中国储能网讯:11月10-11日,由湖南省能源局指导,中国化学与物理电源行业协会储能应用分会主办的“第三届全国电源侧储能技术及应用高层研讨会”在长沙华天酒店召开。来自电网公司、设计院、系统集成商等领域的400余人参加了本次研讨会。
会议期间,银隆新能源股份有限公司副总裁蒋世用分享了主题报告《钛酸锂在功率型储能应用场景的探索》。中国储能网对其演讲内容进行了梳理,并在此分享给大家,供大家学习、交流。演讲内容如下:
蒋世用:在座的各位伙伴,各位友商,大家下午好,我是来自银隆新能源的蒋世用。今天非常荣幸能够在这里跟大家一起分享钛酸锂在功率型储能应用场景的应用探索。其实作为银隆来讲,钛酸锂是银隆在动力电池领域的一个立足之本,所以说今天主要是围绕着钛酸锂,从以下四个大的方面向在座各位做一个介绍。
第一部分介绍一下我们企业
我也希望借着今天这个场合,能够增进在座各位对银隆的了解,尤其是银隆的技术跟产品。银隆新能源成立于2008年,整个产业链涵盖纳米碳酸锂负极材料以及电池,包括电气电控还有充电设备、新能源汽车、纯电动、氢燃料以及混动汽车,还有一些银隆储能应用产品,包括电池回收。经过11年的发展,银隆新能源目前已经从单一的设备供应商,发展成为目前能够进行全球综合能源系统集成和服务提供商。在2018年,银隆新能源整车销售位居全国前三,在2019年获得独角兽企业称号。公司总部位于珠海,共拥有八大产业园区,包括邯郸、石家庄、成都、天津、南京、洛阳以及兰州,还包括位于美国里洛以及安德森两家海外研究中心。集团旗下包括广通汽车以及奥钛储能两大品牌,公司紧密围绕着“一体两翼”的开发战略,立足于钛酸锂的技术生产,既开发同时发展多元。一方面我们针对电动汽车的上下游进行不断的延伸,另外一方面,加大力度拓展储能产品,在工业调峰、电网调频、通信基站等这些场景的拓展。
第二部分向大家介绍一下银隆钛酸锂电池的一些核心优势,
高安全,众所周知,我们的这个理念不管是应用于EV还是ESS,放在第一位的一定是安全,银隆钛酸锂电池经过电钻,水中的针刺以及切割还有高温等外用的测试,测试结果均没有出现冒烟、起火、燃烧、爆炸等一些现象,也正是基于这样的高安全性,银隆目前为止投放到市场两万多台装载钛酸锂电池的EV当中,因为电池诱发所导致的起火事故为零,银隆钛酸锂有这样高的安全性主要是基于钛酸锂,钛酸锂1.55V铅锂电位不易产生锂枝晶,同时放电电压比较平稳,所以保证了钛酸锂电池的高安全性。
长寿命,这主要是基于碳酸锂材料稳定的结构,因为锂离子在脱嵌过程当中,钛酸锂体积变化率不会超过±0.3%,几乎零应变,而常规石墨在锂离子脱嵌过程当中,体积变化率达到了正负10%,严重降低了它的循环寿命。
快充放,大倍率满足快速充放电的需求,这是基于钛酸锂具有三维锂离子通道,可以实现锂离子快速脱嵌,同时这里最核心的就是银隆的纳米钛酸锂材料,锂离子一次粒子在40-60纳米之间,远远小于市面上其他大于500纳米的钛酸锂。这是我们做的一个10C充电组件测试图,400A的恒流充放,可以满足整车在六分钟内快速充满电的需求。
耐宽温,基于银隆碳酸锂的这种三维锂离子通道以及纳米特性,这也决定了银隆钛酸锂耐宽温特性。其实从边上那个图我们可以看出,对比磷酸铁锂可以看出来,在零下负20度的时候,放电容量可以达到将近80%,在零下50度也能达到65%左右。
第三部分碳酸锂在功率型储能场景的一些应用案例
作为功率型的应用,它的典型特征主要有两个。第一个要求具备快速的响应能力,第二个要求响应的时间不需要太长。那么对于一些典型的场景,包括电能质量改善中的电压暂降治理以及电力辅助调频,包括分布式微电网里面的一些扩容需求。针对这些典型的应用,它的关键需求着重集中在两点,一个是成本,另一个就是安全。
对于成本来讲,这一应用可以完全发挥出钛酸锂的一个倍率优势,来间接降低成本,那么对于安全在第二部分已经做了非常详细的说明,所以在这里我也就不再赘述了。
功率型应用场景之一,电压暂降。
它的现象主要电力系统电压出现骤然降低,远远低于正常电压,导致原因主要是电力系统局部的短路故障,包括一些大的复合接入,比如感应电机的启动,还有雷击、操作等等,这些危害会导致半导体生产设备非正常停机,还有像电缆厂、铜管厂,它的拉丝粗细不均匀。行业里面针对这种电压暂降的处理方案基本上和右边这一副图的方案基本上类似,在正常的时候,我们的电网通过AC/DC变换器,对中间的储能进行小倍率的充电,当电网出现异常的时候,经过升压的DCDC续流二极管,对母线进行支撑,保证在母线跌落时,及时对母线做出支撑,保证设备能够正常运转。
两种储能系统的基础经济对比,对于钛酸锂来讲可以减少人工的维护费用,包括电池状态明确保证可靠,在整个15年全生命运营周期内部,它的成本相当于铅炭电池的2/3。
功率型应用场景之二
随着新能源的发展,包括新基建的提出,尽管我国电力系统的稳定性、可靠性,甚至是储放性在全球范围来讲还算可以。但是像光伏、风电以及像EV还有充电桩的一些接入,给我们这个现代电力系统还是带来了非常大的挑战。作为缓解途径之一,分布式微电网得到快速的发展,那么分布式微力量在这种情况下,它的功率型储能系统,在源网荷储一体化系统当中,更应该发挥的是功率调节,而非能量存储的作用,只有这样才能够保证系统稳定运行,才能进行比较大的功率支撑。
这里我简单分享一下,大家可以看一下左边这个柱状图,是我们针对这一个应用场景,去做了一段时间的数据采样,这个曲线代表的是在三桩停用、单桩充电、两桩充电以及三桩充电,在一天之内出现一个概率。比如说三桩停用的时候,它出现的概率是10%,实际上这个时间段就相当于零点到早上五点这个时间段内,它所产生的需求为零。但是,储能充放电功率500完全拿来作为这个储能的充电,那么在单桩充电的时候,它出现的概率是34%,那么单桩充电的时候呢,他的需求功率是250千瓦,250千瓦中实际上由变压器全部来提供功率,多余的150千瓦给储能进行充电。在两桩充电的时候,充电器的功率达到了500千瓦,其中的400由变压器提供,剩余的100是由储能来提供。相应的三桩充电的时候概率出现16%,它的一个充电功率达到了750个千瓦,我们的这边变压器只能提供其中的400千瓦,剩余的350千瓦也是需要储能来提供的。当然这个地方我们只是简单的描述了三个充电桩的情况,如果说出现四个、五个,甚至六个、七个、八个,那这个时候对于我们储能系统倍率要求会进一步提升,这就是我们在这个项目里面做的单,所以这里仅仅介绍了安装充电的情况。那么整个项目里面,因为是包括四个子项目,分别位于机场的四个门,加入银隆的钛酸锂储能系统以后,现场车位处,包括可充电的功率,都扩充了将近一倍。当然刚刚所说的这些,主要是在这个功率层面进行了说明,实际上跟它配套的还有我们这人员管理,包括相映调度策略所发挥一些作用,这里不再详述。
这是我们今年做的,就是另外两个光储充的应用案例,一个是中科院大同所的智慧储能系统项目,风光存储一体化系统1MWh,另一个是广东某个园区的风光储能多能互补的示范项目5MWh、16MWh。
功率应用场景之三,就是调频
ADC调频来讲,它的特点一般集中在几秒钟到15分钟之间不等,每小时20-30次,它对于电池循环和倍率要求和倍率特性提出了比较高的要求。
这里我们拿到了某个电厂两个小时ADC调频的指令数据,这个图片上看的不是很清晰,我们从后台这个监控数据来看,在第一个调度周期内(我们这里是以180秒作为一个调度周期),从后台数据来看,在第一个调度周期内,它的最大爬坡功率可以达到2853千瓦,那么在这个180秒内,这个功率对这个时间就得到我们调度周期所需要的电量,这就属于典型的这种“小电量大功率”的一种应用场景。那么对于消费者来讲,实际上在这一块,我们其实更多的是要考虑功率型的单价,对于我们设计,对于我们基层上来讲,功率成本的下降是我们是我们思考一个主要的问题。
对调频的储能电站也进行了成本分析,尤其是在广东,今年9月1号开始执行K值开根号以后,意味着我们每一年的这个补偿收益逐渐下降,倒逼我们企业降成本。作为企业来讲,也不可能以牺牲质量为代价,所以说我们需要重点关注的是里程成本,为什么呢?因为我们的补偿收益,从这个公式来看,如果不考虑这种竞价方面这样一些因素呢,实际上它就取决于我们的一个调频里程,近而取决于我们储能系统的最大功率,所以我们也对比铁锂和这个钛酸锂,作为这调频储能电站它的里程成本,像铁锂这个储能系统的倍率是2C,钛酸锂今年我们有一款4C产品,对应的调频里程,就是1:2关系,那么相应的电池寿命,铁锂和钛酸锂目前选的是比较保守,1:3来进行测算,它相关的里程成本实际上对应我们系统成本除以里程乘以寿命,那么回到底下这两个公式来看,在分母保持一致的情况下,我们来比较x和六分之y,这是个什么意思呢?
简单说明一下,如果说我们钛酸锂的这个系统成本和磷酸铁锂的这个系统成本能够持平,那么钛酸锂里程成本可以做到磷酸铁锂的1/6,如果钛酸锂的系统成本做到磷酸铁锂的两倍,那么钛酸锂的里程成本相对于磷酸铁锂的1/3。相应的,如果做到三倍,那就是1/2,作为我们银隆来讲,我们钛酸锂调频储能目标是不超过磷酸铁锂总成本的两倍,这种情况下呢,竞争优势就比较明显。以典型的2C调频项目,我们做一个收益对比,就是对于这个项目的年末未回收成本,从比较中可以看出它的回收期相比可以缩短1.45年。整个系统优势,出席配置可以减少,我们整体投入可以降低20%,同时中途不需要更换电池。这是我们从电工电能新技术上面截取的一部分数据,这是针对不同类型储能电池里程成本的对比,实际上从这里面也可以看得出来,钛酸锂相对于其他几个这个不同技术路线,有比较明显的优势。
今天时间有限,能够开展深入交流的内容不是很多,但是我相信在新能源行业没有永远的竞争对手,只有共赢合作伙伴,真诚邀请志同道合的伙伴来探讨合作发展,谢谢大家。