電芯企業(yè)“300Ah+”量產(chǎn)已呈現(xiàn)快速上馬之勢。高工儲能亦認(rèn)為，300+儲能電芯的滲透率將會在高安全的基礎(chǔ)上快速上升。

審核編輯：劉清