電力儲能市場用電池自 71×173×207-280Ah之后,行業(yè)快速推出同尺寸314Ah電芯,同時將20尺預(yù)制艙電量由3.35MWh推向5.015MWh
然而隨著市場的大規(guī)模發(fā)展以及市場價格對制造企業(yè)成本倒逼,同時儲能時長由2h向4h滲透,電芯向大而行成為指向標
基于電芯向大而行,儲能系統(tǒng)集成商發(fā)布 6+MWh、6.5+MWh以及7+MWh,20尺預(yù)制艙。從電芯層面考慮,當前314Ah電芯不足以支撐系統(tǒng)電量的繼續(xù)攀升,電芯企業(yè)開始布局大電芯,當前主要技術(shù)規(guī)格有五大路線:
1、億緯為代表的肩并肩雙拼規(guī)格
2、海辰儲能近乎肩并肩三拼規(guī)格
3、比亞迪為代表的刀片電池
4、寧德時代為代表的VDA放大
5、新規(guī)格
1、億緯肩并肩雙拼路線
2022年億緯鋰能發(fā)布首款大電芯LF560K,尺寸為 72×352×207mm,容量560Ah,為兩個280Ah電芯肩并肩的完全體,當時雄韜股份跟進同規(guī)格電芯
不過在后來作為280Ah升級款314Ah電芯廣受市場認可后,億緯再次發(fā)布MR.BIG電池,同尺寸 628Ah,為兩個314Ah肩并肩的完全體,后續(xù) 跟進者有南都電源、昆宇電源等
同規(guī)格如下:
當前基于億緯雙拼結(jié)構(gòu),最高容量為昆宇電源 72×355×209-720Ah。
億緯雙拼結(jié)構(gòu)優(yōu)勢明顯:可以基于5MWh系統(tǒng)下的整體結(jié)構(gòu)不變,模塊數(shù)量不變,模塊內(nèi)電芯數(shù)量減少一半,通過減少電芯數(shù)量從而加快集成速度,減少電壓、溫度探頭,降低模塊電壓。其中通過降低模塊電壓減少電池簇的數(shù)量為5MWh的一半,可以有效減少高壓盒的用量。
優(yōu)勢:從以上信息可知,億緯雙拼技術(shù)路線是降本最快的技術(shù)路線,基本可完全套用5MWh成熟的供應(yīng)鏈,根據(jù)當前電芯容量,20尺系統(tǒng)最大電量可做到5.75MWh
劣勢:依托當前系統(tǒng),持續(xù)降本方式單一為提高電芯容量,重設(shè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較困難
2、海辰肩并肩三拼規(guī)格
2023年12月份海辰儲能發(fā)布4小時長時儲能大電芯,電芯規(guī)格為75×580×208mm,電芯容量為1130Ah,也就是說電芯單體電量約為3.6kWh,什么概念:一個家庭每天用電量大概在5~7kWh,兩個1130Ah的電芯帶電量可滿足一個家庭一天的用電量
電芯尺寸在厚度和高度方面與314Ah電芯相當,而寬度約為3.3倍
海辰1130Ah電芯重量約為20kg,重量能量密度180Wh/kg,體積能量密度400Wh/L,0.25P(904W)充放電循環(huán)壽命15000次 @60%SOH。
在2024年4月份北京首鋼展會上,海辰展示了基于1130Ah電芯的模塊結(jié)構(gòu)
模塊內(nèi)含2個長模組,每個模組為26個電芯串聯(lián),模塊形成1P52S結(jié)構(gòu),電量為188kWh,模塊尺寸為 1240(W)×2233(D)×254(H)mm,模塊重量 1152kg,推測20尺集裝系統(tǒng)為4列電池,每列為一簇,共4簇,每簇為8個模塊形成1500V平臺系統(tǒng),因此20尺集裝箱系統(tǒng)的電量為6.016MWh,進入6MWh級
優(yōu)勢:電芯做大后很明顯在PACK結(jié)構(gòu)方面以及系統(tǒng)集成方面優(yōu)勢明顯,而相對億緯雙拼結(jié)構(gòu),1130Ah電芯更具優(yōu)勢,所需要的電器件更少,在降本增容方面效果明顯
劣勢:與億緯結(jié)構(gòu)類似,主要是通過放大電芯尺寸把電芯容量提高,PACK結(jié)構(gòu)類似314Ah電芯做6排模組,非技術(shù)性突破。當前系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對而言對電芯的應(yīng)用反而不利,要發(fā)揮電芯結(jié)構(gòu)優(yōu)勢仍需重新設(shè)計PACK結(jié)構(gòu)
3、比亞迪為代表的刀片電芯
從儲能市場的需要角度--成本出發(fā),刀片電池用于儲能領(lǐng)域是采用疊片工藝作為主流技術(shù)企業(yè)的無奈之選。然而當電芯做大之后,疊片工藝反而成為優(yōu)勢
當時根據(jù)市場反饋,目前疊片電池用于儲能領(lǐng)域且能做好的也僅僅是比亞迪一家,分析來看,儲能電池領(lǐng)域是一個重置化嚴重,尤其體現(xiàn)在電力儲能領(lǐng)域,和對成本很敏感的一個領(lǐng)域
而刀片電池對于當前的市場主流314Ah電芯及基于該電芯下的系統(tǒng)進行 平替,考慮到比亞迪的情況,情況似乎清晰了,做與眾不同的選擇需要有完成的集成鏈以及銷售渠道,直接以系統(tǒng)產(chǎn)品面對終端客戶
4、寧德時代為代表的VDA放大
在2023年晚些時候晚上就有一些捕風捉影的消息說寧德時代要搞530Ah大電芯,結(jié)果在2024年4月份首鋼展會前夕發(fā)布天恒電池系統(tǒng)為6+MWh,以及電芯體積能量密度430Wh/L,根據(jù)在現(xiàn)場測量的尺寸,推測電芯的容量為580+Ah
之后有天合儲能,瑞浦蘭鈞等電池企業(yè)跟進
網(wǎng)絡(luò)上430Wh/L推測寧德時代電芯為587Ah,天恒系統(tǒng)能量為6.25MWh
根據(jù)分析發(fā)現(xiàn),寧德時代的定義74×275×215mm,主要考慮VDA尺寸下卷繞設(shè)備兼容最大兼容為300mm,因此推測寧德時代587Ah仍為卷繞工藝產(chǎn)品
20尺系統(tǒng)方面,瑞浦蘭鈞根據(jù)587Ah電芯重新設(shè)計系統(tǒng)結(jié)構(gòu),20尺集裝箱電量達到7.03MWh
優(yōu)勢:電芯結(jié)構(gòu)放大后充分利用了現(xiàn)有產(chǎn)線的兼容性,減少了電芯開發(fā)成本,同時電芯做大之后有效減少了量產(chǎn)集成成本,通過系統(tǒng)重新設(shè)計之后電量有明顯突破
劣勢:電芯做大之后系統(tǒng)結(jié)構(gòu)重新設(shè)計,需要大量的開發(fā)投入,根據(jù)儲能產(chǎn)品的價格敏感性,新產(chǎn)品的開發(fā)壓力較大
5、新產(chǎn)品
在2024年6月上海展會上瑞浦蘭鈞、欣旺達以及楚能同步發(fā)布同規(guī)格同容量儲能大電芯 54×470×182mm 625Ah,單體電芯2kWh
三家企業(yè)電池發(fā)布情況基本一致:精準2度電、熱電分離、430Wh/L、適用2000V平臺
優(yōu)勢:電芯層級熱電分離提高集成后的安全性能,同側(cè)出極柱電池空間利用更極致,為更多的PACK集成設(shè)計提供可能
劣勢:電池同側(cè)出極柱,電芯容量高達625Ah,在充放電過程中正負極柱容易形成溫場疊加,造成溫度過高;熱電分離后防爆閥在另一端,對PACK集成造成影響
6、下一代產(chǎn)品--全浸沒熱管理
當前儲能產(chǎn)品能量效率已經(jīng)高達95%左右,對于電芯而言能量效率已經(jīng)幾乎已經(jīng)做到極致了,市場上宣傳的96%、97%的效率一般是更小功率下的數(shù)據(jù),不是說做不到,而是投入太大,投資與回報不成比例
因此預(yù)測下一代儲能產(chǎn)品的方向為降低輔助能耗,通過浸沒式液冷的方式直接接觸電芯同時代替消防板塊功能
本文認為圓柱電芯才是浸沒式液冷的歸宿,圓柱電池在集成時彼此之間形成的三角間隙成為浸沒液體的通道
而方型電池由于貼合得更緊密反而不利于浸沒液冷的利用。
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