新能源汽车的发展不仅让汽车领域发生了重大变革,也带动了能源转型。这其中,储能技术的发展加快了传统电力系统向新型电力系统的转型,但在快速发展的同时,储能技术也面临诸如安全、能效、成本、寿命等诸多问题。
作为全球首屈一指的动力电池龙头企业,宁德时代近年来不仅在新能源汽车领域大放异彩,在储能技术上也有显著突破,针对储能市场面临的多项挑战给出了应对方案。
4月9日,宁德时代发布了全新储能系统——天恒。通过在材料、结构、制造、应用上的突破,天恒储能系统集“5年零衰减,6.25兆瓦时、多维真安全”于一体,并可实现大规模量产。
据宁德时代储能事业部CTO许金梅介绍,天恒储能系统具有“5年零衰减”、“4维真安全”、“6兆瓦时级高能量”三大特点。
目前,电池使用寿命是限制储能行业发展的首要问题。我国功率型储能预期寿命是10年,但实际运行寿命平均不足3年;能量型储能预期寿命是15年,但实际运行平均寿命不足8年。
对此,宁德时代很早就布局了零衰减长寿命技术,并且3年零衰减技术已经实现落地。而此次天恒储能系统可以实现容量和功率5年零衰减。
许金梅表示,通过采用仿生SEI和自组装电解液技术,为锂离子清除路障,实现5年功率和容量零衰减,辅机功耗全生命周期可控且不增长,做到让电芯“冻龄”。
并且,宁德时代以领先的研发技术和极限制造能力,成功地解决了“零衰减”电池中锂金属高度活性的难题,有效遏制了氧化反应引发的热失控现象,实现大规模量产5年零衰减系统。
针对储能安全方面,许金梅认为只有“零事故”和“灾难”两个方向。为达成储能极致安全的目标,宁德时代基于技术开发、测试验证、运行监控、安全失效分析的完整循环建立了储能专用质量管理体系。该体系基于应用场景设定不同安全目标,而后根据目标开发相应的安全技术。为确保技术的有效性,宁德时代搭建安全实证平台,模拟不同电网场景和运行环境的储能系统安全实证。在项目投运后,宁德时代通过AI风险监测和智能预警不断地监控运行状态,利用PSA模型量化储能产品全生命周期失效概率,从而验证安全设计目标并持续更新。
据了解,天恒储能系统电芯单体失效率做到了行业领先的PPB(十亿分之一)等级,延展到全生命周期全链条的运行,可以有效降低运营成本,带来全生命周期IRR的显著提升。
此外,许金梅表示,储能是能源经济发展中的非常重要一环,在这样的时代背景下,没有效益的产业是走不远的。这是社会模式和经济规律决定的,储能就是要有效益才能带动起来,才能高质量发展。正因为这样,就要让储能的产品发挥更高的经济价值。
落实到产品研发上,宁德时代通过主动参与储能电站设计,站在业主角度去思考如何增加企业收益空间,从而给出更精准的解决方案,让储能电池进一步提升空间发挥更大价值。
为此,宁德时代将天恒储能系统打造在标准20尺集装箱内,实现6.25兆瓦时的高能量,单位面积能量密度提升30%。以200 MWh电站为例,该储能设备区域占地面积4465平方米,较宁德时代上一代5 MWh集装箱式储能系统面积节省20%。
同时,采用储能专用长寿命电芯L系列产品,可以做到磷酸铁锂储能电池的超高能量密度430Wh/L。许金梅表示,目前市场上,各大厂商在电芯容量上竞相追逐,电芯容量的提升带来单舱更高的能量密度,但是电芯容量越来越大,也对储能系统的安全性提出了更大的挑战。如何在尺寸限制、容量追求和安全保障三个方面找到完美平衡,宁德时代践行中庸之道,得出了最优解法。
目前,全球储能市场需求持续快速增长,储能业务已成为动力电池企业的“第二增长曲线”。据中国物理与化学电源行业协会储能应用分会预计:到2025年,新型储能产业规模有望突破万亿,到2030年预计接近3万亿。
对此,宁德时代储能技术中心主任余东旭表示,储能是公司重要的业务板块,也是未来发展的重要动力。
根据宁德时代近日发表的2023年财报数据显示,2023年宁德时代实现营收4009亿元,同比增长22.01%,净利润441.2亿元,同比增长43.58%。其中,储能电池系统创造营收599亿元,同比增长33.17%,占总营收比重的14.94%,已经成为宁德时代第二大营收来源。
2023年,宁德时代储能电池系统销量达69 GWh,同比增长46.81%,连续三年排名全球首位,市占率达到40%。此次天恒储能系统的问世,将进一步巩固宁德时代在储能领域的地位,推动可持续能源的转型升级。
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