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宁德时代12000次超长寿命电池助力储能多场景实现商业化

作者:中国储能网新闻中心 来源:能见 发布时间:2021-08-10 浏览:

三登央视大型工业纪录片的宁德时代(300750.SZ),再次展现大国制造风采。

8月6日,在央视播出的建党100周年献礼主题纪录片《强国基石》第五集“逐梦”中,宁德时代青年科研人才的逐梦历程,为我们讲述了全球首创的12000次循环长寿命电池如何破界而生。

众所周知,“双碳”目标愿景下,构建以新能源为主体的新型电力系统,为未来我国能源产业发展奠定了基调,也为我国新型储能跨越式发展催生了机遇。

根据伍德麦肯兹预测,未来10年中国新型储能装机量将创新记录:到2030年,装机达153 GWh。

国网能源研究院同样认为,中国新型储能在2030年之后会迎来快速增长,并到2060年装机规模将达4.2亿千瓦(420GW)左右。

除了装机规模外,万亿储能市场亦冉冉升起。根据光大证券测算,2020-2030年我国储能需求空间累计3.9TWh,2020-2060年我国储能市场空间累计为94TWh;2030年储能投资市场空间1.3万亿元,2060年5万亿元。

不过,尽管储能前景无限,但其真正的产业“风口”并未到来。且掣肘其规模化高速发展的关键因素依然是——成本。

锂电池作为储能系统的关键元器件,占其成本的70%以上,而电池的循环次数低则是降低成本的最大制约因素。

基于此,宁德时代根据其对储能系统的深刻理解和技术研究,成功推出12000次超长循环寿命储能电池,有望打破产业瓶颈,塑造行业新标杆。

宁德时代是如何攻克12000次超长循环寿命的?是否有落地项目?对整个储能产业的影响和意义是什么?

让我们一起跟随镜头,一探究竟。

攻克5大技术瓶颈

打造行业新标杆

2016年,宁德时代承接了“十三五”重点研发计划“智能电网技术与装备”重点专项“100MWh级新型锂电池规模储能技术开发及应用”项目。

同样是在这一年,宁德时代电芯研发部高级经理喻鸿钢,在经过很长一段时间的慎重选择后,带着一腔热血来到宁德时代,而他接到的第一个任务就是负责储能长寿命锂离子电池项目的技术研发。

“当初也是初生牛犊不怕虎,觉得还年轻,只要有新东西,我们就可以去挑战。”喻鸿钢如此形容接到任务后的感受,“我们是摸着石头过河,一次次遇到各种挑战,通过这种碰撞一次次地分解然后解决掉”。

历经四年,这个年轻的研发团队突破了大规模锂电储能在寿命、能效、安全、测试、系统集成等方面的核心技术瓶颈,将锂离子电池的寿命延长到12000次循环,实现了全生命周期阳极锂离子补偿技术在储能领域的工业化应用。

这是业内首款循环寿命达到12000次以上的磷酸铁锂电池,远超市场3000-6000次循环寿命的平均水平。

喻鸿钢和他的团队取得了五大突破性科研成果:超长寿命电池技术,高一致性模块集成与管理技术,高置信度电池寿命预测技术,大规模电化学储能系统中单元及模块的安全性评测方法、标准,百兆瓦时级大规模电池储能电站统一调度与控制技术有,并获得68项发明专利,实现百兆瓦时级锂电储能系统在晋江30MW/108MWh储能电站落地应用。

2020年,晋江百兆瓦时级储能电站获评国家能源局首批科技创新(储能)试点示范项目,同年,还获得全国首张独立储能电站发电业务许可证(发电类)。

截至2021年7月1日,该电站已安全运行535天,总放电量达68.52GWh,按照一个三口之家每年用电3000度来计算,相当于可以为超过15万户家庭供电。且其电池循环寿命高达12000次,按本地调度指令每天1.5-2.0次充放电,服役寿命预计超20年。

可以说,晋江百兆瓦时级储能电站的成功运行,正式开启了宁德时代储能电站商业化运营之路,也为行业提供了可复制、可推广的技术支撑和落地经验。

随着晋江百兆瓦时级储能电站的成功落地和投运,国网时代华电大同300MW/600MWh储能项目也于2021年7月10日正式开工,实现了从100MWh级到600MWh级的跨越。

在开工仪式上,宁德时代董事长曾毓群表示,国网时代华电大同热电储能项目开工标志着“十三五”重点研发计划储能项目的又一成功落地,代表着电化学储能可以在电网侧发挥重大作用。

多场景推广应用

助力实现“双碳”目标

经过数年发展,我国储能市场一直表现出强劲的韧性,并已形成了比较成熟的三大应用场景:用户侧、电网侧、电源侧。

而宁德时代长寿命储能电池也已成功推广至上述所有应用场景并在发、输、配、用多项储能项目中,为客户提供了全新的解决方案。

用户侧一度被视为最有潜力的储能发展领域。在这一领域,储能存在的首要价值就是节省电费。在电力峰谷价差可观的地区或需要存储分布式发电的情况下,其中的价值套利,是用户投资的主要驱动力之一。

当电费弹性可控时,储能成本越低用户侧发展前景越高。根据此前业内预测电池的服役寿命大于15年则成本将低于1500元/千瓦时,宁德时代12000次长寿命电池服役周期超过20年,成本将更低。

电网侧储能作为后起之秀,已经在2018年赶超用户侧的新增装机。但因2019年储能计入输配电价被否定,缺乏经济性的电网侧项目随即被电网公司踩下“急刹车”。

作为国内规模最大的电网侧站房式锂离子电池储能电站——晋江储能电站试点项目一期(30MW/108MWh)顺利并网,以及国网时代华电大同热电储能项目正式开工,都为储能产品在电网侧的推广应用提供了更创新、更经济的解决方案。

电源侧主要包含电源侧调频以及“新能源+储能”。在电源侧调频方面,电池循环寿命至关重要。在该市场主要分布区山西和广东,以往的项目基本平均1-2年就需要更换一次电芯。宁德时代12000次长寿命电池,以其优异的各项性能,降低发电企业调频分摊费用,促进电力辅助服务市场调峰和调频资源进一步细分,提高储能调频市场占比。

在“新能源+储能”方面,由于没有买单机制,储能市场乱象丛生:恶性低价竞争蔓延,标准安规缺位,市场不断上演“劣币驱逐良币”现象,为储能系统安全埋下隐患。

在多项创新技术加持下,晋江储能电站实现了智慧的负荷管理,能够保障电网安全、稳定、高效、低成本运行。且12000次长寿命电池所取得的五大科研成果中,备受关注的突破还有:大规模电化学储能系统中单元及模块的安全性评测方法、标准。

多种技术“并存”

全面助推储能降本

事实上,宁德时代在储能领域的工业化道路上,并非只有长寿命电池这一“利器”。作为锂电龙头,其在技术路线上一直坚持多种技术“并存”。

7月29日,宁德时代发布了第一代钠离子电池,同时,创新的锂钠混搭电池包也同步亮相。

作为该公司创新技术产业化的又一里程碑式成果,钠离子电池具备高能量密度、高倍率充电、优异的热稳定性、良好的低温性能与高集成效率等优势。

其电芯单体能量密度高达160Wh/kg;常温下充电15分钟,电量可达80%以上;在-20°C低温环境中,也拥有90%以上的放电保持率;系统集成效率可达80%以上;热稳定性远超国家强标的安全要求。

可应用于各种交通电动化场景,尤其在高寒地区具有突出优势,又可灵活适配储能领域全场景的应用需求。

除此之外,宁德时代在其他技术路线方面,也有相关专利技术储备。仅在宁德时代内部就已出现多种技术“并存”,促使各技术领域不断推陈出新,共同助力储能降本。

如今,中国储能产业正迎来前所未有的历史发展机遇,“碳达峰、碳中和”的目标愿景,将极大促进我国能源结构调整和产业转型升级,使无化石燃料社会成为可能。

而2019年,诺贝尔化学奖被授予三位发明锂电池的科学家。他们的获奖原因正是:“他们创造了一个可充电的世界,使无化石燃料社会成为可能。”

宁德时代站在巨人的肩膀上,研发先进技术,为可再生能源替代化石能源提供了先进解决方案——12000次长寿命锂离子电池、最新推出的钠离子电池等,都让整个储能市场增加了更多可能性。

随着技术的迭代和社会的进步,未来,这一被誉为继光伏之后的下一个超级蓝海市场,将存在越来越多的“变数”。但在这个完全属于资金技术资源密集型的赛道上,是成本控制、安全管理、技术创新等多维度的较量。

唯有那些能够不断创新、不断突破自我的企业才能走到最后。

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