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36氪出海
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能源环保

储能电芯越做越大,安全风险谁来兜底?

深度观察 

储能电芯越做越大,成本效益真的提高了吗?安全风险又如何兜底?这是一场技术与责任的较量。

——领读语来自36氪出海分析师
常薇倩
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尽管业内争议声音不断,但锂电池储能电芯的容量在近两年越变越大。

2020年,主打长循环寿命的280Ah(安时)电池产品推向储能市场,迅速替代了原有规格成为储能电站应用的主流;随后300Ah+电芯成为新趋势,以宁德时代为代表的二十余家国内电池厂商纷纷推出了300Ah+容量的储能电芯,逐渐推广普及。

到2023年下半年,尽管市场上的主流仍然是280Ah,但头部储能电芯厂再次领衔,推出500Ah+的超大电芯,把电芯容量直接做大了接近一倍。

据36碳不完全统计,截至目前,亿纬锂能、雄韬股份、海辰储能、蜂巢能源等厂商均已推出了500Ah+的储能超大电芯。尤其是具备风向标意义的行业龙头宁德时代,已于去年12月低调开启了530Ah储能电芯新产线的建设。

然而,自行业推出300Ah+大电芯以来,围绕大电芯的争议一直不断。以中科院院士欧阳明高为代表的业内专家们指出了300Ah+储能大电芯带来的安全性问题——电池做得越大,热失控出现事故的风险也就越高。

如今储能电芯容量再次提高到500Ah+,这无疑对于锂电池储能本体、过程和消防安全都提出了更严苛的安全要求。

储能领跑者联盟副秘书长李炎明告诉36碳:“出于安全性和成熟度的考虑,大电芯真正可以市场化应用还是要经过市场的考验,这仍然需要过程和时间。匹配电芯的温控系统和BMS技术都有待完善。” 简而言之,超大电芯技术和应用仍未完全成熟。

当超大电芯遇上了安全性问题,储能电芯能否顺利走进500Ah+时代,电芯容量越来越大的趋势还会持续吗?

降本需求推动,储能电芯厂掀起容量竞赛

之所以把电芯容量越做越大,储能电池厂商最大的驱动力在于降低成本以抢占下游市场。

大容量电芯主要用于电网侧和电源侧的大型储能场景,在国内储能细分市场普遍经济性不足的背景下,降本仍然是下游电站投资商的核心诉求。而大容量电芯具备显著的降本优势,可以为厂商带来更好的价格竞争力。

未蓝Vilion创始人宋峰告诉36碳:“超大容量电芯将簇数减少,将簇管理等相对外围的成本降低不少,因而对大储项目具有较好的降成本作用。”

以300Ah+电芯为例,目前大多数300Ah+储能电芯仍沿用同厂家280Ah电芯的尺寸(71173),因而在同样的体积下能量密度更高,从而降低了整体储能系统造价,提高了项目收益。在储能电池厂商的300Ah+电芯产品宣传中,降本也是最突出的卖点之一。

不过,超大电芯是通过产品和技术创新来实现储能系统的降本,这与价格战式的降本有着本质上的差别。

在此背景下,能够量产300Ah+电芯也成为了锂电池企业产品和技术竞争力的体现。头部的储能厂商纷纷推出300Ah+电芯,掀起了从280Ah向300Ah+升级迭代的竞赛。据36碳不完全统计,目前已有二十余家国内电池厂商纷纷推出了300Ah+容量的储能电芯。

将电芯容量进一步做到500 Ah+,则是储能电芯厂商产品和技术竞赛的延续。“目前市场竞争太激烈了,储能电池厂商想通过差异化的产品来与对手拉开差距。”一位行业分析师表示。

亿纬锂能是国内最早发布500 Ah+电芯的厂商,其于2022年10月发布了560Ah超大容量的LF560K储能电池。另一个头部储能电池厂商海辰储能则于去年12月发布了长时储能专用电池MIC 1130Ah,“越阶式”地将容量提升到了1130Ah,是280Ah电池容量的四倍,也是目前已发布的最大容量的储能电芯。

对于下游客户来说,超大电芯背后最核心的竞争力仍然在于进一步的降本。由于电芯容量变得更大,系统集成时使用的电芯数量和零部件数量更少,500 Ah+的超大电芯在降本方面的效果也更加突出。

与采用280Ah系统产品相比,亿纬锂能宣称560Ah大电芯可实现系统集成应用降本10%;海辰储能方面宣称,1130Ah超大电芯能帮助直流侧储能系统降本25%。

值得一提的是,随着储能电芯容量增大,对应的技术难度和门槛也相应提高——超大电芯不是大电芯的等比放大,而是涉及到材料、设计和制造的一系列复杂问题。目前国内有数十家储能电芯厂,推出300Ah+电芯的厂商只有20余家,而推出500Ah+电芯的只有5、6家。

海辰储能首席技术官易梓琦告诉36碳,海辰这款1130Ah超大电芯研发周期接近两年,是一款能在技术上保持市场竞争力的战略性产品。

大电芯是趋势,但对安全性提出新挑战

一边是储能电芯容量越做越大,但另一边大容量储能电芯引发的争议也一直不断。

去年5月,中国科学院院士欧阳明高在CIBF2023大会上指出,300Ah+磷酸铁锂储能电芯在本征安全方面,实际是比较危险的。

欧阳明高表示,大容量电池像320Ah电池,内部温度可以达到700到900度,超过了磷酸铁锂正极分解的温度(500度)。此外随着SOC(电池单元的充电状态)的增加,大容量磷酸铁锂电池热失控产生的氢气比例升高,燃爆指数是三元电池的两倍。

时代联合新能源生产计划和物料管控经理王旭君告诉36碳,电芯越大,就越难散热及保证电芯内部温度的一致性,电池短路后的热失控问题也会比较突出。

智光储能董事长姜新宇也在去年的一次公开会议上也对电芯容量的快速增大提出了质疑。他表示,2021年大部分的厂家还在推280电芯的样品。但是2023年时2021年的产品已经过时了,未来两三年或者更长时间后,使用280电芯的储能项目能否找到280电芯进行更换电池仓可能会成为问题。他警告从业者,“一个技术没有稳定的时候我们就跨到另外一个技术,会给行业带来一片狼藉。”

因此,在不少业内人士看来,大容量电芯的迭代是把双刃剑,在降低了成本、加速市场发展的同时,也带来了安全隐患和技术难题。有观点认为,宁德时代作为280Ah大电芯的领跑者,却较晚推出300Ah+电芯产品主要也是顾虑其安全性问题。

目前280Ah电芯仍然是市场主流,不过自去年3季度后,越来越多的300Ah+大电芯项目投入项目应用,正在加快渗透。全球头部的储能系统集成商如阳光电源、Powin均采购并应用了300Ah+电芯。

据此,不少业内人士都认为300Ah+电芯将为“下一代储能大电芯的标配”。(300 Ah+电芯包含了314Ah、315Ah、甚至320Ah,虽然数字略有不同,但容量下限一致,产品都是相似的。)

高工储能分析认为,未来谁能够快速获得300Ah+储能电芯的“安全秘钥”,将快速成为此赛道的佼佼者。但同时也指出,“300Ah+”大容量电芯的安全问题,仍是其他二三线品牌急需解决的难题。

从另一个角度来看,300Ah+电芯不断渗透的过程也在倒逼电芯企业加速进行安全升级,促进了行业电池散热和安全技术的进步与提升。

至于未来500Ah+电芯能否持续渗透,乃至于成为主流,则面临着更大的争议,有着更大的不确定性。

远景动力是国内最早实现300Ah+电芯大规模量产的企业,2019年就推出了首款储能专用电芯。远景能源储能产品总工程师钱振华告诉36碳,未来储能电芯向更大容量发展将是必然趋势,更多企业推出更大容量储能电芯有利于产业链快速成熟。天合储能总裁孙伟也表示,未来电池单体容量会比现有电池进一步提升,在其他尺寸下或将超500Ah。

不过,电芯的容量并不会无限大下去。李炎明表示,随着电芯容量的增加,电池热管理成为一个重要难题。如果电芯就没有经受足够数量和足够时间的考验和反馈,过度追求大容量和新技术,电池的一致性将无法得到保障,这将会给储能系统带来运营风险。

目前来看,500Ah+超大电芯还未能实现大规模量产交付,要渗透市场仍有待时日。据悉,亿纬锂能的LF560K电池预计在今年第二季度开启全球交付,海辰储能的1130Ah电芯预计今年12月开启全球交付。而宁德时代的530Ah电芯产线也是去年12月开始建设。

且下游客户对于500Ah+的接受情况也存在不确定性。易梓琦表示,目前280Ah和 314Ah电芯处在一个很平衡的阶段,从项目的角度看,一些愿意突破的项目会选择314Ah,而比较保守的会选择280Ah而排斥新产品。

长期来看,未来电芯容量的最优解究竟多大,哪一规格产品能够成为市场主流,还是要看谁能在高安全的基础上保持成本最低。这一切还有待市场和时间给出答案。

图 | Unsplash

本文来自36氪,作者:王方玉,编辑: 苏建勋,36氪出海经授权发布。

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