今年上半年,我國新投運儲能裝機規(guī)模約8.63GW/17.72GWh。一個明顯的變化是,單個GWh級別的儲能項目有所增加,行業(yè)尋求容量更大的儲能電芯支撐電站運行。

需求向上傳導(dǎo),各家電池企業(yè)正緊密推出不同規(guī)格的300+Ah電芯,以期通過更長循環(huán)壽命、更高安全等全方位的性能提升完成對280Ah電芯的逐步替代。

從行業(yè)內(nèi)看,儲能電芯升級迭代的基本邏輯是通過材料創(chuàng)新、結(jié)構(gòu)優(yōu)化等實現(xiàn)性能提升。然而,從電芯的底層創(chuàng)新出發(fā),在兼顧性能提升的同時還能保障自身安全,重塑電芯的設(shè)計語言十分重要。

何以重新定義儲能電芯?蜂巢325Ah電芯是這樣做的:

以L形短刀結(jié)構(gòu)為核心設(shè)計語言,在安全方面從源頭降低了溫升風險;結(jié)合高效飛疊制造工藝,幫助電芯生產(chǎn)實現(xiàn)了降本增效,緊扣儲能安全性、經(jīng)濟性兩大主旋律。

蜂巢更是充分發(fā)揮了“短刀+飛疊”的雙重優(yōu)勢,使325Ah電芯具備165Wh/Kg高體積能量密度、12000次超長循環(huán)壽命,針刺實驗不起火不冒煙等性能優(yōu)勢,打破了高能量密度、長循環(huán)壽命、高安全無法集于一身的能源“不可能三角”。

值得一提的是,10月25日,蜂巢能源全球首款飛疊短刀325Ah儲能電芯在成都基地下線。僅一周之后,蜂巢能源宣布325Ah儲能電芯將應(yīng)用于協(xié)鑫集團新品“鑫+”系列儲能系統(tǒng)產(chǎn)品,在儲能全域短刀化上邁出了實質(zhì)性的一步。

大容量電芯升級下的安全隱憂

在20尺集裝箱的標準下,儲能系統(tǒng)的容量提升,具有“開源節(jié)流”的效果:

開源方面,單體大容量系統(tǒng)產(chǎn)品在能量密度和循環(huán)壽命得到進一步提升,可增加電站收益;節(jié)流方面,更大容量的系統(tǒng)意味著項目所需產(chǎn)品數(shù)量更少,可減少儲能電站的土地建設(shè)成本,且施工工程量減少、調(diào)試運維等綜合成本得到有效控制。

而儲能系統(tǒng)的容量提升,關(guān)鍵在于電芯的容量提升。然而,隨著電芯容量增大,電芯散熱更加困難,熱量分布不均問題也更加明顯,容易引起電芯熱失控問題。

更甚者,行業(yè)內(nèi)提出“大容量鐵鋰電芯燃爆指數(shù)是三元電池的兩倍”的觀點。因此,安全問題成為儲能電芯容量提升后的首要難題。

為解決容量增大帶來的安全隱患,蜂巢能源325Ah電芯從底層創(chuàng)新出發(fā),提出短刀結(jié)構(gòu)設(shè)計,從源頭解決大容量電芯在散熱不均勻上的問題,對安全進行了更深刻的重新架構(gòu)。

具體來看,短刀電芯設(shè)計下,蜂巢325Ah電池薄、層數(shù)少、表面積大、散熱性好,1C電流下升溫在5℃以內(nèi);且該電芯的極柱、極耳、連接件過流能力實現(xiàn)仿真最優(yōu)化,和LFP280Ah電芯相比,其溫度分布對熱管理更友好。

此外,電池內(nèi)阻的提升同樣增加了溫升過高的風險。對此,蜂巢通過飛疊工藝,不僅改善了傳統(tǒng)VDA電芯內(nèi)阻高、極片褶皺變形對安全的影響,還進一步縮小了電芯的整體厚度,現(xiàn)實了“長薄化”,更有利于電芯散熱。

而在實際賦能系統(tǒng)集成方面,協(xié)鑫集團基于蜂巢325Ah電芯設(shè)計開發(fā)了新一代液冷大PACK,采用雙面冷卻設(shè)計,單電芯溫差小于2度,實現(xiàn)了更全面的熱阻隔設(shè)計,達到0熱蔓延的效果。

價格戰(zhàn)愈演愈烈 電芯降本如何賦能儲能經(jīng)濟性

安全問題解決后,儲能經(jīng)濟性也隨之而來。目前,儲能價格戰(zhàn)越演越烈,系統(tǒng)報價已接近腰斬,行業(yè)還困于產(chǎn)能過剩、利用率不足的隱憂。

報價方面,儲能系統(tǒng)報價也已經(jīng)跌破1元/Wh,最新報價達0.74元/Wh,相較年初的1.5元/Wh已接近腰斬,儲能項目“增收不增利”的現(xiàn)象將更加嚴重。而電芯降本可向下傳導(dǎo)至系統(tǒng)的整體降本,從而進一步提高儲能項目的經(jīng)濟性。

產(chǎn)能方面,GGII數(shù)據(jù)顯示,上半年國內(nèi)儲能電池產(chǎn)能已超200GWh,整體產(chǎn)能利用率從2022年的87%下降到今年H1的不足50%。

在此背景下,更考驗電池企業(yè)降本增效的綜合布局以應(yīng)對行業(yè)危機。對此,蜂巢能源通過飛疊工藝與極限制造,很好地控制了生產(chǎn)成本,并通過動、儲多產(chǎn)品的共線生產(chǎn),提高了產(chǎn)線、產(chǎn)能利用率。

目前,蜂巢疊片工藝已進化到第三代,效率達到0.125s/片,結(jié)合極片熱復(fù)合+多片疊技術(shù),單片效率提升200%,每GWh投資節(jié)省53%,設(shè)備單位占地節(jié)省45%以上,大幅度降低廠房建設(shè)成本、能耗成本以及人工成本。

不僅如此,飛疊工藝可以實現(xiàn)極片與隔膜完全復(fù)合,保證了正負極反應(yīng)界面的一致性,相比卷繞電池的后期循環(huán)疲乏,飛疊電池的界面穩(wěn)定性更優(yōu),循環(huán)壽命更長,可達12000次,基本實現(xiàn)光儲同壽,進一步提高了儲能電站使用年限與經(jīng)濟效益。

結(jié)合系統(tǒng)集成的綜合降本來看,搭載325Ah儲能電芯的液冷儲能柜相較于行業(yè)當前主流的280Ah液冷儲能柜產(chǎn)品,系統(tǒng)能量密度可以提升50%,簇級零部件數(shù)量減少55%,簇級成組成本降低28%。

此外,動儲共線生產(chǎn)亦是蜂巢能源的優(yōu)勢之一。蜂巢能源基于平臺化產(chǎn)線的開發(fā),可充分協(xié)調(diào)動力電池與儲能電池的生產(chǎn),以此提高產(chǎn)線的利用率。

蜂巢325Ah市場探索:電力、工商業(yè)儲能多元出擊

市場方面,蜂巢325Ah電芯未來主要面向GWh級儲能應(yīng)用,同時面向電力儲能、工商業(yè)儲能等多元市場。

高工儲能觀察,基于300+Ah大儲電芯的演進,系統(tǒng)集成已開始同步向5MWh+容量進發(fā)。

在與協(xié)鑫集團的合作中,其利用蜂巢325Ah電芯設(shè)計的系統(tǒng)集成產(chǎn)品,使成組效率提升30%,電氣接頭減少50%,單PACK容量可達200kWh。而協(xié)鑫以200kWh大PACK 為主設(shè)計單元,單標準20尺集成艙可實現(xiàn)儲能總?cè)萘?MWh。

其他合作方面,蜂巢能源已贏得國內(nèi)外客戶的廣泛認可,已在國內(nèi)廣東、江蘇、河北、新疆等多地完成大規(guī)模儲能項目交付并網(wǎng),在歐洲則斬獲了超20GWh的儲能訂單。

工商業(yè)儲能賽道,其配套電芯目前在行業(yè)內(nèi)還沒有既定的標準,選擇性較大,給予大容量、新形態(tài)、新工藝的儲能電池機會較大,蜂巢能源325Ah電芯有較大的機會切入。

就在10月25日的325Ah電芯下線儀式現(xiàn)場上,蜂巢能源與四川能投分布式能源有限公司、四川智慧綠動能源有限公司、蘇州中鑫新能源有限公司在儀式現(xiàn)場簽訂了儲能項目合作協(xié)議,共同開發(fā)共享儲能與工商業(yè)儲能市場。