戶儲市場對產品的性能要求在于安全性、充放電倍率、寬溫度工況、循環壽命等。
安全性方面,在戶儲“家電化”趨勢下,未來將緊貼家庭生活的日常場景,對安全有第一性需求。而鈉電憑借更柔和的化學性質,在安全性方面更具保障。
此外,鈉電的溫幅跨度在-45℃到60℃的范圍,在極寒條件下的充放電性能優于鋰電,倍率性能方面,已達到3C乃至5C的充放電倍率,可實現短時充電和用電需求。
市場方面,在嚴重缺電、限電,或因電力設施老化、電網薄弱而導致的頻繁斷電地區,鈉電戶儲憑借高倍率性能可幫助家庭用戶及時、快速備電,在海外市場還可開拓虛擬電廠應用。
相關產品及案例方面,眾鈉能源鈉電戶儲電芯于23年Q4上市,已獲客戶定點,能量密度125Wh/kg,循環壽命5000次以上;海四達星耀Ⅱ80Ah鈉電池,在家儲上已有示范應用;中比新能源與華寶新能于去年簽訂大圓柱鈉電池合作。
高工產研(GGII)預測,2024年將是大圓柱電池規模上量元年。而鈉電與大圓柱的組合有望在戶儲等小型儲能領域實現應用。
鈉電進軍戶儲把好安全關
戶儲產品采用安全性更高的材料已是一大趨勢。在2023年的美國RE+上,特斯拉新版Powerwall 3從三元材料切換到磷酸鐵鋰,LG也首次推出基于磷酸鐵鋰材料的的戶儲新品LG enblock E。
而在安全性能上,鈉電戶儲的想象空間比磷酸鐵鋰更大。
一方面,鈉離子內阻高于鋰離子內阻,短路發生后電池瞬間發熱量少,溫升較低;另一方面,鈉離子的活性高,在一定條件下鈉枝晶比鋰枝晶更易發生自消融,進而避免了電池短路自燃。
尤其是在戶儲“家電化”趨勢下,戶儲產品的擺放位置將從室外移步至室內,與其他家電產品構成家庭日常生活的一部分,需要十分關注電氣安全。
鈉電高倍率下的虛擬電廠機會
高倍率方面,一是家庭用電負荷較大的情況下,儲能系統的充放電倍率應較高,以滿足家庭高峰用電的需求。二是,在頻繁停電、限電高發地區,家庭用戶接入戶儲是為了更好地準備應急工作。
而戶儲高倍率需求背后,是更為廣闊的虛擬電廠市場。在歐美國家,虛擬電廠已實現商業化、盈利化,戶儲是用戶接入虛擬電廠的重要載體。
2021年,特斯拉和加州某電力企業合作VPP項目,當加州電網運營商CAISO宣布電網的警報、警告或緊急狀態時,私人Powerwall會通過虛擬電廠被遠程調度放電給電網。
去年8月,特斯拉兩家虛擬電廠在德州已獲資格入市,可以向德州電力可靠性委員會(ERCOT)運營的電網提供可調度電力,而用戶可通過Powerwall在ERCOT市場上出售剩余電力。
而戶儲接入虛擬電廠講究的便是快速響應,對倍率性存在一定要求,鈉電戶儲在未來具有一定是市場空間。
鈉電戶儲“開發”低溫特性、循環壽命性能
低溫特性方面,一般LFP電池在極低溫條件下不具優勢,而鈉電池在零下20攝氏度低溫環境中,擁有90%以上的放電保持率,在零下40攝氏度低溫中也可以正常放電效率可達80%以上。
由此可見,鈉電戶儲產品可以更好滿足高緯度、高寒地區冬季用電、備電需求。
國內可展望北方、高緯度、高海拔等地區的備電場景,尤其是東北地區冬季備用電;海外地區可關注德國、意大利、美國等國家,部分地區冬季氣溫最低達-40℃。
循環壽命方面,家庭戶用儲能質保普遍在8-10年,設計壽命在10年,因此系統循環一般實現6000次以上,但目前鈉電在循環壽命上的性能并不突出。
對此,鈉電基于三大材料體系的同步研發,目前的聚陰離子材料最高理論循環壽命已突破10000次以上,可滿足家庭常年使用。