天能集团钱舜尧:铅锂同行,助力储能行业发展-中国国际储能大会
2023 06/21 09:29:52
来源:中国储能网

天能集团钱舜尧:铅锂同行,助力储能行业发展

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作者:中国储能网新闻中心

  中国储能网讯:5月24~26日,由工业和信息化部节能与综合利用司与国家能源局能源节约和科技装备司联合指导,中国化学与物理电源行业协会主办并联合240余家机构共同支持的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1011余家产业链供应链企业,5417位嘉宾参加了本届大会,其中245家企业展示了储能产品,可谓盛装出席,涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。

  5月24日下午,天能电池集团股份有限公司智慧能源公司总经理钱舜尧受邀在独立共享储能电站专场分享了主题报告,报告题目为《铅锂同行,助力储能行业发展》。以下是报告主要内容:

  钱舜尧:非常高兴有这个机会和大家一起交流一下。

  前面同仁都讲了各种储能的技术,我是老话题,铅锂同行。大家在储能行业里面绝大部分用的技术路线都是锂电,天能电池是在铅电池方面做的最大的一家企业,我们这两年也在锂电方面做了大量的投入,对天能来讲有条件做铅锂两种路线对比做一些具体的分析,看接下来哪种方式更优越。

  整个报告分四个部分,一是电化学储能市场的趋势,特别提到安全的隐患,二是铅碳和锂电各自的性能分析;三是铅碳和锂电在不同应用场景的对比;四是把天能企业以及项目案例进行一下介绍。

  电化学储能这两年发展的非常快,我们通过行业的协会也了解到截至2022底已经投运的电化学储能电站逐年发展的情况。我第一个感觉,基本上下一年是前一年的累计,有60%以上的发展,我觉得这个速度非常快。从分布来讲,现在主要是电源侧,电网侧和用户侧,而整体上的规模是电源侧占一半左右,电网侧和用户侧相对小一点,电源侧里面主要是新能源配储。所以我们可以看到在整个储能行业里面到目前为止电源侧的新能源配储是最大的市场。

  我主要分析一下这么多的电化学储能里面日均利用小时数和年利用小时数平均的日利用指数,想阐述一个原因,我们在发电侧整体上利用的指数比较低,平均热利用指数17%,平均热利用的小时数0.77个小时,而电网侧是1.61个小时,在用户侧最高,是4.44个小时。说明一个什么问题?我们在电源侧新能源的配储方面,我们平均的使用频次只有17%。在电网是30%,在用户侧达到37%,说明我们还有很多的空间,每一年下来我们很可能在电源侧的配储上不到100次的循环。

  但是回过头考虑另外一个问题,这两年不管是国内还是国外,安全隐患是重要的话题,一直没有降温,大家越来越关注,因为储能不比动力,动力的电池放在车上,如果有一辆车起火自燃,它的影响力比较小,也可能人员的危险性相对少。但是储能是非常大的投资,里面有管理人员,所以在这方面储能的安全会更为关注。我们右边这个表描述了韩国从这几年里面大量的一些储能安全问题发生的统计表,国内有些案例不便于在这里做统计分析。

  讲这些的目的是为了跟大家描述一下铅碳储能和锂电储能在应用场景上以及在安全隐患的排除上有哪些优势。截至2022年底已经投运的电化学储能来讲绝大部分是磷酸铁锂的电池,有5%-7%是铅碳和铅酸的电池,其他占了很小的比例。我列了一张表主要想跟大家分析一下储能对于行业来讲关注在哪里?我从五个角度进行分析。

  我觉得这五个角度不是等同的关系,而是大于关系。大家最关注的点是安全性,其次关注的点是经济性,再次是投资强度,再后面是可循环性,还有能量密度。为什么这样的排序?我觉得大家都很好理解,如果说储能电站的投资不管是国企还是央企,还是地方的民企投资,还是地方政府的投资,任何一个单位在投资储能如果说出了安全问题可以说是灭顶之灾,是会影响到企业生命的。

  第二个经济性。经济性主要考虑我们把经济这个账算到最后,总共有多少次循环可以做。每一次循环它的成本是多少,和我们现在在循环过程中产生的收益做对比之后是不是有它的收益,这就是经济性的体现。不管是高循环次数上万次的,还是低循环次数上千次的,但要每次循环的成本足够低就是有最后的价值。

  第三投资强度,作为企业投资储能也好,投资技术经济项目也好,投资强度决定了投资回报期,投资强度越大,就考虑到它的回收期越大。投资强度小,对于我们今后的回收有保障。

  第四是可循环性。储能是有一个有生命周期的产品,特别是电芯,通过多次循环之后必须得回收。在回收过程中它的剩余价值有多少?能不能回收?所谓的化学材料能够回收率有没有达到90%,甚至更多,决定了我们周边的环境影响的大小以及经济性,这也是决定储能行业往哪个方向发展一个非常重要的因素。

  最后是能量密度。因为能量密度这个概念前几年提的比较多,但是这个关注我相信应该是更关注在动力这个行业,能量密度相对于其他条件来讲我觉得在储能里面不是非常重要,原因在于储能它是放在那里,不需要动。不需要像动力电池装在车上一样每天要拖着它开100公里,200公里,对于动力必须讲能量密度,能量密度太低了,拖着重重的电池就载不了人载不了货了,它的经济价值就没有了。储能能量密度低一点没有关系,本身就放在那不动的,体积稍微大一点,占了一点空间,重量重一点,只要底座做扎实了不会影响整体的运行。

  这是我说从安全性、经济性、投资强度、可循环性、能量密度五个维度来我们选择怎么样的技术路线。这张表围绕五个维度我们分析了铅碳、铁锂以及钠离子电池的对比比较。就这是安全性,我们认为铅系类电池是最高的,包括铁锂,包括钠离子相对来说都次之。单次的循环成本我一会儿会做解释,现在为什么说铅酸电池的单次循环成本已经降到了2毛5左右,而铁锂在7毛左右。初始的投资成本铅碳电池做到1000元每千瓦时,铁锂在1500以上。

  循环次数铅酸电池已经达到2000次-2500次,这是我们今后大力推广铅碳电池最根本的基本所在,有了循环次数的提高,给我们下一步的发展奠定了基础和依据。

  回收率,铅电池整个行业的回收残值最高的,回收残值可达45%,甚至更高,锂电池虽然现在有大量做锂电回收的企业,但是价值基本控制在10%左右,对钠电池的回收目前为止没有完整的产业链。我简单的想钠电池的回收很可能价值更低,因为钠金属本身的价值就非常的低。

  从系统效率讲这几个没有大的区别,从能量密度来说铅电池比较低一些,所以根据不同的特点我们来看,在技术性能铅碳电池充电、放电的倍率一般,但是相对于铅酸来说我们已经有了大大的提高,循环次数可以做到2500次,成本低,投资的性价比比较过,使用安全稳定,可用以各种新能源以及节能的场景。残值多,电池回收残值达到45%,它更适用于发电侧2小时及以上的储能电站,也可以适用在电网侧调峰储能以及一些家用储能的场景。

  锂电充放电的倍率比较高,能量密度高,安全性相对差一点,它可以在发电侧2小时之内的储能以及调频,黑启动等电网侧储能。这里讲到我们铅碳电池的储能技术,铅碳大家相对比较熟悉的是铅酸,铅酸往往应用在小动力比较多,它的循环次数比较少,但是储能需要的是长循环,高安全的,我们在多年以前日本的一些技术在铅碳电池循环次数上都已经做到3000多次,我们也沿用了这个技术方案我们内部进行了技术的改进,除了材料技术做到性能提升,安全提升之外,更重要的是在结构技术上。

  铅酸电池在内部结构的设计,整个储能系统上我们颠覆原来的一种简单的模式,我们现在用模块化打造了一整套的铅碳储能的设计方案,形成了标准的集成。在制造技术上我们为了适应现在储能电池一致性的要求,全程用自动化,一体化的生产线达到了非常高的量。在应用技术我们通过管理控制,智能服务,使铅碳技术和我们的锂电一样通过数字化的控制,使我们的电池使用寿命,使用效率更高。

  运维方面我们通过免运维向再生延寿不断的演进,最后在回收技术上,我们天能不仅仅是全国最大的铅系列电池的生产企业,也是行业里面知名的铅电池回收再利用企业,在这方面我们可以做到一个闭环,把废旧的电池更换,拆解处置再生产形成新的铅碳电池。

  这是我们铅碳储能电池系统集成的一个示意图,我们现在普遍应用的是单体24安时,12伏的铅碳储能电池,通过液流管道的汇流铜排,形成多电池的并联,形成电池模组,多个电池模组形成电池簇,最后多个电池簇通过站房堆叠式形成储能电站,我们这个电站不一定是全部用集装箱,可以用站房,通过多层堆叠,最后单体的电站可以达到GWh的级别。

  电池模组间用快速的插拔头连接,电池单体间用汇流排进行连接,液流系统用两个主管,液冷接口为于电池口的右下方,整体的设计和锂电是一致的。

  我们说铅碳以前是用集装箱的模式,我们现在技术升级更迭,通过站房堆叠式的模式形成储能电站。这是其中的场景,整个系统管理方面我们也进行大量的提升,传统的电池控制技术演化到铅碳电池控制技术,主要通过大数据的趋同,通过随机自适应的控制,而且包括我们在线的运维,全生命周期的管理提高效率。我们把这些电池的模式也可以适用到大面积的推广,使我们的寿命更长,使整个系统在运行过程中更加稳定。

  铅酸电池和锂电在不同的应有场景的对比分析,前期我们讲了,我想再做一次成本的对比分析。我做了一个铅碳和铁锂之间的对比,从现在看行业内普通铁锂的系统循环次数在5000次,这是标准的循环次数。我们铅碳电池以2500次计算,中间我们换一次电池,也相当于5000次。再看残值,铅碳电池我们残值45%,铁锂残值10%。电池的成本铅碳4.5毛,锂电是6.75毛。系统集成成本是铅碳略低于锂电,运维成本一致,系统成本相差了1毛钱多一点,所以对比可以得出同样的运用场景下在同样使用周期环境之下铅碳电池整体的性价比是可以优于锂电的。

  发电侧企业因为使用频率相对比较低,不需要一天两次放电,铅碳2500次的循环满足它的市场需求,适应大规模发电侧的共享储能电站。对于安全性高,对于发电侧企业来说不管是企业还是政府都是有保障的。对于电网侧调峰调频,特别是黑启动高频次应用场景的锂电可能更有适用性。对于用户侧我们可以针对不同的地区,一天有两个以上尖峰时段的,我觉得使用频次相对比较高,可能铁锂有点优势。对于一天只有一个尖峰的使用场景铅碳更有优势。

  接下来介绍一下我们天能的具体案例。天能大家比较了解了,智慧能源公司是我们天能的全资子公司,主要以储能项目设计、EPC总包交付服务、新能源发电项目建设作为主要发展方向,以项目设计方案提供、项目系统集成产品整合、项目交付及运维作为企业核心竞争力,持续培育能源管理创新业务,致力于成为全球领先的新能源储能行业全生命周期系统服务商。

  到目前为止天能在储能电池产能方面的规模,锂电储能我们目前达到10个GWh的产能规模,2025年基本上可以达到30个GWh的产能规模。铅碳储能电池我们具备日产130万支,年产123个GWh的铅碳储能生产线,全部是自动化的生产线,电池一致性高。到目前为止我们天能储能已经投入和运营的项目在2个GWh以上,有分布在全国10个省份的30个以上的项目,其中20个以上的铅碳储能,15个以上的锂电储能。其中我们“和平共储”综合智慧能源铅炭共享储能项目规模达到1061.683MWh,在国内用户侧是为数不多的铅碳共享储能电站。

  我们长兴长兴金陵变铅炭储能项目是48个兆瓦,参与电网侧的调峰调频,也包括还有其他的地区的一些储能项目。我们“和平共储”的综合智慧电厂的模式,是用4层堆叠,每天可充放电100万度,已经平稳运行3年多的时间,现在还是非常好的。这是我们其他的一些项目,都是极具典型案例的示范性项目,通过以上我们看到天能始终坚持“铅锂同行”的储能发展战略。

  我就简单汇报这些,谢谢大家。

【责任编辑:欧阳勇】