今年上半年,我國新投運儲能裝機規模約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,行業尋求容量更大的儲能電芯支撐電站運行。

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

從行業內看,儲能電芯升級迭代的基本邏輯是通過材料創新、結構優化等實現性能提升。然而,從電芯的底層創新出發,在兼顧性能提升的同時還能保障自身安全,重塑電芯的設計語言十分重要。

何以重新定義儲能電芯?蜂巢325Ah電芯是這樣做的:

以L形短刀結構為核心設計語言,在安全方面從源頭降低了溫升風險;結合高效飛疊制造工藝,幫助電芯生產實現了降本增效,緊扣儲能安全性、經濟性兩大主旋律。

蜂巢更是充分發揮了“短刀+飛疊”的雙重優勢,使325Ah電芯具備165Wh/Kg高體積能量密度、12000次超長循環壽命,針刺實驗不起火不冒煙等性能優勢,打破了高能量密度、長循環壽命、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儲能電芯將應用于協鑫集團新品“鑫+”系列儲能系統產品,在儲能全域短刀化上邁出了實質性的一步。

大容量電芯升級下的安全隱憂

在20尺集裝箱的標準下,儲能系統的容量提升,具有“開源節流”的效果:

開源方面,單體大容量系統產品在能量密度和循環壽命得到進一步提升,可增加電站收益;節流方面,更大容量的系統意味著項目所需產品數量更少,可減少儲能電站的土地建設成本,且施工工程量減少、調試運維等綜合成本得到有效控制。

而儲能系統的容量提升,關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,行業內提出“大容量鐵鋰電芯燃爆指數是三元電池的兩倍”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電芯從底層創新出發,提出短刀結構設計,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。

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

此外,電池內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VDA電芯內阻高、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,現實了“長薄化”,更有利于電芯散熱。

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

價格戰愈演愈烈 電芯降本如何賦能儲能經濟性

安全問題解決后,儲能經濟性也隨之而來。目前,儲能價格戰越演越烈,系統報價已接近腰斬,行業還困于產能過剩、利用率不足的隱憂。

報價方面,儲能系統報價也已經跌破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”的現象將更加嚴重。而電芯降本可向下傳導至系統的整體降本,從而進一步提高儲能項目的經濟性。

產能方面,GGII數據顯示,上半年國內儲能電池產能已超200GWh,整體產能利用率從2022年的87%下降到今年H1的不足50%。

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

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

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

結合系統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當前主流的280Ah液冷儲能柜產品,系統能量密度可以提升50%,簇級零部件數量減少55%,簇級成組成本降低28%。

此外,動儲共線生產亦是蜂巢能源的優勢之一。蜂巢能源基于平臺化產線的開發,可充分協調動力電池與儲能電池的生產,以此提高產線的利用率。

蜂巢325Ah市場探索:電力、工商業儲能多元出擊

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

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

在與協鑫集團的合作中,其利用蜂巢325Ah電芯設計的系統集成產品,使成組效率提升30%,電氣接頭減少50%,單PACK容量可達200kWh。而協鑫以200kWh大PACK 為主設計單元,單標準20尺集成艙可實現儲能總容量6MWh。

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

工商業儲能賽道,其配套電芯目前在行業內還沒有既定的標準,選擇性較大,給予大容量、新形態、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場簽訂了儲能項目合作協議,共同開發共享儲能與工商業儲能市場。