储能电站GWh“升维”：蜂巢短刀325Ah底层创新“破局”

今年上半年,我国新投运储能装机规模约8.63GW/17.72GWh。一个明显的变化是,单个GWh级别的储能项目有所增加,行业寻求容量更大的储能电芯支撑电站运行。

需求向上传导,各家电池企业正紧密推出不同规格的300+Ah电芯,以期通过更长循环寿命、更高安全等全方位的性能提升完成对280Ah电芯的逐步替代。

从行业内看,储能电芯升级迭代的基本逻辑是通过材料创新、结构优化等实现性能提升。然而,从电芯的底层创新出发,在兼顾性能提升的同时还能保障自身安全,重塑电芯的设计语言十分重要。

何以重新定义储能电芯?蜂巢325Ah电芯是这样做的:

以L形短刀结构为核心设计语言,在安全方面从源头降低了温升风险;结合高效飞叠制造工艺,帮助电芯生产实现了降本增效,紧扣储能安全性、经济性两大主旋律。

蜂巢更是充分发挥了“短刀+飞叠”的双重优势,使325Ah电芯具备165Wh/Kg高体积能量密度、12000次超长循环寿命,针刺实验不起火不冒烟等性能优势,打破了高能量密度、长循环寿命、高安全无法集于一身的能源“不可能三角”。

值得一提的是,10月25日,蜂巢能源全球首款飞叠短刀325Ah储能电芯在成都基地下线。仅一周之后,蜂巢能源宣布325Ah储能电芯将应用于协鑫集团新品“鑫+”系列储能系统产品,在储能全域短刀化上迈出了实质性的一步。

大容量电芯升级下的安全隐忧

在20尺集装箱的标准下,储能系统的容量提升,具有“开源节流”的效果:

开源方面,单体大容量系统产品在能量密度和循环寿命得到进一步提升,可增加电站收益;节流方面,更大容量的系统意味着项目所需产品数量更少,可减少储能电站的土地建设成本,且施工工程量减少、调试运维等综合成本得到有效控制。

而储能系统的容量提升,关键在于电芯的容量提升。然而,随着电芯容量增大,电芯散热更加困难,热量分布不均问题也更加明显,容易引起电芯热失控问题。

更甚者,行业内提出“大容量铁锂电芯燃爆指数是三元电池的两倍”的观点。因此,安全问题成为储能电芯容量提升后的首要难题。

为解决容量增大带来的安全隐患,蜂巢能源325Ah电芯从底层创新出发,提出短刀结构设计,从源头解决大容量电芯在散热不均匀上的问题,对安全进行了更深刻的重新架构。

具体来看,短刀电芯设计下,蜂巢325Ah电池薄、层数少、表面积大、散热性好,1C电流下升温在5℃以内;且该电芯的极柱、极耳、连接件过流能力实现仿真最优化,和LFP280Ah电芯相比,其温度分布对热管理更友好。

此外,电池内阻的提升同样增加了温升过高的风险。对此,蜂巢通过飞叠工艺,不仅改善了传统VDA电芯内阻高、极片褶皱变形对安全的影响,还进一步缩小了电芯的整体厚度,现实了“长薄化”,更有利于电芯散热。

而在实际赋能系统集成方面,协鑫集团基于蜂巢325Ah电芯设计开发了新一代液冷大PACK,采用双面冷却设计,单电芯温差小于2度,实现了更全面的热阻隔设计,达到0热蔓延的效果。

价格战愈演愈烈 电芯降本如何赋能储能经济性

安全问题解决后,储能经济性也随之而来。目前,储能价格战越演越烈,系统报价已接近腰斩,行业还困于产能过剩、利用率不足的隐忧。

报价方面,储能系统报价也已经跌破1元/Wh,最新报价达0.74元/Wh,相较年初的1.5元/Wh已接近腰斩,储能项目“增收不增利”的现象将更加严重。而电芯降本可向下传导至系统的整体降本,从而进一步提高储能项目的经济性。

产能方面,GGII数据显示,上半年国内储能电池产能已超200GWh,整体产能利用率从2022年的87%下降到今年H1的不足50%。

在此背景下,更考验电池企业降本增效的综合布局以应对行业危机。对此,蜂巢能源通过飞叠工艺与极限制造,很好地控制了生产成本,并通过动、储多产品的共线生产,提高了产线、产能利用率。

目前,蜂巢叠片工艺已进化到第三代,效率达到0.125s/片,结合极片热复合+多片叠技术,单片效率提升200%,每GWh投资节省53%,设备单位占地节省45%以上,大幅度降低厂房建设成本、能耗成本以及人工成本。

不仅如此,飞叠工艺可以实现极片与隔膜完全复合,保证了正负极反应界面的一致性,相比卷绕电池的后期循环疲乏,飞叠电池的界面稳定性更优,循环寿命更长,可达12000次,基本实现光储同寿,进一步提高了储能电站使用年限与经济效益。

结合系统集成的综合降本来看,搭载325Ah储能电芯的液冷储能柜相较于行业当前主流的280Ah液冷储能柜产品,系统能量密度可以提升50%,簇级零部件数量减少55%,簇级成组成本降低28%。

此外,动储共线生产亦是蜂巢能源的优势之一。蜂巢能源基于平台化产线的开发,可充分协调动力电池与储能电池的生产,以此提高产线的利用率。

蜂巢325Ah市场探索:电力、工商业储能多元出击

市场方面,蜂巢325Ah电芯未来主要面向GWh级储能应用,同时面向电力储能、工商业储能等多元市场。

高工储能观察,基于300+Ah大储电芯的演进,系统集成已开始同步向5MWh+容量进发。

在与协鑫集团的合作中,其利用蜂巢325Ah电芯设计的系统集成产品,使成组效率提升30%,电气接头减少50%,单PACK容量可达200kWh。而协鑫以200kWh大PACK 为主设计单元,单标准20尺集成舱可实现储能总容量6MWh。

其他合作方面,蜂巢能源已赢得国内外客户的广泛认可,已在国内广东、江苏、河北、新疆等多地完成大规模储能项目交付并网,在欧洲则斩获了超20GWh的储能订单。

工商业储能赛道,其配套电芯目前在行业内还没有既定的标准,选择性较大,给予大容量、新形态、新工艺的储能电池机会较大,蜂巢能源325Ah电芯有较大的机会切入。

就在10月25日的325Ah电芯下线仪式现场上,蜂巢能源与四川能投分布式能源有限公司、四川智慧绿动能源有限公司、苏州中鑫新能源有限公司在仪式现场签订了储能项目合作协议,共同开发共享储能与工商业储能市场。