儲能向“大”不應“舍本逐末” ,性能與安全要達最優平衡-新華網
2024 11/09 16:19:56
來源:新華網

儲能向“大”不應“舍本逐末” ,性能與安全要達最優平衡

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  在酷暑季節等電力需求高速增長和電網特殊時段供應能力極大不足的矛盾下,儲能開始真刀真槍進入“試煉”。江蘇今年對儲能電站的迎峰度夏保供調用,標誌着中國儲能市場開始進入大規模的交易。

  在儲能加速走向交易的同時,安全問題日漸凸顯。尤其,當前儲能電芯不斷向大、系統不斷向大、電站不斷向大,安全問題迎來嚴峻挑戰。天合儲能副總裁馮玟生強調“無論從哪種角度來講,儲能的安全性都至關重要;一方面,儲能是新型電力系統的核心組成部分,設備穩定性會直接決定整個電網穩定性;另一方面,在用戶側場景,儲能電站的平穩運行和老百姓的生命財産安全息息相關。

  在保障儲能安全方面,天合很早就確定了全棧自研天合芯道路,並不斷深耕研發、生産、製造板塊,全面護航儲能安全。近期,天合光能還發布了行業裏第一本《天合儲能系統安全可靠性白皮書》,展示了天合産品的安全措施和第三方認證,從行業標準引領儲能安全。

  聚焦專用電芯,護航儲能系統安全之基

  電芯對於儲能系統意味着什麼?馮玟生&&,首先從成本角度來看,電芯在整個儲能系統中佔比超50%,毫無疑問是重中之重。

  

  其次,從安全角度而言,電芯本徵安全非常關鍵。電芯本身的安全問題可以稱得上是安全手段中關鍵的“1”,有了“1”,才能在後面加無數的0。電芯的安全可靠對於整個儲能系統至關重要。

  再次,從儲能全生命周期管理來説,電芯並不是簡單的部件。光伏、風電等領域的産品相對穩定,但儲能是相對複雜的産品體系,而儲能電芯作為核心部件的重要性愈發凸顯。

  因此,天合儲能對電芯研發到製造全生命周期流程管理非常嚴格。若電芯沒有較好的一致性,一套儲能系統就會出現非常強的木桶效應。從整個儲能資産的長期價值、可用容量綜合來看,電芯是整個産業的關鍵。

  基於上述幾點考量,天合儲能早就將電芯的研發製造能力定義為核心能力,以此助力天合在電池艙再到系統層面做到行業領先。

  據高工儲能了解,天合於2022年行業率先發布了第一款10000次以上循環壽命的電芯。去年,天合也行業率先發布了單體達到7MWh、循環壽命超過10000次的首年零衰減的産品。

  馮玟生認為,自研天合芯的戰略價值顯著,不管成本、安全、性能領先性,亦或是全生命周期的可靠性與容量表現,均與電芯息息相關。正因為天合芯的戰略定位,天合有信心從産品到整體解決方案做到“遙遙領先”。區別於其他電芯玩家,天合只專注於儲能領域,不涉足動力,也不跨界其他場景,從儲能系統、儲能電站的角度出發考慮未來電芯發展方向。

  系統思維,構建下一代儲能專用電芯

  2024年可謂整個電芯行業的分水嶺,過去幾年,電芯主要由CATL引領的71173尺寸電芯為主。但今年起,電芯企業巨頭CATL、億緯鋰能等企業相繼出爐更大容量電芯,使得下一代電芯的競爭更加白熱化。更甚者,儲能系統集成商包括中車株洲所、陽光電源等也入局參與下一代電芯産品的定義,使得下一代儲能電芯的爭奪持續演化。

  馮玟生提出,當前行業忽視的是,儲能電芯如何實現更好散熱性問題。儲能的應用場景對散熱性的需求並不一致。大電芯散熱性能相對來説會變差,一致性難度會變大,所以需要平衡散熱和一致性的難題。

  當前,2小時、4小時這兩類使用場景在整個儲能佔了80%。但未來,儲能應用場景將進一步拓寬。從目前研發角度來看,下一代大電芯500Ah +、600Ah+運用到1小時、2小時場景已經不再適合。更大容量的儲能電芯將更多應用在4小時及以上場景。

  從構建新型電力系統的多樣性應用場景來説,未來儲能電芯的産品必然會多樣化。馮玟生舉例稱,未來1小時系統可能是100 Ah+,2小時系統可能是300 Ah+,4小時系統更多是500 Ah+。隨着産品的創新,未來可能會出現700Ah +甚至更高的。

  不同應用場景對於電芯的散熱性要求不同。是否可以兼顧大容量和更好的散熱性,這正是天合正在考慮的創新方向。

  

  在馮玟生看來,目前500Ah+的産品是沿着原來314Ah體系做的升級,只屬於量的改變,並不是從量變到質變的飛躍。實際上,電芯變大並不是核心。從電芯出發,具備系統思維,生産性能卓越、安全可靠的下一代産品才是關鍵。

  安全和性能的最優平衡,是實現儲能可持續發展關鍵

  “儲能要想持續發展,一定是安全與性能的最優平衡。”馮玟生&&,儲能安全並不是孤立的,相反,儲能安全是複雜的綜合工程,涉及多個學科。

  一是,從電芯本徵安全出發,保障儲能産品安全。例如基於鋰電池材料特性,包括一些活化劑的應用以提高電芯本身的穿刺、過充的性能表現和安全指數等,做更多基礎研究。

  二是,從電池艙、Pack設計環節出發,保障起火不蔓延,甚至零安全事故。BMS可以通過算法均衡電芯的一致性問題,避免因為SOC(state of charge)等算法的精密度而發生過充過放。此外,電氣安全、熱管理等綜合問題也需不斷攻克,以便整套系統安全“無死角”。簡而言之,電池艙的安全設計,主要解決如何用好的問題。

  

  三是,從電站資産的角度來看,電芯是個生命體,在其未來的全生命過程中出現不一致是必然的,尤其電芯的生命末期,不可避免會發生性能跳水等問題。但電芯的性能變化可通過數字化手段更加精確地監測,從而構建預防體系去避免安全事故發生。

  四是,針對不同應用場景,産品的適配性相當關鍵。需要針對高海拔、高熱、高鹽霧地區極端環境以及多樣化環境,建立較為完善的倣真測試體系,可以保證“對的産品用在對的地方”,真正發揮産品效能。

  

  自儲能業務創立以來,天合儲能基於安全綜合性難題,堅持全棧技術自主研發,實現從設計到交付的全流程嚴格管理,確保電芯的極致安全性能,構建覆蓋從電芯到電池艙的安全設計體系。天合打造涵蓋電氣、結構、熱管理和消防安全等多個維度安全核心優勢,並結合AI智能監控和預警系統,為大規模儲能安全運行“保駕護航”。

  安全行業標準率先發布,讓每一度電更安全

  近期,天合光能發布了行業裏第一本《天合儲能系統安全可靠性白皮書》,自上而下帶動整個行業對儲能安全問題的重視,積極推動整個行業、企業界標準的建立。

  “儲能系統參與者眾多,跨界者龐雜。相對於風電與光伏,儲能是個天花板很高的業務。”馮玟生強調,要想做好儲能,首先要有敬畏之心;其次要有長期思維。天合在構建從芯到艙的系統解決方案能力方面持續深耕。

  隨着儲能系統大量安裝,安全運行變得尤為重要。儲能系統一旦發生安全功能異常,可能會導致火災和爆炸等事故,這已成為行業亟需解決的技術難題。

  為應對安全挑戰,天合儲能提出系統安全解決方案,涵蓋産品安全和質量體系兩大核心領域。白皮書指出,天合儲能通過加強本徵安全設計和完善質量管理體系,致力於構建更為安全可靠的儲能系統,確保從産品設計到生産、再到運營的每一個環節都符合最高安全標準。

  在産品安全方面,天合儲能注重産品本徵安全,從電化學體系的挑選、結構設計、製造過程的環境控制,到缺陷電芯的檢測,每一個環節都嚴格把控。在質量體系方面,天合儲能通過了ISO 9001國際質量體系認證,並不斷優化全生命周期的質量管理體系。

  天合儲能系統獲得第三方權威機構的廣泛認證,包括電芯安全、電氣安全、溫控性能、熱失控安全、艙級IP防護等級驗證、消防可靠性等。天合芯更是在UL、南德、中國電科院等權威機構通過GB/T 36276、UL 9540A、UL 1642、UL 1973、UN 38.3、IEC 62619等海內外標準認證,進一步印證天合儲能産品安全可靠。

  近期,天合光能還舉行了現場燃燒電池艙實驗,進一步檢驗其産品的安全可靠性。實驗結果顯示,天合儲能系統在極端熱失控條件下仍表現出色,成功抑制火勢蔓延。實驗中,電池艙的防火設計和安全性能得到充分驗證,多級防護措施和應急響應機制均按照預定程序有效運作,是天合儲能産品力的有力佐證。

  正是因為天合對産品安全的極致追求,才能保障天合儲能産品廣泛應用於全球市場。

  近日,天合儲能宣布與全球知名儲能開發商Eku Energy合作的英國Maldon BESS順利完成並網並正式投入運營。據統計,在英國,天合光能儲能業務累計出貨超1GWh,充分顯示了天合在全球的交付能力。截至2024年6月底,天合儲能電池艙及系統累計出貨近7GWh。

  未來,天合儲能將繼續攻克行業安全難題,為全球客戶提供更加安全可靠的儲能系統解決方案,“讓每一度電更安全”。

【糾錯】 【責任編輯:王若宇】