電芯之爭,從未停歇。
在儲能電芯從280Ah向300+Ah迭代過程中,行業(yè)為是以314Ah為標(biāo)準(zhǔn),還是以315Ah作為標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生爭論。雖然兩者只有1Ah的細(xì)小差別,背后卻是客戶價(jià)值與系統(tǒng)成本的一場艱難求索。
在儲能電芯從314Ah向500+Ah,甚至更大容量的發(fā)展過程中,來自行業(yè)的爭論更是此起彼伏,無論是材料還是工藝,無論是容量還是路線,都是業(yè)界爭論的焦點(diǎn)。各家企業(yè)都拿出了自己的“最優(yōu)解”,但實(shí)際上的尺寸差異僅為毫米級。
那么,儲能行業(yè)這些“錙銖必較”甚至有些“吹毛求疵”的爭論到底是在爭什么?有沒有價(jià)值?爭論之后,儲能行業(yè)最終會形成什么樣的共識?
容量之爭:細(xì)微差別影響系統(tǒng)成本
兩年前,到底應(yīng)該以314Ah還是315Ah作為下一代電芯標(biāo)準(zhǔn),各自的支持者和反對者都很多。甚至有一部分反對314Ah的主要原因,是認(rèn)為這個(gè)數(shù)字不太吉利。
從制造技術(shù)來說,增加1Ah并非難事。然而,這并非完全是技術(shù)的事情——容量增加1Ah,卻會導(dǎo)致儲能系統(tǒng)成本上升千分之三,從而造成原材料、產(chǎn)能等各類資源的極大浪費(fèi)。
正因?yàn)槿绱耍噪娦君堫^寧德時(shí)代(SZ:300750)和系統(tǒng)集成龍頭陽光電源(SZ:300274)為首,本著科學(xué)、務(wù)實(shí)的態(tài)度,不約而同地選擇了314Ah電芯,從而也確立了這一代電芯的主流地位。
電芯容量的細(xì)微差別,能夠?qū)ο到y(tǒng)產(chǎn)生重大影響,同樣,電芯尺寸上的毫秒之差,也對電芯及系統(tǒng)的性能影響也十分巨大。
例如,寧德時(shí)代首倡并率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的587Ah電芯,其能量密度高達(dá)434Wh/L,尺寸為73mm×275mm×215mm,相較于行業(yè)內(nèi)同容量電芯的尺寸略小——在寬度上有數(shù)毫米的差距,高度上僅有1毫米的差距,但卻不僅將能量密度提升了5%以上,而且還在性能上有大幅提升。
行業(yè)周知,電芯高度的增加,一方面會讓電解液的爬液難度增大,一方面會讓電芯頂部和底部的溫差變大,直接后果就是加速電芯衰減、縮短使用年限,甚至?xí)霈F(xiàn)“壽命跳水”的現(xiàn)象。而寬度的增加,則意味著電芯內(nèi)阻增大,由此導(dǎo)致充放電效率下降。同時(shí),寬度越寬,熱失控時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的氣體排出路徑就越長,進(jìn)而增加爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。
此外,在相同電量的集裝箱內(nèi),較小的尺寸還能夠?yàn)锽MS等其他零部件留出更寬裕的空間,利于散熱和維護(hù),提高系統(tǒng)的可靠性。
綜上可以看出,電芯容量和電池尺寸的選擇,并非毫無規(guī)矩,任由發(fā)揮。如何在考慮系統(tǒng)成本、產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上尋找到一個(gè)合理、平衡的數(shù)值,對增強(qiáng)電芯的客戶價(jià)值至關(guān)重要。
當(dāng)然,由于電芯企業(yè)受自身研發(fā)經(jīng)驗(yàn)、制造經(jīng)驗(yàn)等方面的慣性影響,出現(xiàn)了各不相同的尺寸也可以理解。比如,有的電芯為了達(dá)到“小體積、大容量”的效果,在基于314Ah電芯尺寸上略微加大,將單體容量提升到392Ah,能量密度也做到了400Wh/L以上。
但是,這種做法的出發(fā)點(diǎn)是為了共用產(chǎn)線,雖然在制造端降低了投資成本,但從系統(tǒng)集成角度說,整體成本并沒有下降。隨著行業(yè)發(fā)展更加成熟,這一類存在短板的產(chǎn)品會逐步在市場作用下向主流標(biāo)準(zhǔn)靠近。
工藝之爭:從系統(tǒng)反向推導(dǎo)最優(yōu)解
在電芯容量之外,工藝路線是爭議更大的一個(gè)話題。它雖然不像電芯大小那么直觀,但卻是影響系統(tǒng)價(jià)值的重要因素之一。
在當(dāng)前儲能電芯市場,很多企業(yè)認(rèn)為疊片技術(shù)和磷酸鐵鋰是最佳CP。例如,億緯鋰能(SZ:300014)、蜂巢能源、中創(chuàng)新航(HK:03931)、欣旺達(dá)(SZ:300207)等電芯企業(yè)均基于疊片工藝,發(fā)布了多種型號的電芯產(chǎn)品。不過,采用卷繞技術(shù)的企業(yè)也很多,如遠(yuǎn)景、寧德時(shí)代、瑞浦蘭鈞(HK:00666)等。
疊片的優(yōu)勢在于容易將電芯容量做大。例如,當(dāng)280Ah電芯還是主流之時(shí),億緯鋰能便把單體電芯容量做到了628Ah。如今,蜂巢能源更是采用“3D打印”+第三代疊片機(jī),將電芯容量推到770Ah。
但是,“硬幣的另一面”,是疊片技術(shù)固有的不足,如來自物理切斷位的挑戰(zhàn)。物理切斷位數(shù)量越多,自放電現(xiàn)象會隨之增多,電芯的故障率也就越高。數(shù)據(jù)顯示,在儲能電芯的失效占比中,自放電比例高達(dá)70%。
而使用卷繞技術(shù),同等容量電芯的切斷位數(shù)量僅為疊片電芯的九十分之一,因此自放電導(dǎo)致的故障率要低一個(gè)數(shù)量級。
值得注意的是,電芯故障率的高低直接影響產(chǎn)品年均運(yùn)行天數(shù),同時(shí)增高儲能系統(tǒng)的維護(hù)成本,最終影響業(yè)主收益。站在系統(tǒng)集成的角度去選擇電芯,什么樣的選擇最優(yōu),答案一清二楚。
實(shí)際上,對于電芯各個(gè)方面最優(yōu)解的選擇,都可以從系統(tǒng)集成的角度進(jìn)行反推。
例如關(guān)于電芯容量的確定。當(dāng)前國內(nèi)儲能電站的容量基本都是200MWh、400MWh這樣的整數(shù)配置,按照最新電站設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),儲能電站的每個(gè)分區(qū)不能大于50MWh。如果每個(gè)分區(qū)由8臺20尺儲能集裝箱組成,每個(gè)集裝箱的容量則為6.25MWh。達(dá)到這一要求,使用單體容量600Ah以下的電芯,完全可以滿足。
正如奧卡姆剃刀原理所說,“如無必要,勿增實(shí)體。”如果非要使用600Ah或者更高容量的電芯,以減少電芯的使用數(shù)量,既沒有必要,也會徒增風(fēng)險(xiǎn)。一個(gè)明顯的事實(shí)是,目前600+Ah電芯的熱失控、氣體積累等一系列安全風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)是嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
綜合來看,單體容量600Ah以下,采用磷酸鐵鋰卷繞工藝的儲能電芯,是性能、安全、價(jià)值各個(gè)維度最為平衡的“六邊形戰(zhàn)士”。
參數(shù)之爭:實(shí)踐檢驗(yàn)是最基本的底線
全球科技發(fā)展歷史給出的鐵律是:任何技術(shù)的進(jìn)步、產(chǎn)品的迭代都要建立在尊重科學(xué)的基礎(chǔ)之上。例如,氫氣的易燃性使之不能用于飛艇。然而100年前,德國人卻自認(rèn)為技術(shù)成熟,將氫氣代替氦氣充入飛艇,結(jié)果導(dǎo)致當(dāng)時(shí)最大的飛艇“興登堡號”發(fā)生火災(zāi),造成了36人喪生。
儲能電芯升級迭代的過程,也應(yīng)該充分遵循科學(xué)規(guī)律,以嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實(shí)的態(tài)度來探索,既不能太保守,又不能不切實(shí)際的激進(jìn)。
近兩年,在降本需求的倒逼下,各電芯企業(yè)紛紛推出大容量電芯,單體電芯容量的紀(jì)錄不斷被刷新,整個(gè)行業(yè)都陷入了容量焦慮之中。然而事實(shí)證明,超大容量的電芯不僅難以顯著地降低成本,反而帶來不可預(yù)見的風(fēng)險(xiǎn)。如今,一味追求電芯容量的競爭已經(jīng)降溫,而是開始尋求最優(yōu)解,這就是行業(yè)朝著更加務(wù)實(shí)、理性的方向轉(zhuǎn)向。
然而,當(dāng)前儲能行業(yè)依然有很多不夠理性的地方,比如電芯、系統(tǒng)的參數(shù)標(biāo)注,一些企業(yè)發(fā)布出的數(shù)據(jù)難以體現(xiàn)出科學(xué)、務(wù)實(shí)的態(tài)度。
作為電芯性能的重要參數(shù),循環(huán)次數(shù)向來很受業(yè)內(nèi)人士重視。然而,據(jù)國內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),前期投運(yùn)的儲能項(xiàng)目,很多宣稱產(chǎn)品循環(huán)壽命15000次的,實(shí)際運(yùn)行僅有3到5年,且年循環(huán)次數(shù)大部分不到設(shè)計(jì)值的一半。
相反,一些遵循科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度做出來的產(chǎn)品,由于循環(huán)次數(shù)等參數(shù)不及一些企業(yè)虛標(biāo)的數(shù)字而受到輕視,這頗有點(diǎn)“良幣被劣幣驅(qū)逐”的意味。最為典型的是寧德時(shí)代剛宣布量產(chǎn)的587Ah電芯,其實(shí)證循環(huán)次數(shù)為8000次,相比很多行業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品標(biāo)稱數(shù)值要低,因此被業(yè)內(nèi)一些人攻擊為電芯性能不佳。
實(shí)際上,寧德時(shí)代的儲能電芯早有應(yīng)用,張北某16MWh風(fēng)光儲項(xiàng)目的電芯至今已經(jīng)使用了15年,完整地跑完了8000次循環(huán)。正是憑借這些真實(shí)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),寧德時(shí)代才推導(dǎo)出了587Ah電芯的循環(huán)次數(shù),具有很強(qiáng)的科學(xué)性。
然而反觀一些批評寧德時(shí)代的企業(yè),其成立時(shí)間還沒有一顆電芯壽命長,其所標(biāo)出的15000、20000的循環(huán)參數(shù)又有幾分科學(xué)性呢?與其相信這些虛標(biāo),不如相信那些經(jīng)過實(shí)證檢驗(yàn)的靠譜產(chǎn)品。
值得一提的是,儲能行業(yè)還存在一些不科學(xué)的的說法,比如“儲能電芯≠儲能系統(tǒng)”的觀點(diǎn),看似有道理地指出了系統(tǒng)工程的復(fù)雜性,實(shí)則忽視了電芯作為系統(tǒng)核心基礎(chǔ)的決定性作用,嚴(yán)重低估了電芯設(shè)計(jì)對全局的影響。
這是因?yàn)殡娦咀鳛榛A(chǔ)單元,規(guī)格及工藝的選擇,都反映出對于儲能系統(tǒng)全生命周期的分析與判斷。大容量、低內(nèi)阻的電芯能夠顯著降低系統(tǒng)復(fù)雜度,從根本上提升系統(tǒng)可靠性和可維護(hù)性,電芯的能量密度、安全性直接影響系統(tǒng)能耗、壽命和成本。
實(shí)際上,在新能源領(lǐng)域,無論是光伏、風(fēng)電,還是儲能、氫能,都存在著各種各樣的“路線”之爭,業(yè)界還往往根據(jù)“路線”的不同,將所涉及的企業(yè)劃分成不同的陣營。如光伏行業(yè)的TOPCon陣營和BC陣營,風(fēng)電行業(yè)的直驅(qū)陣營和雙饋陣營。
有路線之爭本無可厚非,但如果借陣營對立來黨同伐異就偏離了技術(shù)競爭的主線。雖然各電芯企業(yè)所采用的路線各不相同,但最終還是要殊途同歸,共同去追求更加安全可靠、更高用戶增值的產(chǎn)品創(chuàng)新。這才是儲能行業(yè)技術(shù)競賽的“主航道”。
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