專題
[摘要]在未來相當長時間內(nèi)，新型儲能行業(yè)仍然需要鋰電池扛起大旗，預計到2030年市場規(guī)模接近3萬億元。儲能行業(yè)追求的東西，不能單純追求安全，不能單純追求長壽命，更不能單純追求低價，而是堅守安全底線，回歸以技術創(chuàng)新推動降本增效的主航道，才能長遠發(fā)展。
研究數(shù)據(jù)顯示，2023年中國新增投運新型儲能裝機規(guī)模達21GW/46GWh，裝機功率和容量同比增長均超150%，三倍于2022年新增投運規(guī)模水平，并且首次超過抽水蓄能新增投運近四倍之多。作為全球最大的儲能應用市場，去年國內(nèi)新型儲能新增裝機占比接近40%，與歐美合計占到全球市場的88%。以鋰電池為主力的新型儲能，正以燎原之勢實現(xiàn)快速發(fā)展。
而在今年召開的全國兩會上，發(fā)展新型儲能首次被納入政府工作報告。政府工作報告強調(diào)了發(fā)展新型儲能產(chǎn)業(yè)的必要性，提出要推動分布式能源開發(fā)利用，同時要“提高電網(wǎng)對清潔能源的接納、配置和調(diào)控能力”。對于儲能的從業(yè)者和投資者而言，這也意味著健全新型儲能的市場機制、完善儲能產(chǎn)品標準等配套支持政策已經(jīng)在路上，新型儲能未來前景可期。
只不過在行業(yè)高速發(fā)展的背后，卻是既有海水，也有火焰。去年無論是大型電力、工商業(yè)儲能或是戶用儲能，受階段性產(chǎn)能過剩影響，企業(yè)卷價格、卷交期、卷本土服務等，導致相關企業(yè)盈利水平大幅壓縮。為降低成本，許多儲能產(chǎn)品在壽命及安全性上無法保證，部分前期宣稱十年壽命的儲能系統(tǒng)，實際運行壽命不足三年就面臨大面積退役，導致?lián)p失慘重。
為打消客戶疑慮，解除信任危機，各家電池企業(yè)在保證安全性的基礎上，不斷在提升儲能電池系統(tǒng)的循環(huán)壽命方面做出嘗試。今年四月，全球電池龍頭企業(yè)寧德時代率先推出五年零衰減的天恒系列儲能電池系統(tǒng)，在業(yè)界引起重大反響。緊隨其后，楚能新能源以及南都電源也相繼推出五年零衰減的電池產(chǎn)品。在提升使用壽命的同時，更帶來了成本的大幅下降。
五年零衰減 使用壽命二十年
繼去年召開4C神行超充動力電池發(fā)布會后，今年4月9日，全球電池龍頭企業(yè)寧德時代再次在北京鼓樓旁的時間博物館中舉辦了聲勢浩大的產(chǎn)品線下發(fā)布會，不同的是這次新品發(fā)布會主要是為了儲能。發(fā)布會上，寧德時代發(fā)布全球首款五年零衰減且可大規(guī)模量產(chǎn)的天恒儲能系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備五年零衰減、6.25兆瓦時、多維真安全等特點，并可大規(guī)模量產(chǎn)。
容量、功率五年零衰減被看作是天恒儲能系統(tǒng)最大亮點。據(jù)寧德時代儲能事業(yè)部首席技術官許金梅介紹，容量五年零衰減是長壽命鋰電池的重要里程碑，但對儲能電站而言，功率零衰減同樣重要。天恒儲能系統(tǒng)采用仿生SEI和自組裝電解液技術，為鋰離子清除路障，實現(xiàn)五年功率和容量零衰減，輔機功耗全生命周期可控且不增長，真正做到由內(nèi)而外的凍齡。
此外寧德時代以領先的研發(fā)技術和極限制造能力，成功地解決了零衰減電池中鋰金屬高度活性難題，有效遏制氧化反應引發(fā)的熱失控現(xiàn)象，實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)五年零衰減系統(tǒng)。同時該電池系統(tǒng)還具備小身板、大容量的特點。天恒產(chǎn)品在標準20尺集裝箱內(nèi)，實現(xiàn)6.25兆瓦時級的高能量，單位面積能量密度提升30%，整站占地面積減少20%，可以創(chuàng)造更高的效益。
而在安全性方面，為達成儲能極致安全的目標，寧德時代基于技術開發(fā)、測試驗證、運行監(jiān)控以及安全失效分析的完整循環(huán)建立了儲能專用質(zhì)量管理體系。該體系基于應用場景設定不同的安全目標，而后根據(jù)目標開發(fā)相應的安全技術。為確保技術的有效性，寧德時代更搭建起全面的安全實證平臺，通過模擬不同電網(wǎng)場景和運行環(huán)境對儲能系統(tǒng)進行安全實證。
在項目投運后，寧德時代通過AI風險監(jiān)測和智能預警不斷地監(jiān)控運行狀態(tài)，利用PSA模型量化儲能產(chǎn)品全生命周期失效概率，從而驗證安全設計目標并持續(xù)更新。此外天恒儲能系統(tǒng)電芯單體失效率做到行業(yè)領先的PPB等級，延展到全生命周期全鏈條的運行，可有效降低運營成本，帶來全生命周期IRR的顯著提升，成為寧德時代助力能源轉(zhuǎn)型的標志性實踐。
有寧王牽頭，其他電池企業(yè)也不甘示弱。隨后4月11日，楚能新能源及南都電源也推出了自家的五年零衰減儲能產(chǎn)品。楚能新能源作為鋰電行業(yè)新貴，重磅發(fā)布longπ314Ah儲能專用電芯，以五年零衰減重新定義儲能電芯壽命標準，實現(xiàn)1.8萬次超長循環(huán)壽命。躋身業(yè)內(nèi)首批完成五年零衰減技術的企業(yè)，代表著楚能在正極補鋰技術方面已經(jīng)取得較大突破。
相關信息透露，longπ314Ah儲能專用電芯采用四大技術策略創(chuàng)新，實現(xiàn)五年零衰減，六維全面發(fā)力，從正負極材料、電解液、電芯體系、結構設計上打磨極致性能，從而實現(xiàn)1.8萬次超長循環(huán)，使用壽命超20年；環(huán)境溫度提升10攝氏度，循環(huán)性能依然優(yōu)異。根據(jù)規(guī)劃該電芯將于今年第四季度進行全球送樣，標志著其儲能研發(fā)技術在產(chǎn)品端的逐步落地。
楚能新能源的底氣，來自其正極補鋰技術方面的重大突破。據(jù)悉楚能新能源與中國科學院松山湖實驗室深度合作，產(chǎn)學研聯(lián)合聚焦補鋰，探索設計鋰儲庫（DLR）集成技術，使用新型捕氧劑抑制成氧鏈式反應；通過優(yōu)化活化工藝，有效解決補鋰劑應用工藝問題；采用超高導電解液，保障活性鋰快速遷移；使用快離子導體包覆正極，從而獲取超長的循環(huán)壽命。
同個時間，南都電源也重磅發(fā)布690Ah超大容量儲能專用電池。這也是南都電源在鋰電儲能大容量時代，突破當前280Ah以及314Ah常規(guī)電池尺寸規(guī)格，將單體電池容量大幅提升的重要技術升級。據(jù)悉該電池基于690Ah尺寸規(guī)格，可兼容650Ah至750Ah的容量。搭載該款電池的20尺儲能系統(tǒng)容量可達6MWh，循環(huán)次數(shù)達1.5萬次，使用壽命可達到20年以上。
資料顯示，南都電源690Ah超大儲能電池采用低膨脹低鋰耗負極、高溫極致穩(wěn)定電解液和固態(tài)電解質(zhì)技術，穩(wěn)固陽極界面、均勻鋰離子分布，解決了電池陽極坍塌和鋰枝晶難題，同時以正負極雙重補鋰技術，全生命周期補償鋰損失，保證了儲能系統(tǒng)五年零衰減。同時體積能量密度達380至440Wh/L，單體能量超過2度電，能量效率超過96%，性能大幅提升。
而針對大容量電池普遍存在的安全性問題，南都電源從材料入手，利用固態(tài)電解質(zhì)構筑準固態(tài)導鋰界面，電解液用量降低30%，可燃性組份更少，熱失控后內(nèi)部溫度大幅降低。通過SNS低產(chǎn)熱技術的創(chuàng)新性應用，在體積提升140%情況下，電池0.5P充放電溫升小于4℃，熱失控后最高溫度下降50℃。此外相較于280Ah電池方案，可實現(xiàn)綜合成本降低10%以上。
業(yè)內(nèi)人士表示，當前電芯循環(huán)壽命已成為全生命周期度電成本中的核心影響因素。以目前獨立儲能電站、工商業(yè)儲能每日兩充兩放計算，1.5萬次循環(huán)使用周期可達20年。研究表明當儲能電池循環(huán)壽命提升至1萬次，儲能成本將降至千元/kWh以下，扣除充放電損耗和折舊后度電成本將低于0.16元，低于抽水蓄能，可見未來長壽命將成為儲能電池的標配。
新型儲能 需謀長久之計
近年來，隨著我國新能源發(fā)電規(guī)模持續(xù)快速增長，新型儲能進入大規(guī)模發(fā)展期。十四五以來新增新型儲能裝機直接推動經(jīng)濟投資超過千億元，有力支撐著能源電力發(fā)展，成為中國經(jīng)濟發(fā)展新動能。今年的《政府工作報告》提出，加強風電光伏基地和外送通道建設，推動分布式能源開發(fā)利用，提高電網(wǎng)對清潔能源的接納、配置和調(diào)控能力，大力發(fā)展新型儲能。
4月12日，國家能源局公布了《關于促進新型儲能并網(wǎng)和調(diào)度運用的通知》，明確了接受電力系統(tǒng)調(diào)度的新型儲能范圍，并就加強新型儲能并網(wǎng)和調(diào)度運行管理、技術要求及協(xié)調(diào)保障等方面提出了系列要求。對新型儲能行業(yè)來說，有了并網(wǎng)和調(diào)度的保障，才會有后續(xù)穩(wěn)定的收益預期。有穩(wěn)定的收益預期，才會對產(chǎn)品性能提出要求，有助于倒逼產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)升級。
與此同時，地方上也在發(fā)力完善儲能市場機制。根據(jù)江蘇省發(fā)改委發(fā)布《電力保供政策性保障電網(wǎng)側(cè)新型儲能項目開展容量租賃的聯(lián)系方式》顯示，全省已有41個已納規(guī)的電網(wǎng)側(cè)新型儲能項目自愿承諾確保在2024年7月15日前建成并網(wǎng)。此外還發(fā)布專項通知解決項目建設困難、理順并網(wǎng)流程問題，并在補貼和利用小時數(shù)上對上述項目形成強有力的支持。
有了政策的定調(diào)支持，當然也需要電池企業(yè)提供高品質(zhì)的產(chǎn)品作為支持。現(xiàn)如今，隨著儲能大電芯的規(guī)模發(fā)展，價格競爭也異常激烈。2023年以來，儲能行業(yè)電芯、集成系統(tǒng)價格不斷下行，腰斬已然成為行業(yè)形容儲能系統(tǒng)價格走勢的常用詞。楚能新能源執(zhí)行副總裁卜相楠曾表示，在目前儲能行業(yè)內(nèi)卷的環(huán)境下，大容量、更高性價比將會成為行業(yè)重大趨勢。
去年楚能新能源董事長代德明也公開喊話，到2023年底楚能新能源280Ah儲能鋰電池將以不超過0.5元每瓦時的價格銷售。在彼時主流電芯報價超0.6元每瓦時的背景下，代德明的話無疑預示著儲能行業(yè)內(nèi)的價格競爭。遠景集團高級副總裁田慶軍表示，隨著國內(nèi)儲能技術的不斷進步，儲能電池的價格還會下行，未來的儲能度電成本肯定會降至1毛錢以下。
儲能市場現(xiàn)在競爭異常激烈，第二、第三梯隊企業(yè)想要拿到訂單，同款產(chǎn)品和龍頭企業(yè)的定價相當?shù)脑挘偁巸?yōu)勢較弱。所以只能比市場價格更低，讓更多客戶先用上自家產(chǎn)品才能打開市場競爭機會。然而業(yè)內(nèi)人士認為，企業(yè)如果僅僅只在價格上做文章，在產(chǎn)品、技術方面平平無奇，估計明年、后年的路會很難走。面對著競爭壓力，即便虧也要虧得有價值。
卜相楠強調(diào)，如果單從儲能行業(yè)的健康發(fā)展來說，企業(yè)不應當只關注當下儲能大規(guī)模發(fā)展的成本降低，而應該關注儲能系統(tǒng)投運后實際工況的提升。同時儲能行業(yè)的發(fā)展并不能只追求某方面發(fā)展的極致，而是要做到全方位的平衡，在保障安全性、長壽命的基礎上追求利潤與度電成本的較好平衡。首先是安全要求，其次是長壽命要求，最后才是低成本得目標。
當前大容量電芯已然成為儲能行業(yè)最鮮明的趨勢。繼去年儲能電池廠商競逐300Ah+大容量電芯后，今年競爭水位已攀升至500Ah+。中科院院士歐陽明高曾表示，300Ah+儲能電芯在安全方面是比較危險的。以320Ah磷酸鐵鋰電池為例，內(nèi)部溫度可達700到900度，超過正極分解的溫度500度。此外隨著電池單元充電狀態(tài)增加，燃爆指數(shù)是三元電池的兩倍。
實際情況是，近年來隨著儲能電池容量越做越大，裝機量日益提升，有關儲能項目安全事故也時有發(fā)生。許金梅表示，在寧德時代看來，儲能安全只有零事故和災難兩個方向，儲能作為復雜的系統(tǒng)，從電芯、電箱、集成、整體電池倉系統(tǒng)再到電站，每個層級的安全問題都會產(chǎn)生類似食物鏈的富集效應，這些效應經(jīng)過層層累加后，進而富集成巨大隱患和災難。
因此無論是寧德時代的天恒電池系統(tǒng)，還是南都電源的690Ah超大容量儲能電池，都將提升產(chǎn)品的安全性擺在重要的位置。同時也有企業(yè)表示，單純追求儲能電芯大容量目前看來是不太明智的舉動。遠景集團高級副總裁田慶軍表示，當前大電芯步伐邁得過快，行業(yè)標準、供應鏈及工藝都難以支持，而整個行業(yè)需要協(xié)同發(fā)展，因此循序漸進才算是比較合理的。
同時在壽命方面，當前循環(huán)壽命已成為電芯全生命周期度電成本中的核心影響因素。新型儲能要想在成本上低于抽水蓄能，需要將循環(huán)壽命做到1萬次以上。中國電力科學院首席專家惠東表示，目前部分儲能系統(tǒng)的設計壽命為十年，但實際使用壽命往往存在差距，其中最重要的原因是儲能電池在實驗室中的單體循環(huán)次數(shù)與實際運行端存在折算力錯位的問題。
許金梅表示，儲能作為能源經(jīng)濟發(fā)展中的重要環(huán)節(jié)，這樣的時代背景下，沒有效益的產(chǎn)業(yè)是走不遠的，儲能要有效益才能高質(zhì)量發(fā)展，而效益的產(chǎn)生除儲能系統(tǒng)價格下降，還與使用壽命息息相關。寧德時代很早就開始布局零衰減長壽命技術，并且已做到3年零衰減技術的實際落地。此次寧德時代天恒電池首次做到5年容量及5年功率零衰減，實現(xiàn)大步跨越。
寧德時代首席科學家吳凱也表示，新型儲能就像建房，是用來住的而不是用來炒的，儲能是用來用的，不是用來撐門面、做擺設、換路條的。儲能作為基礎設施，最突出的特點就是要用十年、二十年以上，要在多種復雜環(huán)境和應用條件下安全穩(wěn)定高質(zhì)量的運行。天恒儲能產(chǎn)品的發(fā)布，相當于用技術鎖住時間，為新型儲能規(guī)模化應用和高質(zhì)量發(fā)展按下加速鍵。
近年來，新型儲能行業(yè)內(nèi)卷加劇，企業(yè)降本壓力增大。面對行業(yè)激烈的價格競爭，儲能市場甚至出現(xiàn)劣幣驅(qū)逐良幣的景象。而與此同時，隨著新型電力系統(tǒng)建設不斷提速，儲能系統(tǒng)也面臨市場對產(chǎn)品安全、產(chǎn)品壽命提出的更高要求。因此沒有創(chuàng)新性產(chǎn)品，單純依靠降價策略來搶占市場遲早會被淘汰。如何平衡經(jīng)濟效益與研發(fā)投入，成為企業(yè)思考的頭等大事。
惠東表示，從總體的判斷來看，在未來相當長的時間內(nèi)，新型儲能行業(yè)仍然需要鋰電池扛起大旗。研究機構預計，到2025年新型儲能市場規(guī)模有望突破萬億元，到2030年預計接近3萬億元。儲能行業(yè)追求的東西，不能單純追求安全，不能單純追求長壽命，更不能單純追求低價，而是要堅守安全底線，回歸以技術創(chuàng)新推動降本增效的主航道，實現(xiàn)長遠發(fā)展。
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