全球頻發(fā)的儲(chǔ)能火災(zāi)事故不僅造成了重大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,還引發(fā)了對(duì)儲(chǔ)能電站安全管理和監(jiān)管的深刻反思。
美國(guó)電力研究所通過從2018年到2023年公開披露的多起儲(chǔ)能電站失火事件研究建立了相關(guān)數(shù)據(jù)庫,并和美國(guó)能源部的太平洋西北國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(PNNL)、德國(guó)Twaice公司對(duì)火災(zāi)事故進(jìn)行分類對(duì)比后發(fā)現(xiàn),除了電芯和控制系統(tǒng)本身的風(fēng)險(xiǎn)之外,儲(chǔ)能電站集成、運(yùn)營(yíng)不規(guī)范也是導(dǎo)致事故的重要因素。
裝機(jī)規(guī)模大增,技術(shù)多元應(yīng)用,資本密集涌入,產(chǎn)業(yè)集群崛起。然而,狂熱增長(zhǎng)的背后也暴露出建而不用,產(chǎn)能過剩的隱憂,“價(jià)格戰(zhàn)”硝煙彌漫,企業(yè)盈利水平和產(chǎn)品質(zhì)量面臨雙重考驗(yàn)。
儲(chǔ)能本質(zhì)是“調(diào)”而不是“儲(chǔ)”。未來,作為新型電力系統(tǒng)的配套產(chǎn)業(yè),讓儲(chǔ)能參與到電力系統(tǒng)交易,回歸商業(yè)應(yīng)用,才能實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展,發(fā)揮儲(chǔ)能最長(zhǎng)遠(yuǎn)的價(jià)值。
眼下,這種市場(chǎng)轉(zhuǎn)向,正在逐步發(fā)生當(dāng)中。
多重因素推動(dòng),儲(chǔ)能長(zhǎng)遠(yuǎn)價(jià)值逐步回歸
在過去一年時(shí)間,在政策加持、企業(yè)發(fā)力、市場(chǎng)青睞等多重因素影響下,中國(guó)成為全球范圍內(nèi),最大的風(fēng)、光、儲(chǔ)市場(chǎng)。根據(jù)《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2024》顯示,2023年中國(guó)新型儲(chǔ)能新增裝機(jī)21.5GW,創(chuàng)歷史新高。
與之相對(duì)的是,在原材料降價(jià)、惡性競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)同質(zhì)化等多重因素疊加下,儲(chǔ)能系統(tǒng)市場(chǎng)價(jià)格一路下行。國(guó)家發(fā)改委價(jià)格監(jiān)測(cè)中心高級(jí)經(jīng)濟(jì)師劉滿平表示:“當(dāng)下儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)產(chǎn)能擴(kuò)張迅速,結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩問題凸顯;部分項(xiàng)目“建而不用”,新能源配建儲(chǔ)能實(shí)際利用率不高;運(yùn)營(yíng)模式和市場(chǎng)機(jī)制尚不完善,成為制約行業(yè)發(fā)展的瓶頸”。
“內(nèi)卷”還是“閑置”??jī)?chǔ)能行業(yè)如何破局?以市場(chǎng)為導(dǎo)向、以商業(yè)化應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)價(jià)值邏輯亟待重新構(gòu)建。
儲(chǔ)能本身是新型電力系統(tǒng)中的重要配套,目前,我國(guó)乃至歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的電力系統(tǒng)都在經(jīng)歷一場(chǎng)變革,——“清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動(dòng)”。儲(chǔ)能的發(fā)展方向,與政策、市場(chǎng)、技術(shù)多重因素息息相關(guān)。
從政策看,早在2015年,《中共中央國(guó)務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步深化電力體制改革的若干意見》(簡(jiǎn)稱“電改9號(hào)文”),便提出了有序推進(jìn)電價(jià)改革,理順電價(jià)形成機(jī)制,推進(jìn)電力交易體制改革,完善市場(chǎng)化交易機(jī)制等目標(biāo),拉開了電力市場(chǎng)開放的序幕?!半p碳”目標(biāo)提出后,國(guó)家發(fā)改委明確提出了 1+N政策體系,從頂層圍繞儲(chǔ)能示范應(yīng)用、規(guī)范管理、電價(jià)改革以及多元化、智能化應(yīng)用,進(jìn)一步確立了以新能 源為主體的新型電力系統(tǒng)。到2023年,國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)《電力現(xiàn)貨市場(chǎng)基本規(guī)則(試行)》,從電力系統(tǒng)層面落實(shí)了具體的鼓勵(lì)方案。預(yù)計(jì)到2025年,電力市場(chǎng)將逐步放開,形成開放互動(dòng)的電力體系。儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的興起,根本還是打造開放、市場(chǎng)化電力系統(tǒng)中的重要配套。
從市場(chǎng)看,國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)時(shí)長(zhǎng),系統(tǒng)利用率也在不斷提升?!?/span>2023年度電化學(xué)儲(chǔ)能電站安全信息統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)》顯示,2024年第一季度,國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能電站日均運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)已經(jīng)由3.12小時(shí)提升至4.16小時(shí),平均利用率指數(shù)由27%提升至41%。隨著國(guó)家能源局印發(fā)《關(guān)于促進(jìn)新型儲(chǔ)能并網(wǎng)和調(diào)度運(yùn)用的通知》,進(jìn)一步明確了新型儲(chǔ)能的功能定位,加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能調(diào)度運(yùn)用提升,儲(chǔ)能項(xiàng)目不再是僅為滿足新能源“強(qiáng)配”政策的附屬物,而是能夠?yàn)闃I(yè)主帶來實(shí)實(shí)在在的長(zhǎng)期可持續(xù)收益的資產(chǎn)。
從技術(shù)上看,儲(chǔ)能電站的可靠性很大程度取決于儲(chǔ)能電池的性能表現(xiàn)。而電池的系統(tǒng),則與電池管理能力,集成能力息息相關(guān)。以電池一致性管理為例,在儲(chǔ)能電芯的使用過程中,由于生產(chǎn)差異、老化、溫度變化或不同的負(fù)載條件等因素,電芯間的電壓和容量會(huì)產(chǎn)生差異,并且這種差異會(huì)隨著充放電次數(shù)的增加而加劇,進(jìn)而使得系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益變差。因此,越來越多的電池均衡技術(shù)被應(yīng)用到商業(yè)化,成熟化的市場(chǎng)。據(jù)國(guó)際知名咨詢機(jī)構(gòu)Wood Mackenzie的研究報(bào)告顯示,由于海外市場(chǎng),電力市場(chǎng)更加開放,儲(chǔ)能業(yè)主更加關(guān)注項(xiàng)目全生命周期的經(jīng)濟(jì)性,主動(dòng)均衡技術(shù)在降低儲(chǔ)能系統(tǒng)全生命周期成本方面的優(yōu)勢(shì)已得到廣泛認(rèn)可,在海外儲(chǔ)能項(xiàng)目中應(yīng)用占比達(dá)到了74%。
業(yè)內(nèi)人士表示,在多重因素的推動(dòng)下,儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)正在走向高質(zhì)量發(fā)展的階段。24年上旬政策圍繞電力市場(chǎng)交易密集出臺(tái),將加快我國(guó)電力市場(chǎng)化發(fā)展的新變革,也將成為儲(chǔ)能行業(yè)價(jià)值轉(zhuǎn)型的重要推動(dòng)力。
從“被動(dòng)”到“主動(dòng)” 電池管理技術(shù)升級(jí)
從價(jià)格到價(jià)值,為了實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo),業(yè)內(nèi)廠商從多個(gè)維度進(jìn)行了研發(fā)和探索,包括:
儲(chǔ)能電池優(yōu)化:選用熱穩(wěn)定性更好的正極、負(fù)極、隔膜材料;選用厚度更薄表面積更大的疊片工藝;縮短極耳長(zhǎng)度降低電阻等多方面優(yōu)化。
溫控技術(shù)進(jìn)階:由傳統(tǒng)的風(fēng)冷方案進(jìn)階至換熱系數(shù)更高、冷卻效果更好的液冷方案,以應(yīng)對(duì)日益增長(zhǎng)的熱管理系統(tǒng)市場(chǎng)需求。
數(shù)字化技術(shù)運(yùn)維:通過BMS、EMS、AI等數(shù)字技術(shù)對(duì)電站運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè),對(duì)電池的生命周期運(yùn)行狀況做可視化分析,識(shí)別故障的早期征兆并提供安全預(yù)警設(shè)計(jì)。
消防技術(shù)保障:業(yè)內(nèi)主流產(chǎn)品已實(shí)現(xiàn)了電芯級(jí)、pack級(jí),以及系統(tǒng)級(jí)三層消防系統(tǒng),以達(dá)到更細(xì)致、精準(zhǔn)的消防效果。
高效電池管理:即電池管理系統(tǒng)(BMS)采用先進(jìn)的算法,在放電時(shí)監(jiān)測(cè)每顆電芯的電壓,對(duì)電池的荷電狀態(tài)(SOC)、健康狀態(tài)(SOH)、功率狀態(tài)(SOP)等進(jìn)行評(píng)估。由于電池組的壽命同樣也取決于壽命最短那顆電芯,因此,當(dāng)最低單體電壓達(dá)到放電截止電壓時(shí),整個(gè)電池組將停止放電。均衡儲(chǔ)能電芯的狀態(tài)參數(shù)成為最大限度保證電池循環(huán)壽命提升儲(chǔ)能系統(tǒng)循環(huán)效率的必由之路,尤其在大儲(chǔ)和工商儲(chǔ)等功率較高、容量較大的應(yīng)用場(chǎng)景中。
基于電池組一致性優(yōu)化改善的需求,儲(chǔ)能BMS均衡技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。其中,電池管理系統(tǒng)中的電池均衡主要有兩種方式:被動(dòng)均衡和主動(dòng)均衡。
被動(dòng)均衡在電池組放電過程中,通過電阻發(fā)熱釋放電量來均衡電池。這種方式不需要復(fù)雜的控制器和電路,但均衡速度較慢且會(huì)浪費(fèi)電能,過程中還會(huì)產(chǎn)生熱量,增加熱失控風(fēng)險(xiǎn)。
主動(dòng)均衡則是通過DC-DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)電能在電芯間的直接轉(zhuǎn)移,可將電池組中電芯間的電壓差控制在一定范圍以內(nèi),顯著減少了因不均衡帶來的循環(huán)效率損失。這種技術(shù)通常需要使用專門的均衡控制器和極高要求的電路設(shè)計(jì),最終達(dá)到由PACK級(jí)到簇級(jí),再到系統(tǒng)級(jí),甚至是場(chǎng)站級(jí)的全鏈路均衡。與傳統(tǒng)的被動(dòng)均衡技術(shù)相比,主動(dòng)均衡不僅避免了能量浪費(fèi),還通過重新分配能量提升儲(chǔ)能系統(tǒng)整體性能,降低運(yùn)營(yíng)成本并提高系統(tǒng)安全性。
目前,由于成本價(jià)格等因素,EESA 2023年度數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能項(xiàng)目幾乎均為被動(dòng)均衡項(xiàng)目(98.4%)。在海外市場(chǎng),大約70%的項(xiàng)目都采用了“主動(dòng)均衡”。以科陸電子服務(wù)的德州TX10項(xiàng)目為例,根據(jù)Modo Energy統(tǒng)計(jì),9個(gè)站點(diǎn)收益均上榜德州電站收益前30。來自Wood Mackenzie分析師John Smith指出:“在當(dāng)前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下,先進(jìn)的電池管理技術(shù)不僅能夠提升系統(tǒng)安全性和可靠性,還能顯著降低運(yùn)營(yíng)成本,從而提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。”未來隨著國(guó)內(nèi)電力市場(chǎng)化程度提升,主動(dòng)均衡技術(shù)在電站長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過程中的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)也將逐步顯現(xiàn)。國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能商業(yè)化應(yīng)用的加快,主動(dòng)均衡技術(shù)將越來越多被使用。
也正因此,科陸電子30年深耕電力行業(yè),打造電芯-Pack-站級(jí)全鏈路主動(dòng)均衡科技產(chǎn)品,提供設(shè)計(jì)、設(shè)備、安裝、運(yùn)維全生命周期整站服務(wù),在儲(chǔ)能行業(yè)領(lǐng)跑全球儲(chǔ)能商業(yè)化應(yīng)用,為用戶創(chuàng)造實(shí)實(shí)在在的收益。6月13日—15日,科陸電子將攜全新Aqua系列新品,全棧自研3S產(chǎn)品亮相SNEC展會(huì)。其中,科陸也將聯(lián)合行業(yè)權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu),發(fā)布行業(yè)首份“智能天平技術(shù)”白皮書,致力于讓儲(chǔ)能回歸商業(yè)化應(yīng)用的初心,打造更加高質(zhì)量發(fā)展的儲(chǔ)能產(chǎn)品。
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