中国储能网讯:近期,宁德时代在德国慕尼黑推出名为TENER Stack的9MWh的超大型储能集成设备,Stack翻译过来即是堆叠,顾名思义,即采用上下两个单柜叠放的设计方式,实现体积利用率的提升和占地面积的减少。
作为行业龙头,宁德时代产品的发布引发行业广泛关注,同时也带来一些思考,堆叠集成方式是否会引领新的集成发展趋势?堆叠布置在国内市场的应用前景如何?项目建设和验收是否存在制约因素?
回顾堆叠的做法,并非新鲜事。在2020年前,铅炭电池在工商业储能中曾广泛应用,预制舱布置时普遍采用多个电池舱堆叠的方式,多个电池舱采用紧靠+堆叠的模式,最高可叠至3层,实现布置的最大集约化,可极大的节省占地面积。
2021年左右,在部分磷酸铁锂电池项目中,部分项目也曾使用堆叠的型式,特别是在部分用地较为紧张、用地成本昂贵的地区。
2021年后,随着行业对锂离子电池储能消防安全的重视,特别是北京“4.16”火灾事故之后,设计要求逐步提高,验收管理制度逐步健全。由于锂离子电池热失控后具备反应剧烈、热量高、热失控难以抑制等特点,堆叠布置一旦发生电池热失控火灾,燃烧可能会导致上层电池舱倾倒、垮塌,危险程度高,经济损失大,同时上层电池舱热失控时消防灭火困难,叠放模式逐步销声匿迹,单层电池预制舱“平铺式”成为广泛使用的布置方式。
回顾了堆叠模式在国内发展的历程和优缺点,锂离子电池能否采用堆叠的布置型式,可能是行业同仁关心的重点。
据了解,国标《电化学储能电站设计规范》GB 51048正在修订,修订的新标准对电池堆叠布置提出了明确要求。
标准提出锂离子电池、钠离子电池、铅酸/铅炭电池预制舱宜采用单层布置,确有困难时,可双层布置,与此同时,对于双层布置,提出“相对严苛的附加要求”,即要求“上层电池舱应设置独立的支撑结构”。支撑结构除了要采用不燃性构件和满足较高的耐火极限要求外,支撑结构的楼板应超过下层预制舱的外轮廓不小于1m。
现有的电池舱钢结构的耐火极限一般小于1h,预制舱的横梁和立柱等关键部件也缺乏可靠的防火保护措施。结合上述标准要求,对于电池舱能否堆叠,我们可以得出一个初步的结论,即工程中应优先采用单层布置方式,确有困难时可以两层堆叠布置,但需满足支撑性的相关要求,现有的将两个电池舱直接堆放的模式并不能满足标准要求,项目验收预计难以通过。
由此,宁德时代是在国外市场发布堆叠的集成设备,猜测一个原因考虑到国内与国外的差别,即国内市场未来并不允许此种集成模式,但国外市场要求相对较低,可以通过堆叠的方式提升设备的一体化优势。
除了宁德时代以外,海外储能行业龙头企业Fluence也推出了堆叠设计的储能集成设备Smartstack™,额定能量7.5MWh,采用两层堆叠,上下层采用模块化设计的理念,根据客户要求灵活扩展功能模块。
观察宁德时代和Fluence的新一代堆叠产品,也并非简单的叠加,两款“stack”产品在抗震、耐火、安全等方面设计了更高的防范技术。例如,宁德时代公司表示,集装箱外壳具备2h耐火极限,堆叠后可承受9级地震和5级飓风。
出于国内对储能项目消防安全更为重视,现有的布置型式预计较难突破预制舱“高度”的限制,希望未来随着消防技术的提升和电池技术的进度,突破布置的“高度”,实现储能电站的的最大集约化布置。