十多年前，“儲(chǔ)能”一詞尚處公眾認(rèn)知的邊緣地帶，但隨著新能源的跨越式發(fā)展，供電生產(chǎn)的連續(xù)性和用電需求的間斷性之間的矛盾持續(xù)激化。應(yīng)用儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠在不同場(chǎng)景中解決新能源接入電力系統(tǒng)時(shí)帶來的強(qiáng)隨機(jī)性、高波動(dòng)性等問題，因而，要求發(fā)展儲(chǔ)能的呼聲愈加強(qiáng)烈，不過，儲(chǔ)電量低、安全性有待提升等問題制約著儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展。
經(jīng)過在儲(chǔ)能技術(shù)上的多年耕耘，如今，我國(guó)有儲(chǔ)能企業(yè)的儲(chǔ)能電池正從傳統(tǒng)的液態(tài)邁向更安全的固態(tài)，儲(chǔ)能電量也從昔日的2000度飛躍至5000度的新高度。儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展底色是技術(shù)創(chuàng)新，借助技術(shù)創(chuàng)新走在能源發(fā)展的前沿，儲(chǔ)能的靈活性價(jià)值也將得以高效發(fā)揮。
5000度電裝進(jìn)20尺集裝箱
儲(chǔ)能系統(tǒng)就像一個(gè)巨大的充電寶，先將電能通過物理或者化學(xué)的手段轉(zhuǎn)化為其他形式的能量存儲(chǔ)起來，在需要的時(shí)候再將能量轉(zhuǎn)化為電能釋放出來。
在這樣的特性下，削峰填谷、調(diào)峰調(diào)頻已是儲(chǔ)能系統(tǒng)的常規(guī)效用。在新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建中，儲(chǔ)能系統(tǒng)也可推動(dòng)光伏、風(fēng)電等新能源消納，提升可再生能源在電力系統(tǒng)中的占比。
公開資料顯示，2023年我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)占比超過50%，風(fēng)電光伏裝機(jī)10.4億千瓦，發(fā)電量占比15%，2024年上半年，全國(guó)風(fēng)光累計(jì)裝機(jī)已超過11.8億千瓦。
在電力系統(tǒng)推動(dòng)下，新型儲(chǔ)能發(fā)展提速。截至2023年底，我國(guó)已投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目總裝機(jī)規(guī)模達(dá)到約34.5GW/74.5GWh(鋰離子電池儲(chǔ)能占比97%)，近五年來年平均增長(zhǎng)率超過100%。另外，根據(jù)CNESA全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)的不完全統(tǒng)計(jì)，2024年6月，國(guó)內(nèi)新增投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目規(guī)模共計(jì)5.40GW/11.77GWh，創(chuàng)2024年以來新高，同比+21%/+25%。
儲(chǔ)能需求日益增長(zhǎng)，提高儲(chǔ)能系統(tǒng)能量密度、增加經(jīng)濟(jì)性，已是儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展方向。北京海博思創(chuàng)科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“海博思創(chuàng)”)是儲(chǔ)能行業(yè)的“獨(dú)角獸”企業(yè)。據(jù)海博思創(chuàng)副總經(jīng)理錢昊介紹，技術(shù)的提升，可以讓同樣大小的集裝箱存入更多電量，產(chǎn)品能量密度的提升，不僅直接提高了系統(tǒng)效率，也意味著在同樣的產(chǎn)線條件下產(chǎn)能顯著提升，隨著產(chǎn)品產(chǎn)能的提升以及儲(chǔ)能場(chǎng)站的規(guī)模擴(kuò)大，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的規(guī)模效應(yīng)凸顯，也將繼續(xù)帶來成本的降低。
在儲(chǔ)能行業(yè)探索十余年，海博思創(chuàng)已率先將5000度電裝進(jìn)了行業(yè)內(nèi)所熟知的20尺儲(chǔ)能系統(tǒng)集裝箱里，從能量密度來看，海博思創(chuàng)將儲(chǔ)能系統(tǒng)集裝箱的能量密度提高到了339.56kWh/m3，單位體積存儲(chǔ)電力的能力處于行業(yè)第一梯隊(duì)。
5000度電是什么概念?“一輛電動(dòng)車的儲(chǔ)電量約為50度，5000度電相當(dāng)于100輛電動(dòng)車存儲(chǔ)的電量。”錢昊說。
2018年左右，海博思創(chuàng)交付的項(xiàng)目中，20尺的集裝箱可以存儲(chǔ)2000度電;到了2023年，同樣尺寸的儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)電量達(dá)到3300度;而現(xiàn)在20尺的集裝箱已經(jīng)可以存儲(chǔ)5000度電，是2018年的兩倍還多。
儲(chǔ)能產(chǎn)品的發(fā)展迭代非常迅速，海博思創(chuàng)研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)常夜以繼日地追趕需求升級(jí)的速度。“儲(chǔ)能是一個(gè)朝氣蓬勃的、高速發(fā)展的行業(yè)，近年來每年的裝機(jī)量都是前一年的兩三倍，產(chǎn)品的能量密度也持續(xù)提升。我們必須適應(yīng)這種節(jié)奏，快速地進(jìn)行產(chǎn)品的全流程驗(yàn)證，快速地推出新產(chǎn)品。”錢昊說。
數(shù)智化攻破集成難題
“如果沒有集成技術(shù)，一個(gè)企業(yè)早晚會(huì)被淘汰。”錢昊這樣認(rèn)為。
作為多專業(yè)融合的行業(yè)，儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制和優(yōu)化，是企業(yè)必須突破的難點(diǎn)。但擁有集成技術(shù)并非易事，實(shí)現(xiàn)集成技術(shù)的迭代也困難重重。
2011—2015年，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)尚處于示范應(yīng)用階段。對(duì)于大多數(shù)企業(yè)而言，這也是一個(gè)攻堅(jiān)期。為了破解技術(shù)難題，儲(chǔ)能企業(yè)需要投入大量精力。
彼時(shí)，海博思創(chuàng)也尚處技術(shù)積累和市場(chǎng)探索階段，公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)雖具備在多個(gè)領(lǐng)域的技術(shù)儲(chǔ)備，但主要掌握的為一些電池管理系統(tǒng)相關(guān)的核心技術(shù)，開發(fā)的產(chǎn)品也由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)化，每個(gè)項(xiàng)目都需要派許多員工到現(xiàn)場(chǎng)參與調(diào)試。
精密的儲(chǔ)能系統(tǒng)，從電芯到電池再到集裝箱，甚至到最終運(yùn)用，每個(gè)環(huán)節(jié)都有需要關(guān)注的地方。
錢昊提及，儲(chǔ)能是一個(gè)非常復(fù)雜的、非線性化的系統(tǒng)，主流的儲(chǔ)能應(yīng)用形式之一是以鋰電池為載體的電化學(xué)儲(chǔ)能，電芯應(yīng)用的是電化學(xué)技術(shù)，通常輸出直流電，而我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活使用的則是交流電，從直流電轉(zhuǎn)換為交流電需要通過電力電子技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。不僅如此，儲(chǔ)能系統(tǒng)還需要對(duì)電池的管理和控制技術(shù)，需要對(duì)其中大量的電池進(jìn)行串并聯(lián)的電氣設(shè)計(jì)技術(shù)等等。
不過，到了2016 年，海博思創(chuàng)建設(shè)了集研發(fā)和生產(chǎn)為一體的北京房山生產(chǎn)基地，同時(shí)建設(shè)了實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，系統(tǒng)性地提升了技術(shù)與產(chǎn)品研發(fā)能力、測(cè)試驗(yàn)證能力、生產(chǎn)和制造能力。
“從研發(fā)的方向來說，一定要推進(jìn)產(chǎn)品的數(shù)智化。”錢昊表示，前述實(shí)驗(yàn)測(cè)試中心，從電芯進(jìn)入工廠開始，就記錄下了其唯一的ID標(biāo)識(shí)，記錄其充放電容量、性能等指標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的生產(chǎn)管理和產(chǎn)品質(zhì)量的全流程追溯。由于整個(gè)系統(tǒng)越來越智能化和數(shù)字化，儲(chǔ)能系統(tǒng)在工廠就能實(shí)現(xiàn)全流程調(diào)試，運(yùn)送到項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)后只需要標(biāo)準(zhǔn)化的簡(jiǎn)單調(diào)試操作就能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)還能夠遠(yuǎn)程發(fā)送回來，便于遠(yuǎn)程運(yùn)維。
次年，海博思創(chuàng)成功交付了57.45MWh用戶側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目，自此全面掌握儲(chǔ)能系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化能力。也是在這一年，國(guó)家能源局發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，這是我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)的第一個(gè)指導(dǎo)性文件，我國(guó)的儲(chǔ)能項(xiàng)目邁入商業(yè)化初期。
半固態(tài)電池破局儲(chǔ)能安全
2022年，《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》印發(fā)，明確到2025年，新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件。
隨著我國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)的快速發(fā)展和政策支持逐步明朗，國(guó)內(nèi)外各大企業(yè)均開始加大對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)品的布局，市場(chǎng)參與者逐漸增加，市場(chǎng)規(guī)模逐漸擴(kuò)大。中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2024》顯示，2023年中國(guó)新增新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模首次突破20GW，三倍于2022年同期水平。
然而，安全問題一直制約著儲(chǔ)能行業(yè)的快速發(fā)展。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能行業(yè)中，磷酸鐵鋰電池是主流技術(shù)路線，但磷酸鐵鋰電池在使用過程中存在熱失控、電解液泄漏等安全風(fēng)險(xiǎn)。
國(guó)家發(fā)改委能源研究所可再生能源發(fā)展中心主任趙勇強(qiáng)曾公開表示，從新型儲(chǔ)能技術(shù)路線來看，過去幾年成本都在下降;從長(zhǎng)期看，成本、安全、資源保障是其技術(shù)發(fā)展最關(guān)鍵的驅(qū)動(dòng)因素，大規(guī)模新型儲(chǔ)能發(fā)展的安全問題日益突出。
于是，不少儲(chǔ)能企業(yè)將目光投向更為安全的半固態(tài)電池。與液態(tài)電池不同，半固態(tài)電池由于降低了液體電解質(zhì)泄漏和易燃性的風(fēng)險(xiǎn)，安全性更高，可實(shí)現(xiàn)本質(zhì)安全。以半固態(tài)鋰電池為例，半固態(tài)鋰電池通過減少液態(tài)電解質(zhì)含量、增加固態(tài)電解質(zhì)涂覆的方式，兼具安全性、能量密度和經(jīng)濟(jì)性，現(xiàn)已具備量產(chǎn)條件。
據(jù)了解，海博思創(chuàng)也曾聯(lián)合合作伙伴北京衛(wèi)藍(lán)新能源科技有限公司開發(fā)基于半固態(tài)鋰離子電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品，并已應(yīng)用在浙江麗水龍泉半固態(tài)儲(chǔ)能電站等項(xiàng)目上。
2022年以來，固態(tài)電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化取得了明顯的進(jìn)展，目前半固態(tài)電池已實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。不過，行業(yè)研報(bào)顯示，目前我國(guó)固態(tài)電池行業(yè)正處于起步階段，業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為全固態(tài)電池的規(guī)模化量產(chǎn)尚需5—10年。
著眼未來，有機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，固態(tài)電池的大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用將在2027年左右開始到來;預(yù)計(jì)到2030年全球固態(tài)電池的出貨量將達(dá)到614.1GWh，市場(chǎng)規(guī)模將超過2500億元。從國(guó)內(nèi)來看，中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟預(yù)計(jì)，屆時(shí)，中國(guó)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將超過200GW，2024—2030年復(fù)合增長(zhǎng)率超30%。
北京商報(bào)記者 冉黎黎
作者：冉黎黎
評(píng)論