黃世霖：鋰離子電池將是儲(chǔ)能市場(chǎng)的最優(yōu)選擇2021-06-07 08:11
我國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：“得益于這幾年各國(guó)支持政策持續(xù)出臺(tái)及制造工藝不斷完善，鋰離子電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能介質(zhì)，將是市場(chǎng)的最優(yōu)選擇。”
這是寧德時(shí)代副董事長(zhǎng)黃世霖作出的判斷。
做出這樣的判斷，黃世霖的重要依據(jù)是，近年來(lái)動(dòng)力及儲(chǔ)能電池技術(shù)發(fā)展迅猛，電池安全性、循環(huán)壽命和能量密度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均得到了大幅提升，應(yīng)用成本快速下降，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈也得到了極大的發(fā)展，日趨成熟，專(zhuān)用的儲(chǔ)能鋰電產(chǎn)品及產(chǎn)量已具備商業(yè)化推廣的條件。
但值得注意的是，商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的鋰電儲(chǔ)能還處于摸索起步階段，許多運(yùn)營(yíng)商與客戶有關(guān)鋰電儲(chǔ)能在技術(shù)、應(yīng)用、運(yùn)營(yíng)上的了解不夠深入，常常陷入一些誤區(qū)。應(yīng)正確認(rèn)識(shí)鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用、技術(shù)及運(yùn)營(yíng)上的戰(zhàn)略定位與發(fā)展方向，確保不犯戰(zhàn)略性錯(cuò)誤。
寧德時(shí)代副董事長(zhǎng)黃世霖從技術(shù)、應(yīng)用、運(yùn)營(yíng)三個(gè)維度詳細(xì)闡釋了儲(chǔ)能接來(lái)下發(fā)展的趨勢(shì)和應(yīng)重點(diǎn)突破的問(wèn)題。
在應(yīng)用角度來(lái)講，2019年二月十八日，國(guó)家電網(wǎng)公司辦公廳印發(fā)《有關(guān)促進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能健康有序發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》國(guó)家電網(wǎng)辦(2019)176號(hào)文件。意見(jiàn)明確了國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)儲(chǔ)能的支持和發(fā)展的思路。
文件有關(guān)儲(chǔ)能領(lǐng)域提出了三個(gè)清晰的方向：在電源側(cè)，支持新能源發(fā)電配置儲(chǔ)能；支持常規(guī)火電配置儲(chǔ)能；在用戶側(cè)，可參與電網(wǎng)需求響應(yīng)、電量平衡和負(fù)荷特性改善，優(yōu)先在電網(wǎng)調(diào)節(jié)有困難、改造升級(jí)成本較高的地區(qū)投資建設(shè)；在電網(wǎng)側(cè)，將儲(chǔ)能納入電網(wǎng)規(guī)劃并滾動(dòng)調(diào)整，將電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能視為電網(wǎng)的重要電氣元件和一種技術(shù)方法選擇，進(jìn)行綜合比選論證。
基于此，黃世霖重點(diǎn)介紹了鋰離子電池在上述三個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，具體而言，發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用重點(diǎn)包括光儲(chǔ)電站、風(fēng)儲(chǔ)電站、AGC調(diào)頻電站，用戶側(cè)儲(chǔ)能重點(diǎn)包括光儲(chǔ)充電站、家庭儲(chǔ)能、備用電源等；電網(wǎng)儲(chǔ)能以變電站儲(chǔ)能、虛擬發(fā)電廠、調(diào)峰/調(diào)頻等場(chǎng)景。
從技術(shù)角度來(lái)看，黃世霖認(rèn)為，儲(chǔ)能的應(yīng)用出現(xiàn)兩個(gè)明顯的趨勢(shì)，一是從示范性應(yīng)用向運(yùn)營(yíng)性應(yīng)用轉(zhuǎn)變，二是從小規(guī)模系統(tǒng)往大規(guī)模系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。此轉(zhuǎn)變趨勢(shì)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)提出了更高的要求，重要體現(xiàn)在1、長(zhǎng)壽命性能；2、高效率性能；3、安全可靠性能。
在長(zhǎng)壽命性能的實(shí)現(xiàn)上，重要基于三點(diǎn)，一是儲(chǔ)能產(chǎn)品是以全壽命周期內(nèi)充放電的電量來(lái)衡量效益，二是儲(chǔ)能產(chǎn)品應(yīng)用以長(zhǎng)時(shí)間高可靠運(yùn)行要求為主，三是不同應(yīng)用對(duì)儲(chǔ)能電池的循環(huán)壽命及日歷壽命要求有不同的偏重。
黃世霖的理解是，儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用壽命是性能是儲(chǔ)能應(yīng)用選型的關(guān)鍵因素，是儲(chǔ)能度電綜合存儲(chǔ)成本的關(guān)鍵因素，單體電芯及系統(tǒng)集成技術(shù)是確保系統(tǒng)長(zhǎng)壽命的基礎(chǔ)，熱管理技術(shù)是確保電池系統(tǒng)長(zhǎng)期使用的保障。
在高效率性能的要求上，儲(chǔ)能系統(tǒng)效率包含充放電裝換效率、系統(tǒng)有效電量比率、系統(tǒng)利用率三部分，其中，儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電的效率直接影響系統(tǒng)效益，同時(shí)，不同應(yīng)用對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的各種效率有一定的偏重。
黃世霖認(rèn)為，在效率的實(shí)現(xiàn)上，PCS是系統(tǒng)整體效率的關(guān)鍵器件與技術(shù)；電芯內(nèi)阻及集成阻抗是電池系統(tǒng)效率的關(guān)鍵；電池系統(tǒng)的一致性是系統(tǒng)有效電量比率的關(guān)鍵；電芯的循環(huán)衰減性能直接影響系統(tǒng)全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
在安全可靠性能的實(shí)現(xiàn)上，儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全可靠性是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的生命線，
其實(shí)現(xiàn)來(lái)自于系統(tǒng)及器件的設(shè)計(jì)與合適的使用條件，包括了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠骷霸O(shè)計(jì)的選型、優(yōu)化的運(yùn)營(yíng)環(huán)境與邊際條件以及安全可靠的集成技術(shù)。
“合適的保護(hù)策略可大幅提升系統(tǒng)的安全可靠性能，此前的儲(chǔ)能安全事故要引以為戒。”
有關(guān)儲(chǔ)能安全，黃世霖認(rèn)為，系統(tǒng)安全性保障應(yīng)更多重視“消”除隱患兼顧“防”的處理功能，這其中，應(yīng)從兩方面著眼，一是加強(qiáng)電芯模組的安全性能，提升抗濫用的能力(如高溫、過(guò)充、短路、針刺等)，二是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中注意精準(zhǔn)快速滅火并有效防止蔓延的發(fā)生。
此外，還要注意系統(tǒng)超期服役的有效管控以及系統(tǒng)濫用(超范圍使用)的有效管控。
從運(yùn)營(yíng)角度來(lái)看，根據(jù)鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性與目前已具備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，儲(chǔ)能系統(tǒng)市場(chǎng)拓展有兩個(gè)重要方向：
一是存量應(yīng)用的升級(jí)替代：根據(jù)鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能與成本，部分領(lǐng)域使用的傳統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)將被具備高性價(jià)比的鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)取代；二是新型應(yīng)用的開(kāi)拓發(fā)展：新型應(yīng)用領(lǐng)域中，創(chuàng)新的運(yùn)營(yíng)模式將促進(jìn)鋰電儲(chǔ)能市場(chǎng)出現(xiàn)爆發(fā)式的發(fā)展。
在新型應(yīng)用中，儲(chǔ)能系統(tǒng)是靠電能不同時(shí)間段進(jìn)行存放來(lái)實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能與效益，從實(shí)現(xiàn)效益最大化的角度出發(fā)，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)行越充分、頻度越高、運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，其效益就越高。
因此，要尋求適合的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景來(lái)滿足，這包括滿功率運(yùn)行(在滿功率條件下運(yùn)行)、全天候運(yùn)行(一年365天不間斷運(yùn)行)、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行(超過(guò)10年的運(yùn)行需求)三大條件。而根據(jù)不同的運(yùn)營(yíng)條件設(shè)定和商業(yè)模式，要選擇不同的電池技術(shù)路線。
這是寧德時(shí)代副董事長(zhǎng)黃世霖作出的判斷。
做出這樣的判斷，黃世霖的重要依據(jù)是，近年來(lái)動(dòng)力及儲(chǔ)能電池技術(shù)發(fā)展迅猛，電池安全性、循環(huán)壽命和能量密度等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均得到了大幅提升，應(yīng)用成本快速下降，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈也得到了極大的發(fā)展，日趨成熟，專(zhuān)用的儲(chǔ)能鋰電產(chǎn)品及產(chǎn)量已具備商業(yè)化推廣的條件。
但值得注意的是，商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的鋰電儲(chǔ)能還處于摸索起步階段，許多運(yùn)營(yíng)商與客戶有關(guān)鋰電儲(chǔ)能在技術(shù)、應(yīng)用、運(yùn)營(yíng)上的了解不夠深入，常常陷入一些誤區(qū)。應(yīng)正確認(rèn)識(shí)鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用、技術(shù)及運(yùn)營(yíng)上的戰(zhàn)略定位與發(fā)展方向，確保不犯戰(zhàn)略性錯(cuò)誤。
寧德時(shí)代副董事長(zhǎng)黃世霖從技術(shù)、應(yīng)用、運(yùn)營(yíng)三個(gè)維度詳細(xì)闡釋了儲(chǔ)能接來(lái)下發(fā)展的趨勢(shì)和應(yīng)重點(diǎn)突破的問(wèn)題。
在應(yīng)用角度來(lái)講，2019年二月十八日，國(guó)家電網(wǎng)公司辦公廳印發(fā)《有關(guān)促進(jìn)電化學(xué)儲(chǔ)能健康有序發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》國(guó)家電網(wǎng)辦(2019)176號(hào)文件。意見(jiàn)明確了國(guó)家電網(wǎng)公司對(duì)儲(chǔ)能的支持和發(fā)展的思路。
文件有關(guān)儲(chǔ)能領(lǐng)域提出了三個(gè)清晰的方向：在電源側(cè)，支持新能源發(fā)電配置儲(chǔ)能；支持常規(guī)火電配置儲(chǔ)能；在用戶側(cè)，可參與電網(wǎng)需求響應(yīng)、電量平衡和負(fù)荷特性改善，優(yōu)先在電網(wǎng)調(diào)節(jié)有困難、改造升級(jí)成本較高的地區(qū)投資建設(shè)；在電網(wǎng)側(cè)，將儲(chǔ)能納入電網(wǎng)規(guī)劃并滾動(dòng)調(diào)整，將電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能視為電網(wǎng)的重要電氣元件和一種技術(shù)方法選擇，進(jìn)行綜合比選論證。
基于此，黃世霖重點(diǎn)介紹了鋰離子電池在上述三個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景，具體而言，發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能應(yīng)用重點(diǎn)包括光儲(chǔ)電站、風(fēng)儲(chǔ)電站、AGC調(diào)頻電站，用戶側(cè)儲(chǔ)能重點(diǎn)包括光儲(chǔ)充電站、家庭儲(chǔ)能、備用電源等；電網(wǎng)儲(chǔ)能以變電站儲(chǔ)能、虛擬發(fā)電廠、調(diào)峰/調(diào)頻等場(chǎng)景。
從技術(shù)角度來(lái)看，黃世霖認(rèn)為，儲(chǔ)能的應(yīng)用出現(xiàn)兩個(gè)明顯的趨勢(shì)，一是從示范性應(yīng)用向運(yùn)營(yíng)性應(yīng)用轉(zhuǎn)變，二是從小規(guī)模系統(tǒng)往大規(guī)模系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。此轉(zhuǎn)變趨勢(shì)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的技術(shù)提出了更高的要求，重要體現(xiàn)在1、長(zhǎng)壽命性能；2、高效率性能；3、安全可靠性能。
在長(zhǎng)壽命性能的實(shí)現(xiàn)上，重要基于三點(diǎn)，一是儲(chǔ)能產(chǎn)品是以全壽命周期內(nèi)充放電的電量來(lái)衡量效益，二是儲(chǔ)能產(chǎn)品應(yīng)用以長(zhǎng)時(shí)間高可靠運(yùn)行要求為主，三是不同應(yīng)用對(duì)儲(chǔ)能電池的循環(huán)壽命及日歷壽命要求有不同的偏重。
黃世霖的理解是，儲(chǔ)能系統(tǒng)的使用壽命是性能是儲(chǔ)能應(yīng)用選型的關(guān)鍵因素，是儲(chǔ)能度電綜合存儲(chǔ)成本的關(guān)鍵因素，單體電芯及系統(tǒng)集成技術(shù)是確保系統(tǒng)長(zhǎng)壽命的基礎(chǔ)，熱管理技術(shù)是確保電池系統(tǒng)長(zhǎng)期使用的保障。
在高效率性能的要求上，儲(chǔ)能系統(tǒng)效率包含充放電裝換效率、系統(tǒng)有效電量比率、系統(tǒng)利用率三部分，其中，儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電的效率直接影響系統(tǒng)效益，同時(shí)，不同應(yīng)用對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的各種效率有一定的偏重。
黃世霖認(rèn)為，在效率的實(shí)現(xiàn)上，PCS是系統(tǒng)整體效率的關(guān)鍵器件與技術(shù)；電芯內(nèi)阻及集成阻抗是電池系統(tǒng)效率的關(guān)鍵；電池系統(tǒng)的一致性是系統(tǒng)有效電量比率的關(guān)鍵；電芯的循環(huán)衰減性能直接影響系統(tǒng)全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。
在安全可靠性能的實(shí)現(xiàn)上，儲(chǔ)能系統(tǒng)的安全可靠性是儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的生命線，
其實(shí)現(xiàn)來(lái)自于系統(tǒng)及器件的設(shè)計(jì)與合適的使用條件，包括了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠骷霸O(shè)計(jì)的選型、優(yōu)化的運(yùn)營(yíng)環(huán)境與邊際條件以及安全可靠的集成技術(shù)。
“合適的保護(hù)策略可大幅提升系統(tǒng)的安全可靠性能，此前的儲(chǔ)能安全事故要引以為戒。”
有關(guān)儲(chǔ)能安全，黃世霖認(rèn)為，系統(tǒng)安全性保障應(yīng)更多重視“消”除隱患兼顧“防”的處理功能，這其中，應(yīng)從兩方面著眼，一是加強(qiáng)電芯模組的安全性能，提升抗濫用的能力(如高溫、過(guò)充、短路、針刺等)，二是系統(tǒng)設(shè)計(jì)中注意精準(zhǔn)快速滅火并有效防止蔓延的發(fā)生。
此外，還要注意系統(tǒng)超期服役的有效管控以及系統(tǒng)濫用(超范圍使用)的有效管控。
從運(yùn)營(yíng)角度來(lái)看，根據(jù)鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)的特性與目前已具備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，儲(chǔ)能系統(tǒng)市場(chǎng)拓展有兩個(gè)重要方向：
一是存量應(yīng)用的升級(jí)替代：根據(jù)鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)的性能與成本，部分領(lǐng)域使用的傳統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)將被具備高性價(jià)比的鋰電儲(chǔ)能系統(tǒng)取代；二是新型應(yīng)用的開(kāi)拓發(fā)展：新型應(yīng)用領(lǐng)域中，創(chuàng)新的運(yùn)營(yíng)模式將促進(jìn)鋰電儲(chǔ)能市場(chǎng)出現(xiàn)爆發(fā)式的發(fā)展。
在新型應(yīng)用中，儲(chǔ)能系統(tǒng)是靠電能不同時(shí)間段進(jìn)行存放來(lái)實(shí)現(xiàn)其應(yīng)有的功能與效益，從實(shí)現(xiàn)效益最大化的角度出發(fā)，儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)行越充分、頻度越高、運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，其效益就越高。
因此，要尋求適合的運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景來(lái)滿足，這包括滿功率運(yùn)行(在滿功率條件下運(yùn)行)、全天候運(yùn)行(一年365天不間斷運(yùn)行)、長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行(超過(guò)10年的運(yùn)行需求)三大條件。而根據(jù)不同的運(yùn)營(yíng)條件設(shè)定和商業(yè)模式，要選擇不同的電池技術(shù)路線。
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