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储能调频:铁锂2C技术转向?

作者:关西 来源:储能100人 时间:2019-08-27 浏览:

中国储能电站网讯:“调频市场,唯快不破”。

2019年储能行业最火热的赛道非联合调频莫属。继山西之后,众多投资者在蒙西、广东开始了新一轮的“跑马圈地”。据“储能100人”统计,目前在全国招标、在建、已投运的火电AGC储能调频项目已经超过50个。

其实并不意外,在这个极易饱和的细分市场,众多企业正在进行着一场与时间的赛跑。谁先投运意味着获利越多,后期随着参与者越来越多,最后获得的收益越小。

市场规模在快速扩大的同时,洗牌已经开始。尽管越来越多的企业开始投身于火电调频领域,但大都处于不断探索升级阶段,各个企业在技术的成熟度上也有所差异。在这个资金、技术密集型产业里,市场变幻莫测,技术正处在快速迭代过程中,企业一旦技术或资金跟不上市场的步伐,很可能被淘汰出局。

“目前还在招标的项目能最终建成投运估计也就一半左右。如何优化提升技术水平,将成为今后两三年内非常重要的课题,谁能坚持运行5年以上就是最后的赢家,没有技术实力的企业将成为被淘汰的重点。”有业内专家认为。

Ⅰ、铁锂2C并非坦途

众所周知,因为起火事故,在行业谈三元色变的情况下,诸多投资商和系统集成商近两年纷纷改用铁锂技术路线。“储能100人”查阅近半年的招标文件发现,大多数火电厂在电池路线选择上基本都有明文规定,要求采用磷酸铁锂电池。

据了解,2019年在建、投运的火电联合调频项目全部采用铁锂电池路线。至此,铁锂电池在火电AGC调频领域开始一统天下。

技术的不断变化和迭代是新兴产业不变的大趋势,但与此同时也暗藏风险。近日有多个消息来源称,近两年投运的多个联合调频项目,普遍面临铁锂电池过早衰减及频繁更换等问题。

“历经近两年的验证,原有的铁锂2C电池路线在调频领域开始逐渐乏力。”一家储能系统集成商向“储能100人”表示。

是铁锂厂家技术实力不够,还是铁锂电芯本身不适合2C充放?“储能100人”近日向包括投资商、集成商、电池厂商和业内专家在内的多方进行了求证。

中国电力科学研究院的一位专家认为,主要原因还是电池的设计目标问题。现在储能采用的电池主要还是为电动车而设计,小型乘用车功率型用的是三元电池,大巴能量型用的是铁锂电池。原有的设计思路决定了铁锂电池一般倍率不超过1C。

实际上,与容量型和能量型电池相比,调频锂电池技术难度更大,尤其侧重倍率性能。铁锂电池从1C升级到2C,不简单是数字的提升,更是对原有技术体系的考验。“倍率越大,电池发热和极化越严重,电池越容易处在更大的电压区间。负极有可能析锂,形成结构坍塌,另外电解液也有可能分解产气,造成电池鼓胀。”一位电池厂的专家表示。

作为国内排名前列的电池厂商,比亚迪、国轩高科的内部人士均向“储能100人”表示,从电池角度来看,大容量的磷酸铁锂电池储能系统不适合2C倍率充放,建议最大倍率不超过1C。

根据比亚迪电力科学研究院的一位高管介绍,出于安全、成本等各方面因素的考虑,比亚迪已经停止了2C铁锂电池在储能领域的供货,目前海外储能项目所采用的铁锂电池最大充放电倍率为IC。

不同的是,另一动力电池巨头宁德时代正在调频领域主推2C电池,成为铁锂2C技术方案能否取得突破的最大变量。自2018年在储能领域主推储能专用电芯以来,宁德时代动作频频,进击之势颇为凶猛。

“储能100人”了解到,宁德时代在调频领域主打的储能电池为92Ah的2C铁锂电芯。目前乌斯太、桥口、南沙电厂的调频项目均采用宁德时代的电芯,质保期为3年。但这些项目尚未投运,能否持久可靠运行仍是未知数。

一般来说,电池配的越少,对循环寿命的挑战越大。“铁锂电池连真正的1C电芯都没有,目前都是通过超配来实现的,实际只有0.7-0.75C。但超配会造成成本上升,过一段时间就需要断电增加电池,另外新旧电池不能混用,比较麻烦。”一家大型储能系统集成商的技术负责人说。

Ⅱ、1C是更稳妥的选择吗?

分析人士认为,铁锂电池面临的问题除去电池本身的性能因素,也与国内调频工况的高负荷有关。在山西电池参与调频一天大概需要6-7个循环,在京津唐则需要9-10个循环,在频繁的浅充浅放情况下,储能系统一天需要充放电几百次乃至一两千次。

在铁锂2C电池技术方案暂时无法取得突破的情况下,有不少厂商开始转向对铁锂1C方案的探索,一般情况下即采用“9MW/9MWh”替代原有的“9MW/4.5MWh”技术方案。

在多位业内人士看来,短期内调频领域技术路线仍将以锂电为主。从安全可靠性和电池回收环保等多方面考量,铁锂1C是更为稳妥的选择。

与原有的方案相比,除了电芯成本,BMS、PACK、线束、温控、集装箱、消防、施工等成本也将有所增加,总成本预计增加20%-30%左右。以30万千瓦的火电机组为例,根据不同厂家的反馈,配置新的储能系统需要增加成本500万-700万元不等。

但对投资商来说,投资成本的增加意味着原有的投资收益模型将重新测算。“还得看1C系统的电池寿命能延长多久,能不能收回多出来的投资成本。”华润智慧能源有限公司的一位专家表示。

一位业内人士表示了同样的担忧,从长远角度看,铁锂1C能否替代2C的关键在于全生命周期内(10年)度电次成本能否降低。“只是在目前的市场环境下,有多少企业是站在长远角度考量的,大家都尽可能在最短的时间内收回成本。”

除了成本的增加,电池容量的翻倍意味着连接节点增多,电气层面的安全隐患可能增加,在某种程度上是将“电池风险”转移到了“电气风险”上。

有专家表示,未来1C方案能否替代2C还要看储能电站的多重收益能否实现,如果电厂侧储能除了辅助机组调频,还能参加调峰等其它辅助服务,“9MW/9MWh”就会比“9MW/4.5MWh”更具优势。例如近期广东电网公司提出的电源侧储能调度直控模式,储能调度开始从电厂侧控制走向电网直接控制,为储能的多元化场景应用提供了可能。

从目前来看,储能在电力调频领域的技术方案仍未定型,当前还有大量的项目处在招标阶段,铁锂2C技术能否大规模推广还需谨慎。储能电站的长期可靠性需要更多关注,毕竟这是投资收益的底线。

与其它应用场景相比,联合调频作为国内储能产业为数不多实现商业化的领域,有望带动储能产业进入“有利可图—技术迭代—成本下降—应用加速”这一良性循环。可以预见,技术的演进和迭代会不断助力产业发展,也会加剧企业之间的竞争,调频领域不可回避地将遭遇一轮惨烈的激战。

对有志于在AGC调频领域深耕的企业来说,技术创新与风险控制并行,要跑好这场马拉松并不容易。企业在抢占市场的同时必须在技术提升、成本控制等方面做好充分准备。另外如何在产业和资本层面甄选合适的合作伙伴,将决定着自身未来能够走多远。  

关键字:储能电池 ,储能调频

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