本文來(lái)自微信公眾號(hào)“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/黃山明。
如果想要探究每個(gè)行業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向，那么直接從終端各個(gè)企業(yè)推出的新品來(lái)看是最直接的，儲(chǔ)能行業(yè)也是如此。隨著儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展，豐富的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)品提出了更高的要求。
儲(chǔ)能冷卻的新需求
在一些工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈中，如何做好熱管理成為各大廠商的難題。如果儲(chǔ)能系統(tǒng)散熱不佳，將導(dǎo)致系統(tǒng)效率低下、故障率高、損耗率高等問(wèn)題，甚至嚴(yán)重可能引發(fā)致熱失控問(wèn)題，造成電池短路、鼓包、出現(xiàn)明火，最終引發(fā)火災(zāi)、爆炸等安全事故。目前市場(chǎng)中常見(jiàn)的風(fēng)冷和液冷系統(tǒng)各有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，它們?cè)诮鉀Q熱管理問(wèn)題上各有所長(zhǎng)，但也存在一些局限性。
比如風(fēng)冷系統(tǒng)因?yàn)槌杀据^低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在小型或者產(chǎn)熱率較低的儲(chǔ)能系統(tǒng)中較為適用。而液冷系統(tǒng)因其高散熱效率和溫度控制的精確性，在大規(guī)模、高能量密度的儲(chǔ)能系統(tǒng)中更具優(yōu)勢(shì)。然而，兩種系統(tǒng)都不能完全解決熱管理問(wèn)題，它們都有各自的局限性，如風(fēng)冷的散熱效率問(wèn)題和液冷的高成本及維護(hù)難度。
因此，儲(chǔ)能系統(tǒng)的熱管理可能需要結(jié)合使用不同的技術(shù)，或者開(kāi)發(fā)新的熱管理技術(shù)來(lái)全面解決熱管理問(wèn)題。比如華為推出的風(fēng)液智冷儲(chǔ)能產(chǎn)品，可以根據(jù)環(huán)境溫度和電池工況自動(dòng)調(diào)整主動(dòng)液冷、自然風(fēng)冷、余熱利用三種工作模式。在熱管理設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)突破性創(chuàng)新。
通過(guò)多模式智冷運(yùn)行使得輔電能耗最大降低30%，除此之外，風(fēng)液智冷架構(gòu)還能將儲(chǔ)能系統(tǒng)兩充兩放的性能壽命提升至15年。
除了華為，蜂巢能源也在近期推出了一款6.9MWh-20尺短刀液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用CTR精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)，零部件減少15%，占地面積較市場(chǎng)主流5MWh儲(chǔ)能系統(tǒng)節(jié)省20%；采用單開(kāi)門(mén)方案，支持背靠背布置，極大提升項(xiàng)目利用率。
陽(yáng)光電源也推出了工商業(yè)液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)PowerStack 200CS，搭載自研EMS智慧能量調(diào)度系統(tǒng)，采用En-grow算法，通過(guò)海量數(shù)據(jù)深度學(xué)習(xí)，快速生成最佳調(diào)度策略，確保調(diào)度收益最大化，提升電站收益。同時(shí)還配備第二代智能液冷溫控系統(tǒng)，電芯溫差控制在≤2.2度，有助于提升系統(tǒng)壽命和降低能耗。
此外，陽(yáng)光電源還有一款大型液冷儲(chǔ)能系統(tǒng)PowerTitan2.0，采用了“交直流一體化”的極簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將電池單元與PCS集成在一個(gè)柜子里，這種設(shè)計(jì)提升了系統(tǒng)的效率和性能。
系統(tǒng)采用了全液冷散熱技術(shù)，包括液冷PACK和液冷PCS，搭載AI仿生熱平衡技術(shù)，能夠根據(jù)電芯、環(huán)境溫度和運(yùn)行工況智能切換控溫模式，顯著降低了輔電能耗。并且PowerTitan2.0在設(shè)計(jì)上注重安全性，采用直流不出柜的設(shè)計(jì)減少風(fēng)險(xiǎn)源，內(nèi)置短線(xiàn)纜于全液冷散熱系統(tǒng)中，搭載大電流AI滅弧技術(shù)，秒級(jí)關(guān)斷電弧，保護(hù)整柜安全。
新型長(zhǎng)壽儲(chǔ)能電芯
除了溫度控制以外，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)而言，另一個(gè)重要的點(diǎn)在于壽命，這關(guān)乎到儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及經(jīng)濟(jì)效應(yīng)。據(jù)數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前儲(chǔ)能還面臨這實(shí)際壽命不達(dá)預(yù)期這一突出問(wèn)題，其中功率型儲(chǔ)能，也就是時(shí)長(zhǎng)30分鐘左右的儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行壽命不足3年，而預(yù)期是10年。
至于能量型儲(chǔ)能，也就是時(shí)長(zhǎng)1小時(shí)以上的儲(chǔ)能，實(shí)際運(yùn)行平均壽命不足8年，而預(yù)期是15年；電池系統(tǒng)實(shí)際循環(huán)壽命電池單體實(shí)驗(yàn)循環(huán)壽命平均不足0.5，而預(yù)期是0.85以上。國(guó)內(nèi)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，大多數(shù)儲(chǔ)能企業(yè)對(duì)外標(biāo)榜能夠做到20年、25年，產(chǎn)品的循環(huán)壽命能到12000次，甚至15000次，但實(shí)際上這些承諾很難真正做到，因此如何做出長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能成為行業(yè)中的一大難題。
近期，寧德時(shí)代發(fā)布了儲(chǔ)能新品“寧德時(shí)代天恒”，這是一款標(biāo)準(zhǔn)20尺集裝箱式儲(chǔ)能系統(tǒng)，其最大的亮點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)5年容量和功率的零衰減，壽命性能更好。能量密度方面，采用磷酸鐵鋰材料體系，可達(dá)到430Wh/L。
資料顯示，之所以能夠做到5年零衰減，是因?yàn)閷幍聲r(shí)代采用了仿生SEI（Solid Electrolyte Interphase）技術(shù)，這種技術(shù)可以為鋰離子清除路障。同時(shí)通過(guò)自組裝電解液技術(shù)，寧德時(shí)代為鋰離子提供了更順暢的傳輸路徑，進(jìn)一步助力實(shí)現(xiàn)電池的長(zhǎng)壽命和高穩(wěn)定性。
值得一提的是，寧德時(shí)代成功地解決了“零衰減”電池中鋰金屬高度活性的難題，有效遏制了氧化反應(yīng)引發(fā)的熱失控現(xiàn)象。
為了更好的管理儲(chǔ)能，寧德時(shí)代建立了基于技術(shù)開(kāi)發(fā)、測(cè)試驗(yàn)證、運(yùn)行監(jiān)控、安全失效分析的完整循環(huán)的儲(chǔ)能專(zhuān)用質(zhì)量管理體系，確保了產(chǎn)品的安全性和穩(wěn)定性。并且利用AI技術(shù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)和智能預(yù)警，不斷監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，并使用PSA模型量化儲(chǔ)能產(chǎn)品全生命周期失效概率，從而驗(yàn)證安全設(shè)計(jì)目標(biāo)并持續(xù)更新。
除了寧德時(shí)代以外，南都電源也發(fā)布了一款690Ah超大容量電池，同樣能實(shí)現(xiàn)5年零衰減。該電源單體能量提升至2kWh，增長(zhǎng)140%，在20尺標(biāo)準(zhǔn)柜下可擴(kuò)展至6MWh。電池效率提升至96%，采用疊片技術(shù)，疊片效率提升150%，結(jié)構(gòu)件數(shù)量減少50%。
該電源采用低鋰耗人造石墨技術(shù)，膨脹減少20%，結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，同時(shí)特制的電解液抑制高溫副反應(yīng)，優(yōu)化電池循環(huán)性能，正負(fù)極雙重補(bǔ)鋰技術(shù)精準(zhǔn)補(bǔ)償全生命周期鋰損失。
顯然，長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能電池因其經(jīng)濟(jì)效益、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和政策支持，被視為儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的未來(lái)方向。隨著技術(shù)的成熟和市場(chǎng)的發(fā)展，長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能電池有望在電力儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)揮更加重要的作用。
小結(jié)
從目前的儲(chǔ)能新品來(lái)看，溫控以及長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能都成為廠商們關(guān)注的重點(diǎn)。好的溫控可以讓儲(chǔ)能系統(tǒng)更穩(wěn)定、持久的工作，而長(zhǎng)壽命儲(chǔ)能更是整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的核心。儲(chǔ)能產(chǎn)品的穩(wěn)定、長(zhǎng)壽以及高質(zhì)量運(yùn)行，是當(dāng)下及未來(lái)儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展的基石。
