文|起點鋰電
去年以來,儲能領域追求大容量電芯已成為趨勢。2023年,300Ah+儲能大電芯正式拉開規模化應用“序幕”,成為各家電池廠商押注的產品路線。
據起點鋰電不完全統計,截至目前,已有20余家電池廠商相繼推出300Ah+大容量的電芯產品,且參與者仍在持續增加。
目前,市場應用的主流電芯仍以280Ah為主,但超過300Ah的大容量電芯現已陸續出現20多種品類:305Ah、306Ah、314Ah、315Ah、320Ah、325Ah、375Ah、560Ah、580Ah......過半電芯廠家300Ah及以上容量電芯,在尺寸上沿用71173尺寸,亦有堅持自身尺寸的廠家,如國軒高科、億緯鋰能等。
面對種類繁多,尺寸不一的儲能大電芯,市場關于容量標準化以及下一代儲能標配電芯的討論也愈發激烈。
8月23日,寧德時代5MWh EnerD系列液冷儲能預制艙系統成功實現量產,該系列產品采用了314Ah新一代儲能專用電芯。作為當年用280Ah開啟大電芯時代的引領者,寧德時代此次入局314Ah電芯,被行業視為一種關鍵“信號”。
電芯容量越大越好?
目前,市場上儲能系統產品普遍采用280Ah容量電芯。為減少PACK電芯數量,附帶減少儲能系統連接件,從而降低儲能成本,提升電芯一致性,合理擴大儲能電芯容量已成為行業共識。
實際上,各家企業競相研發大容量電芯,初衷都是降本以增強產品競爭力。
業內人士分析,投入相同的人力、能耗,在原材料稍微增加的情況下,產出的單位安時數得到增加;此外,廠房設備折舊等固定成本不變的情況下,產品的單位成本得以下降,從而帶來有力的價格競爭力。
比如億緯的LF560K大電芯,相比此前的LF280K儲能專用電池,使用LF560K電池可減少50%的電芯數量,減少47%的電池包零部件數量,提升30%的生產效率。
從儲能項目投資端來看,儲能大電芯也大大降低了整體系統造價,提高了項目收益。
據寧德時代介紹,搭載314Ah儲能電芯的全新EnerD系列液冷儲能產品,相比上一代產品預制艙的占地面積節約20%以上,施工工程量減少15%,調試運維成本下降10%。
但電芯升高伴隨的熱管理、綜合效率等方面的風險也在不斷增加。“高能量密度、高循環次數和高安全性”三者同步提升的難度較大。對此,遠景動力表示,“電芯越大,安全、良率、成本都會有影響。”
電芯容量的升高也伴隨著產品將面臨更高的安全風險,比如升高容量會增加電芯的失控風險,當容量達到320Ah這個量級,電芯內部溫度將超過800℃,這對于本體、工藝和消防安全提出了更高的要求。
其次,大容量電芯的規模化對產業鏈的其他環節提出了挑戰,比如設計能力、生產設備及制造工藝。產能優化速度能否匹配電芯容量升級的要求還有待考量。
尤其在當前儲能電池產能過剩隱憂下,盲目的產能投資致使原有設計產能跟不上市場電芯容量升級的速度,導致重復投資、資源浪費。
此外,電芯容量及體積的增大會導致運行溫度升高,從而影響電芯的循環壽命,更會帶來散熱性能變差、電芯更易鼓脹的問題,增大一致性控制難度。
一家儲能企業負責人表示,各家廠商發布的儲能電芯產品的容量不斷增加,其實還是存在一個市場慣性。大家都認為,能量密度的增加是技術實力的體現。
作為儲能系統集成龍頭,陽光電源也表示,儲能電池容量并不是越大越好。目前行業內很多廠家按照恒流進行標定容量,但在實際運行場景下儲能系統按照恒功率運行。“優秀的電池可以釋放更多的容量,增大客戶收益。”
不少從業人士的觀點是,隨著技術迭代,電芯容量可能會繼續增加,但尺寸會逐漸走向固定。從集成商角度,也會逐漸要求市場的電芯規格走向統一,保障終端用戶應用需求。
總的來看,電池廠商競逐大容量儲能電芯的根本在于成本。未來,儲能大電芯的比拼仍將落腳于對儲能電芯安全性難題的技術性突破和關鍵性降本。
314Ah儲能電芯是否為最優解?
那么若電芯規格逐步走向統一,314Ah電芯會成為標配嘛?
作為280Ah電芯的升級產品,314Ah電芯在尺寸不變的提前下,成本更低、安全性更高、循環壽命更長,被行業認為寄予厚望,不少業內人士稱之為“下一代儲能大電芯的標配”。
據起點鋰電統計,目前寧德時代、中創新航、欣旺達、楚能新能源、蘭鈞新能源、正力新能、天合儲能、贛鋒鋰電、德賽電池、天弋能源等10余家企業推出314Ah電芯,是300+Ah儲能電芯入局企業最多的容量類別。
在配套20尺柜集裝箱的場景下,314Ah可剛好形成5MWh的系統容量,滿足國標36276要求Pack和Rack層級的充放電量必須大于等于額定電量的國標要求,可“擰干”電池標稱的水分。
陽光電源也曾表示,選擇314Ah主要基于兩方面考慮。一是,314Ah恰好組成5MWh電池子陣,超配量最少。從終端客戶角度看,標稱314Ah電池相當于對電池的 “去公攤”化,降低了儲能的初始投資成本。
二是,314Ah、314Ah+、甚至320Ah+,容量下限一致。但是,從電池到成組損耗約為5%,標稱314Ah能滿足國標要求。
一位頭部儲能電池企業負責人對起點鋰電表示,“在71173標品尺寸規格下,電芯容量會沿著314/315Ah、320Ah方向不斷迭代升級。在目前儲能電池行業的工藝、良率、成本、體積等條件下,314/315Ah已經達到了極限。”
具體而言,電芯容量的增加,帶來內阻增加、良品率下降、電芯內部不一致等問題。314Ah電芯是目前儲能市場在性能與良率、成本之間的平衡選擇。
為此,有觀點認為,這也是作為寧德時代作為280Ah大電芯領跑者,卻較晚推出314Ah電芯產品的緣由。
短時間內,儲能電芯容量標準難以統一。從商業化競爭的角度來看,各大儲能電池企業會從多種電池型號、多種材料體系、多種成本方案等開展電芯研發,追求更多市場份額和話語權。
且儲能應用場景復雜多樣,海內外市場需求也存在差異。電池廠一方面通過技術提升電芯的性能、制造工藝保證高良率,推動成本下降。另一方面也需要通過從儲能系統產品角度反向推動電芯產品的設計改變。
多位從業人士認為,2025年前后將是“求同存異”的過程。未來究竟哪一款能夠成為市場主流,還是要看大面積應用中誰的成本低,類似此前的光伏尺寸之爭。
類似280Ah電芯的應用軌跡,280Ah在2020年推向市場后,2021年能量產的不超過三家電芯廠,2022年逐漸成為儲能電站應用的主流。314Ah電芯規模量產交付也才剛剛開始,一切都有待市場和時間驗證。