4月9日,全球首款5年零衰減、6.25兆瓦時高能量、多維真安全的寧德時代天恒儲能系統重磅發布。這一次,勢必給儲能行業帶來新的風向,在推動儲能標準化、助力新型電力系統構建的進程中,寧德時代再次遙遙領先。
儲能,未來發展的重要動力
寧德時代儲能技術中心主任余東旭在發布會上指出,“儲能是寧德時代重要的業務板塊,也是未來發展的重要動力。”寧德時代2022年年度董事會經營評述中也曾提到,公司戰略發展方向之一是以“電化學儲能+可再生能源發電”為核心,實現對固定式化石能源的替代,擺脫對火力發電的依賴。
據2023年度財報顯示,寧德時代總營收突破4千億,其中儲能營收達到599億元,儲能在總營收中的占比達到14.94%,這一比例刷新了其歷史記錄,儲能電池出貨量已明顯超過動力電池出貨量。
正如財報所示,作為重倉儲能的代表,寧德時代致力于為新能源應用提供解決方案與服務。2011年,寧德時代切入儲能領域,參與張北國家風光儲輸示范工程,探索儲能在大規模新能源發電場站的應用;經過多年沉淀,2021年寧德時代與國家電投、中國華電、國家能源集團、三峽集團、中國能建等電力集團建立戰略合作關系;2023年,寧德時代在全球儲能電池出貨量市場占比四成,連續3年位居第一。
重新定義能量守“恒”
“儲能,是在時間的維度上,實現能量的自由。”寧德時代儲能事業部CTO、儲能歐洲業務部總裁許金梅說到,“做儲能用技術死磕質量,就是在挑戰時間的定律。”
現階段,高比例新能源電力系統面臨著平衡、安全、成本等核心問題,各種矛盾日益凸顯,電力系統對儲能的需求不斷增長,同時也對儲能的支撐、調節作用提出更高要求。而安全打折、容量衰減、壽命跳水、能效降低……等一系列問題,每一個都直接關系客戶的切身利益。
目前,部分儲能企業對外宣稱系統壽命可達20年至25年,循環壽命可達12000次,甚至是15000次,但實際上這只是一紙空談。據統計,預期運行壽命10-15年的儲能系統實際上運行時間不足3-8年,就面臨大面積退役,以光伏項目為例,光伏電站的整站成本和結構設計受制于儲能電池容量的大小,而絕緣及共模干擾、RTE轉換效率低等可能出現的問題將嚴重影響場站的高效與經濟,最終儲能設備不得不面臨拆除、退役。而設備質量和性能存在風險、利用小時數降低是導致其退役的主要原因。
許金梅提到天恒儲能系統具備的三個突出特點:
一是5年容量和功率零衰減。容量5年零衰減是長壽命儲能電池的一個里程碑,但致力于滿足新型電力系統期望的儲能電站,功率零衰減同樣至關重要。寧德時代天恒儲能系統,同時實現5年功率和容量零衰減,保障整站輔源功耗,全生命周期可控且不增長,真正做到由內而外的“凍齡”。
二是小空間、高能量。寧德時代天恒儲能系統在標準20尺集裝箱內,實現6.25兆瓦時能量,單位面積能量密度提升30%,整站占地面積減少20%,該系統搭載儲能專用長壽命零衰減電芯L系列產品,實現430Wh/L的超高能量密度。
三是儲能極致安全構建思路。為達成儲能極致安全的目標,寧德時代基于技術開發、測試驗證、運行監控、安全失效分析的完整循環建立了儲能專用質量管理體系。寧德時代天恒儲能系統電芯單體失效率達到行業領先的PBB等級,延展到全生命周期全鏈條的運行。
突破極限,挑戰時間
許金梅在發布會上坦言,“寧德時代對于實現零衰減的諸多技術路徑做了大量探索,無論是哪一種技術,從實驗室下到產線卻是很大一步要跨越。”
從產業化的角度來看,零衰減技術面臨著成本高和產品良率低等多重難題。這一技術的實現需要高昂的成本投入,此外該技術對生產環境的要求極高,特別是電池所需的鋰金屬具有高度的活性,如暴露于空氣易發生化學反應。
為了有效應對上述難題,寧德時代首先通過調整材料工藝,如改善材料的壓實密度,從而優化電池材料的放電比容量、充放電效率、孔隙比、振實密度、粒度、比表面積等指標;其次,寧德時代采用更多的電化學活性物質,并通過補鋰、預鋰、摻雜包覆等方式,這樣就可以確保電池在充放電循環時優先消耗多余的活性物質,從而保證其容量不發生衰減。
同時,為應對復雜的制造工藝、滿足高質量的產品需求,寧德時代在2020年提出“極限制造”理念,即運用ABCDEFG 七大智能制造使能技術(A-人工智能、B-大數據、C-云計算、D-數字孿生、E-邊緣計算、F-射頻技術、G-5G),建立起極限制造體系架構,打造以智能制造平臺為核心,多平臺多系統深度交互的工業化和信息化融合生態平臺,支撐極限制造目標的實現。
在研發上,寧德時代在寧德、溧陽、上海、廈門、香港以及德國慕尼黑設立了六大研發中心,目前擁有及正在申請的國內外專利合計29487項。另外,寧德時代擁有電化學儲能技術國家工程研究中心、福建省鋰離子電池企業重點實驗室、中國合格評定國家認可委員會(CNAS)認證的測試驗證中心,并設立了“博士后科研工作站”“福建省院士專家工作站”等。
在產業化上,寧德時代擁有全球僅有的三座“燈塔工廠”,分別為寧德基地、溧陽基地、宜賓基地,這些工廠由世界經濟論壇與管理資源公司麥肯錫合作進行嚴格的評選,被譽為全球智能制造和數字化的最高水平。在這些工廠中,產品的缺陷率達到PPB級別,相當于十億分之一的水平。