遠景儲能:打造第三曲線

遠景儲能:打造第三曲線

  • 2023-04-14
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  • 來源:能源雜誌

車規級儲能電芯的應用成為遠景逐鹿下一階段儲能市場的利器。

文 | 譚潮

剛剛過去的上個周末,在首鋼國際會展中心這座用鋼廠遺址改造、充滿着工業朋克風格的園區里,舉辦了第十一屆儲能國際峰會暨展覽會。大疫三年之後,業界被抑制已久的交流需求急劇覺醒。儲能圈內的頭部玩家和新晉勢力,都在競相發布展示各自的新品,朝着置放着王冠的技術山巔不斷爬坡。

在業內率先推出305Ah大容量儲能專用電芯的遠景動力,於本屆展覽會上,又再度發布12000次長循環壽命的315Ah新品。更長壽命、更大容量、以及更安全可靠的設計,這款電芯將行業的工業進步“卷”向了一個新的高度。

經過數年的精心布局和高速增長,儲能版塊已經悄然成長為遠景科技集團繼風電、動力電池之外的第三增長極。CNESA近日發布的《儲能產業研究白皮書2023》显示,在國內和全球儲能系統出貨量的兩個榜單上,遠景能源均進入國內企業前十——其中國內市場排名第五、全球市場排名第七。

而作為儲能電芯技術供應商的遠景動力,也進入到全球前十的行列—— 2022年,遠景動力的電芯出貨量超過3GWh,截至目前的在手訂單超過70GWh。

重新定義儲能電芯

當前,中國儲能市場浪潮澎湃,正大踏步朝着2.0時代邁進。

根據CNESA數據,2022年,新型儲能新增規模創歷史新高,達到7.3GW/15.9GWh,功率規模同比增長200%,能量規模同比增長280%。在過去的幾年間,每年新增投運的市場規模,幾乎都相當於過去的歷史總和。而這一狂飆的趨勢,在接下來相當長的時間里還將繼續保持。CNESA預測,未來五年,保守場景下,年平均新增儲能裝機為16.8GW;如果是理想場景下,年平均新增儲能裝機將高達25.1GW。

與此同時,伴隨着市場規模的急劇膨脹,儲能行業許多長期以來存在的問題和挑戰正在被放大審視。

首先是安全問題。韓國儲能產業曾經發展非常迅猛,但在經歷一連串爆炸起火等事故之後,該國儲能產業基本處於冰封狀態。類似的安全問題在國內也有發生,根據中電聯發布的一份報告,2022年1-8月,全國電化學儲能項目非計劃停機達到329次,安全性始終是行業發展的首要條件。

其次是度電成本依然高企。當前,電芯本身的材料成本,以及電芯循環壽命的原因,儲能充放電的度電成本依然較高。由於儲能不是發電設備,不產生電能,儲能的價值只能在充放電過程中實現,提升循環壽命是降低系統度電成本的關鍵。

第三是軟硬件協同的挑戰。儲能可以應用在電源側、電網側和用戶側等不同的場景,能實現多重價值和功能,但這些功能都需要軟硬件協同來實現。當前市場上軟硬件協同水準良莠不齊,成為影響儲能行業健康發展的一大痛點。

這些挑戰與痛點,倒推回來,便是對產業鏈上各環節的產品本身提出了更高的要求。以電芯為例,從前兩年開始,業界認為,儲能電芯在產品路線、技術標準、場景應用和產業生態上,都是一個獨立的賽道,由此形成了需要生產儲能專用電芯的共識,一些企業率先試水。最新的消息是,4月9日,特斯拉與上海方面簽訂合約,特斯拉儲能超級工廠項目落戶臨港新片區。這座工廠將規劃生產特斯拉超大型商用儲能電芯(Megapack),未來建成投產後,年規劃產能約為40GWh。

遠景動力則是在其各大電池基地規劃之初,便前瞻性地將儲能產線獨立出來。目前遠景動力在國內無錫、鄂爾多斯、十堰三大基地,已建成多條儲能電芯專用產線,2023年年底產能將達15GWh。而在海外,遠景動力已在美國、日本、英國、法國、西班牙設立電池基地,並規劃布局多條鐵鋰儲能電芯產線,預計最快明年可在美國實現儲能電芯產線的量產。

本屆展覽會上,遠景發布的315Ah儲能專用電芯,即是在此戰略規劃之下最新的產物。它從系統集成反過來定義電芯的能力,從系統排布上尋求容量上的最優解。

同時它還打破了電芯在能量密度和循環壽命上不可兼得的矛盾:單顆電芯容量做到1008Wh,實現了一顆電芯一度電;同時把循環壽命提升到了12000次,可以實現儲能系統一天一次充放電25年安全可靠運行,這將更加匹配風光基地配儲的壽命要求,從而大大減輕業主方的項目周期投資。

據遠景動力鐵鋰電芯開發總監徐永剛介紹,對標目前行業主流的280Ah電芯,315Ah電芯的能量密度提升了11%,循環壽命提升了50%。“通過材料和工藝的創新,我們實現了五年電芯的能效保持率高達95%以上,全生命周期衰減后容量始終保持在70%以上,結合高度集成的系統設計,大幅降低了系統的度電成本,提升了儲能項目的經濟性。”

為打造315Ah這款新一代產品,遠景的工程師們解決了大量的技術挑戰。

材料技術創新方面,正極材料採用了納米級的磷酸鐵鋰材料,通過調整大小粒徑的比例和粒徑分佈實現高壓密,實現電性能和循環壽命的雙提升;負極材料則採用表面鈍化技術,降低存儲過程材料活性,減少鋰耗提升循環壽命;選擇高浸潤的電解液進一步提升材料的穩定性,這樣化成時間可減少40%,初始電阻降低10%,提升了整個電池的動力學性能,降低析鋰風險;同時還通過補鋰緩釋技術,在全生命周期穩定地彌補鋰損失,從而延長電芯循環壽命。

除了原材料的創新之外,遠景在電芯工藝上也進行了改進提升。比如採用一體化注塑結構蓋板,結構高度精簡,過流能力強,確保全生命周期結構穩定性;此外還引入膜片壓花技術,可以有效解決電芯在充放電后可能產生的皺褶和厚度不均問題。

值得一提的是,遠景的電芯產品已經在過去的十五年裡應用在超過80萬輛的動力汽車和150多個儲能項目上,至今依然保持着零重大安全事故的紀錄。

隨着儲能產業的高速發展,儲能電芯也進入大製造的時代。安全問題頻發的背後也是對儲能電芯產品一致性的挑戰,在儲能製造發展之初,行業並沒有明確的儲能產線標準。如何更好定義儲能電芯的製造,打造出高一致性的儲能電芯產品?遠景提出要以車規級的標準體系來打造儲能專用電芯產線。

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“車規級的製造,更多的是看體系,我們經過了很多國際大廠比如奔馳、寶馬等頭部車企的檢驗,他們從頭到尾調研整個公司,也檢驗我們儲能的產線,從資源、技術、質量、製造、工藝、測試、供應鏈管理等所有環節檢驗我們按照高標準來管理我們的產線。” 遠景動力儲能銷售負責人徐有斌介紹道。

正是經過這套高規格的體系要求,遠景動力要求延續這套車規級的質量管控標準去管理儲能,重新定義儲能電芯產品的製造標準。

全棧技術的儲能戰力

“成本、產品、效率。未來能夠留在這個舞台上的一定都是全棧自主研發的企業,單靠集成的公司在這個行業肯定是不可持續的。”遠景能源高級副總裁田慶軍認為,未來儲能競爭會異常激烈,不僅是價格,在成本上也要承擔巨大的壓力。

作為一家綠色科技企業,遠景在儲能這條賽道確立了“全棧技術能力”的發展道路:即從電芯、BMS、PCS、EMS等儲能系統主要的零部件全部由自己研發生產,這在儲能廠商中較為少見。打通主要零部件,既可以降成本,也能保持產品設計的一致性和系統集成的性能,還可以加快新產品的研發和推出,這樣更有利於放開手腳到市場上去競爭。

田慶軍推斷,當電網把這些儲能項目逐步都接入到電網系統之後,產品質量和安全性,都將暴露無遺。誰好誰壞,電網就是一面照妖鏡,不少企業可能很快面臨被迫出局的危機。

“以前風機也是,有補貼的時候,多發點電少發電都無所謂,現在誰敢用差的?價格高一點都不敢用,所以對成本的要求,對產品的要求,對系統效率的要求,將來都是非常高的。儲能也會完全進入市場化,用市場來進行優勝劣汰。”

產品—市場—研發,即將邁入2.0時代的儲能行業,迭代循環逐漸形成,儲能工業之輪正朝着遼闊的原野滾動起來。

在這個行業整體突圍升級的時代隘口,全棧技術能力讓遠景擁有率先突圍的底氣。在技術上信奉長期主義,以及圍繞可再生能源與智能物聯科技的生態布局,是遠景得以構建全棧技術能力的關鍵。

遠景全棧技術能力的鍛造,主要基於以下基礎:

首先,遠景深耕風電行業十幾年,對傳統能源、新能源在電網中的應用以及如何支撐電網的經驗,有着充分的理解,也鍛煉積累了一大批電力电子相關的專家人才;

第二,遠景的電池版塊,也是有着十五年的基礎。2019年,遠景正式收購日本尼桑旗下的AESC電池。經過深度技術整合和創新,不僅獲得像奔馳、寶馬、雷諾、馬自達這些新的客戶,又開發出磷酸鐵鋰路線,儲能專用產線也在全球布局構建;

第三,是遠景的数字智能技術。遠景的EnOS™ 物聯操作系統,採用雲端部署+雲端運維的產品架構,集成鋰電池、BMS、PCS、熱管理、消防等子系統,對整個儲能場站進行全景監控、能量管理和風光儲的協同控制;遠景的儲能伽利略系統能實現雲邊協同,智能預警,還能為交易賦能,提升度電收益。

遠景新一代液冷智慧儲能產品,搭載着315Ah大容量電芯,並結合高度集成的液冷設計,20ft單箱可做到5MWh,能量密度行業最高。同時也支持肩並肩布置方式,100MWh項目可節約佔地面積40%以上。

掌握可再生能源、儲能、能源物聯網領域最底層的關鍵核心技術,正是遠景的核心競爭力所在,通過全棧技術戰鬥力,去打造第三增長曲線。

除了全棧技術能力,遠景也在向更廣義的產業鏈全棧延伸。在原材料的供應保障上,遠景動力全球首席執行官松本昌一曾在接受採訪時表示,主要有以下三點:

第一,與原材料方面達成直接戰略合作,在供給上形成第一層保障;

第二,與相關的商社、貿易公司進行深入合作,參與原材料界的相關項目,在流通端夯實第二層保障;

第三,直接與正極、主材相關的供應商進行直接的接觸和直接的戰略合作。

此外,松本昌一還預計,到2028、2029年以後,可回收材料將成為遠景動力重要的原材料供應渠道,並在中國、美洲、歐洲或日本建立獨立而完整的動力電池產業生態,形成本土化閉環。

2.0時代的新型儲能市場,既是一個幾何級增長的產業原野,也是儲能行業從草莽走向健康成熟的關鍵階段,更是百家爭鳴之後各家企業更為殘酷的產品技術精進之旅。只有全行業堅守對技術、產品和市場的長期主義,儲能產業才能越過泥沼,邁向一個空前廣闊的光明未來。

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