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鋰電池的應用范圍有哪些?

鉅大LARGE  |  點擊量:3243次  |  2019年12月05日  

4月24-26日,由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會主辦的第九屆中國國際儲能大會在浙江省杭州市洲際酒店召開。在4月25日下午的儲能電站與技術應用(三)專場,上海派能能源科技股份有限公司副總經理馮朝暉在會上分享了主題報告《鋰電池儲能的廣深高速》,以下為演講實錄:


馮朝暉:各位來賓,大家好!我是來自派能的馮朝暉。這次匯報主題是《鋰電池儲能的廣深高速》。這兩天大會,鋰電池在技術和商業模式這一塊有了非常充分的探討。我希望能夠從不同的角度,從鋰電池儲能的廣度、深度、高度和速度去給大家匯報一下我對于行業的發展現狀個人的一些理解。


先來看一下關于鋰電池應用的廣度。我們都知道鋰電池儲能應用范圍非常廣,包括削峰填谷,包括新能源消納和吸收,包括黑啟動。如果能站在歷史發展變革廣度來看待整個能源變革,可能會有一個更廣泛的收獲。PPT左邊上的圖,上圖是我國上古傳說中的燧人氏,下圖是普羅米修斯。中西方的傳統神話有一些共通點,比如大洪水的記載,中國有大禹治水,西方有諾亞方舟。火也是一樣,火是人類文明誕生的最重要的一個標志。隨著人類社會的進步,我們慢慢學會了用牛馬去拉車,學會了用風去帶動帆船,去實現遠程的航行,這些傳統能源的應用慢慢把人類社會帶入到了農耕文明的階段。社會發展到18世紀60年代,英國人瓦特改良了蒸汽機,煤炭在整個人類能源的使用中得到了最廣泛的應用。從此把人類文明帶到了機械時代,推動了第一次工業革命,點燃了人類第一棵科技樹。到了19世紀60年代的時候,隨著內燃機和發電機的發明,直接推動了第二次工業革命。它有一個重要的標志就是關于石油的使用。到了20世紀40年代,第三次工業革命把人類帶入到了電子信息化的時代,第三次工業革命的代表是計算機技術、空間技術、原子能技術等,關于計算機也好還有特種航天技術也好,背后根本動力是能源的普及。第一次工業革命發生在英國,第二次是歐洲和美國同時開展。第三次工業革命以美國為主導。每一次工業革命發生以后在工業革命誕生地都會成為當時世界的霸主或先進國家。可以說整個世界格局的變化,乃至整個人類社會的進步,背后的推動力量其實都是能源的變革。


這個五餅圖,我們在每一個社會階段,人均能源的日均消耗量的變化以及整個能源結構的變化。下面的數字代表著每一個社會階段人均消耗量。首先我們能發現,隨著社會的進步,人均能源消耗量有了巨大的提升。第二個發現是,在每一個階段過程中,能源的結構發生了重大變化。第一次工業革命煤炭取代了大部分的傳統的能源。第二次工業革命石油和煤炭一起成為了人類最主要的能源。到了第三次工業革命時期,我們的核能、可再生能源、天然氣使用讓整個能源結構發生了多種多樣的變化。我們根據世界上各個國家發布的能源戰略,未來在能源變革這一塊會有趨勢比如可再生能源的占比會越來越高。今天在座的尤其是鋰電池儲能的行業同仁,我認為這兩個趨勢會直接帶來我們整個儲能大爆發。所以在座的業界各位同仁,我們其實正處于一個偉大的能源變革的關鍵行業。我們從事的鋰電池儲能必將推動能源的變革,從而帶動整個社會的進步跟發展。


之前提到了第四次工業革命,其實第四次工業革命現在正在到來。我認為這五個行業會去深刻影響人類的社會。比如,虛擬現實。今天坐在這里開這個會。也許虛擬現實真正到來的那一天可能不需要在會場,在家里就能實現面對面的交流跟互動。比如智能汽車,未來智能汽車的時代,交通法規只有一條,這一條交通法規就是人類開車是違法的,其他所有法規,如闖紅燈的懲罰,違規變道等條例統統可以不需要,都交由智能駕駛。同樣,五大行業一定是以能源的配套,以存儲的配套為基礎。比如智能汽車,智能汽車的發展越來越普及,我們可以想象在高峰期充電的時候,電網沖擊會有多大。這必然會帶來在充電樁側帶來一些存儲裝置的需求。比如說5G通信,5G的基站必然的趨勢是更加小型化,數量會更多。對基站的備電就提出了更高的要求,我們和兄弟公司中興通訊在全球各個國家開展大規模的5G備電鋰電池產品的試商用。5G時代的備電系統,從結構形態上,從使用范圍上,從各種設計上面會有巨大的變化。所以說各個工業4.0的重要行業,對未來人類能夠發生重大影響的行業,發展前提就是能源的變革。儲能必將起到一個非常重要的支撐作用。


通過上面的分析,我們可以預測未來的儲能將無處不在。儲能加充電樁,儲能加光伏發電,儲能+的概念,未來將和互聯網+一樣,會被我們所廣泛接受。儲能的應用將比我們之前看到的削峰填谷,調頻,黑啟動,會比這些應用更廣泛。最后,我們關于儲能的應用廣度,大概總結一下。從整個歷史的廣度,從更大的格局去看這個行業。我們整個鋰電池儲能,我們的歷史使命應該是去推動整個行業的發展。我們去推動能源的變革,從而推動社會的進步。這應該是業界所有同仁的共同使命。


第二部分,我想從深度這個角度跟大家去分享一下我們關于業界的一些現狀深層次的探討。首先我們先回歸鋰電池儲能的本質,關于鋰電池儲能的本質,個人總結下來就是一個字,易。易的第一個解釋就是變易,也就是轉換。鋰電池儲能核心作用就是對于能源的存儲,對多種能源的轉換,對能源在時間和空間上的轉換。第二個易是容易,儲能將無處不在,它應該是以人為本,使用和維護便利,注重用戶體驗。第三個易是交易,儲能要為客戶創造價值,并且隨著未來的能源互聯網的發展,儲能應該為未來電力市場的交易提供現貨存儲平臺。第四個易是便宜。這個便宜很好理解,如果價格成本太高,價值肯定會大打折扣。但是不能為了便宜而便宜,一定是有前提的,前提就是上面三點,一定要能完善的提供能源的轉換,讓我的用戶使用和維護更加便利,能夠持續地為客戶創造價值。


這是我們來自于澳洲的咨詢機構的IGP的測試報告。當前市面上大部分知名企業儲能電站,這是一個真實的數據。通過這個數據,其實能看到,不管是從各個品牌廠家的宣傳數據來說還是從儲能投資回報所需要的循環壽命來說,其實大部分沒有達到我們預期的要求。循環平均次數是兩千次左右。2018年都說是儲能發展的元年。中國國內鋰電池運用規模有所突破,但是面臨很多問題。個人總結出來的問題分為三類。第一類是電芯方面的,就我們的調查和測試,目前在鋰電池儲能行業真正儲能型的電芯非常少。目前主要業務還是動力電池的業務為主。因為整個鋰電池在儲能的應用規模雖然已經達到了GWh級別,相比于動力電池還是遠遠小于的,鋰電池廠家在儲能領域投入很少。第二個問題動力電池梯次利用在儲能電站這一塊是有爭議的。第二塊是BMS這一塊,我們調研了市場,很多BMS由動力BMS改制,邊用邊試錯,存在很多問題。第二個現在的BMS很多采用外掛模式,沒有真正跟儲能電池從設計之初就融入到一起,可靠性和安全性可能存在欠缺。另外系統設計這一塊,因為沿用動力延遲,因為成本的考慮。我們在整個系統設計這一塊是沒有考慮到用戶的使用習慣,比如模塊的重量和尺寸。另外關于消防和溫控配套系統設施,我們看到很多項目做了很多簡化。這都會存在一些問題。


這是我們做的關于成本和循環壽命帶來的投資回報的簡單模型。因為時間關系,不詳細說了。這個模型非常簡單。紅線的假設循環壽命不變,電芯成本從九毛錢下降到0.1每瓦時。循環壽命從2000次提升到8000次。當前為了提高投資收益,不應該把最關注的重點放在降低成本上面。從九毛下降到三毛,我認為是不太現實的。如果能夠通過穩步地研發,從兩千次提升到五千次提升到八千次,整個投資回報有一個比較明確的提升。這個提升是非常現實的。


梯次利用首先從電池的剩余價值的挖掘和環保方面是非常有必要的。動力電池的梯次利用于儲能經濟上是不劃算的。動力電池的循環壽命要求不高,循環壽命在兩千次左右。而真正的儲能電芯循環壽命至少四千次以上。動力電池梯次的剩余的價值還有多少,能量吞吐量有多少。正常的儲能電池和梯次的動力電池能量吞吐比例應該可以做到4:1。但是梯次電池整個儲能電站的建站成本大概是1.1元左右,包括電芯包括BMS包括集裝箱。正常的儲能電芯應該在1.7每瓦時。從經濟上來算是不劃算的。更不用說四五年前的電動車電芯是什么水平。


第二個梯次利用關鍵是在于梯次,是對于電池性能和安全性的要求的降低才會形成梯次,儲能電池在相關要求上絲毫不比動力電池低,所以我認為梯次電池利用在儲能上面是有巨大的爭議的。真正的梯次利用,應該是體系內的梯次利用。什么是體系內的梯次利用?比如電動汽車的電池,使用到一定的截止容量以后,應該可以用在兩輪車或者三輪車上面。因為都是移動的,對能量密度要求很高。儲能電站的電池,梯次利用可以用在一些備電的場景。儲能電站,集裝箱內部的電池都是采用機架式的結構。我們只要在電壓這一塊做一些處理,就可以很直接地應用,它的一致性比動力梯次利用好很多。我希望如果后續有一些業界的同仁有一些探討的想法,我們可以再深入地做一些交流。


最后一分鐘我想做一個廣告。我想大家推薦一個比較可靠的合作伙伴。派能是中興系旗下的公司,從2009年成立到現在,一直致力在磷酸鐵鋰儲能的應用。從我們整個公司的專注度來說,我們是最專注最值得信任的鋰電池儲能的產品方案商提供之一。公司2018年的鋰電池儲能發貨超過400MWh,家庭儲能總安裝數量超過20萬套。這是我們的解決方案,整個核心產業包括磷酸鐵鋰電池電芯和儲能的BMS。研發和生態都是自己生產制造。我們能客戶提供一站式的解決方案。當前提供的產品和方案覆蓋了從電網到工商業再到小型化的便攜式的儲能。這是我們大型的電網級的儲能產品。這是我們的中小型的工商業的儲能。這是戶外一體化的機柜,集成了一些合作伙伴的PCS非常適合戶外的儲充項目,2018年開始在儲充這一塊有非常好的試點。這是在2019年新推出的一體化的戶外堆疊型家用儲能,主要應用于家庭別墅這樣一些高端應用。這是傳統的48V家庭儲能產品,也是全球發貨量最大的一款家儲產品。這是便攜式儲能電源,內部集成了110V、220V的DCAC。后面是一些案例,從2016年到2018年的部分儲能站點的應用案例。因為時間關系不多說了。后面有機會可以做一些深度的交流。我的匯報到此結束,謝謝大家!


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