黃世霖：鋰離子電池將是儲能市場的最優(yōu)選擇2021-06-07 08:11
我國儲能網(wǎng)訊：“得益于這幾年各國支持政策持續(xù)出臺及制造工藝不斷完善，鋰離子電池作為儲能系統(tǒng)的儲能介質(zhì)，將是市場的最優(yōu)選擇。”
這是寧德時代副董事長黃世霖作出的判斷。
做出這樣的判斷，黃世霖的重要依據(jù)是，近年來動力及儲能電池技術(shù)發(fā)展迅猛，電池安全性、循環(huán)壽命和能量密度等關(guān)鍵技術(shù)指標均得到了大幅提升，應用成本快速下降，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈也得到了極大的發(fā)展，日趨成熟，專用的儲能鋰電產(chǎn)品及產(chǎn)量已具備商業(yè)化推廣的條件。
但值得注意的是，商業(yè)化運營的鋰電儲能還處于摸索起步階段，許多運營商與客戶有關(guān)鋰電儲能在技術(shù)、應用、運營上的了解不夠深入，常常陷入一些誤區(qū)。應正確認識鋰電儲能系統(tǒng)的應用、技術(shù)及運營上的戰(zhàn)略定位與發(fā)展方向，確保不犯戰(zhàn)略性錯誤。
寧德時代副董事長黃世霖從技術(shù)、應用、運營三個維度詳細闡釋了儲能接來下發(fā)展的趨勢和應重點突破的問題。
在應用角度來講，2019年二月十八日，國家電網(wǎng)公司辦公廳印發(fā)《有關(guān)促進電化學儲能健康有序發(fā)展的指導意見》國家電網(wǎng)辦(2019)176號文件。意見明確了國家電網(wǎng)公司對儲能的支持和發(fā)展的思路。
文件有關(guān)儲能領(lǐng)域提出了三個清晰的方向：在電源側(cè)，支持新能源發(fā)電配置儲能；支持常規(guī)火電配置儲能；在用戶側(cè)，可參與電網(wǎng)需求響應、電量平衡和負荷特性改善，優(yōu)先在電網(wǎng)調(diào)節(jié)有困難、改造升級成本較高的地區(qū)投資建設；在電網(wǎng)側(cè)，將儲能納入電網(wǎng)規(guī)劃并滾動調(diào)整，將電網(wǎng)側(cè)儲能視為電網(wǎng)的重要電氣元件和一種技術(shù)方法選擇，進行綜合比選論證。
基于此，黃世霖重點介紹了鋰離子電池在上述三個領(lǐng)域的應用場景，具體而言，發(fā)電側(cè)儲能應用重點包括光儲電站、風儲電站、AGC調(diào)頻電站，用戶側(cè)儲能重點包括光儲充電站、家庭儲能、備用電源等；電網(wǎng)儲能以變電站儲能、虛擬發(fā)電廠、調(diào)峰/調(diào)頻等場景。
從技術(shù)角度來看，黃世霖認為，儲能的應用出現(xiàn)兩個明顯的趨勢，一是從示范性應用向運營性應用轉(zhuǎn)變，二是從小規(guī)模系統(tǒng)往大規(guī)模系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。此轉(zhuǎn)變趨勢對儲能系統(tǒng)的技術(shù)提出了更高的要求，重要體現(xiàn)在1、長壽命性能；2、高效率性能；3、安全可靠性能。
在長壽命性能的實現(xiàn)上，重要基于三點，一是儲能產(chǎn)品是以全壽命周期內(nèi)充放電的電量來衡量效益，二是儲能產(chǎn)品應用以長時間高可靠運行要求為主，三是不同應用對儲能電池的循環(huán)壽命及日歷壽命要求有不同的偏重。
黃世霖的理解是，儲能系統(tǒng)的使用壽命是性能是儲能應用選型的關(guān)鍵因素，是儲能度電綜合存儲成本的關(guān)鍵因素，單體電芯及系統(tǒng)集成技術(shù)是確保系統(tǒng)長壽命的基礎，熱管理技術(shù)是確保電池系統(tǒng)長期使用的保障。
在高效率性能的要求上，儲能系統(tǒng)效率包含充放電裝換效率、系統(tǒng)有效電量比率、系統(tǒng)利用率三部分，其中，儲能系統(tǒng)充放電的效率直接影響系統(tǒng)效益，同時，不同應用對儲能系統(tǒng)的各種效率有一定的偏重。
黃世霖認為，在效率的實現(xiàn)上，PCS是系統(tǒng)整體效率的關(guān)鍵器件與技術(shù)；電芯內(nèi)阻及集成阻抗是電池系統(tǒng)效率的關(guān)鍵；電池系統(tǒng)的一致性是系統(tǒng)有效電量比率的關(guān)鍵；電芯的循環(huán)衰減性能直接影響系統(tǒng)全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟性。
在安全可靠性能的實現(xiàn)上，儲能系統(tǒng)的安全可靠性是儲能產(chǎn)業(yè)的生命線，
其實現(xiàn)來自于系統(tǒng)及器件的設計與合適的使用條件，包括了嚴謹?shù)钠骷霸O計的選型、優(yōu)化的運營環(huán)境與邊際條件以及安全可靠的集成技術(shù)。
“合適的保護策略可大幅提升系統(tǒng)的安全可靠性能，此前的儲能安全事故要引以為戒。”
有關(guān)儲能安全，黃世霖認為，系統(tǒng)安全性保障應更多重視“消”除隱患兼顧“防”的處理功能，這其中，應從兩方面著眼，一是加強電芯模組的安全性能，提升抗濫用的能力(如高溫、過充、短路、針刺等)，二是系統(tǒng)設計中注意精準快速滅火并有效防止蔓延的發(fā)生。
此外，還要注意系統(tǒng)超期服役的有效管控以及系統(tǒng)濫用(超范圍使用)的有效管控。
從運營角度來看，根據(jù)鋰電儲能系統(tǒng)的特性與目前已具備的技術(shù)經(jīng)濟性，儲能系統(tǒng)市場拓展有兩個重要方向：
一是存量應用的升級替代：根據(jù)鋰電儲能系統(tǒng)的性能與成本，部分領(lǐng)域使用的傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)將被具備高性價比的鋰電儲能系統(tǒng)取代；二是新型應用的開拓發(fā)展：新型應用領(lǐng)域中，創(chuàng)新的運營模式將促進鋰電儲能市場出現(xiàn)爆發(fā)式的發(fā)展。
在新型應用中，儲能系統(tǒng)是靠電能不同時間段進行存放來實現(xiàn)其應有的功能與效益，從實現(xiàn)效益最大化的角度出發(fā)，儲能系統(tǒng)應運行越充分、頻度越高、運行時間越長，其效益就越高。
因此，要尋求適合的運營場景來滿足，這包括滿功率運行(在滿功率條件下運行)、全天候運行(一年365天不間斷運行)、長時間運行(超過10年的運行需求)三大條件。而根據(jù)不同的運營條件設定和商業(yè)模式，要選擇不同的電池技術(shù)路線。
這是寧德時代副董事長黃世霖作出的判斷。
做出這樣的判斷，黃世霖的重要依據(jù)是，近年來動力及儲能電池技術(shù)發(fā)展迅猛，電池安全性、循環(huán)壽命和能量密度等關(guān)鍵技術(shù)指標均得到了大幅提升，應用成本快速下降，鋰電產(chǎn)業(yè)鏈也得到了極大的發(fā)展，日趨成熟，專用的儲能鋰電產(chǎn)品及產(chǎn)量已具備商業(yè)化推廣的條件。
但值得注意的是，商業(yè)化運營的鋰電儲能還處于摸索起步階段，許多運營商與客戶有關(guān)鋰電儲能在技術(shù)、應用、運營上的了解不夠深入，常常陷入一些誤區(qū)。應正確認識鋰電儲能系統(tǒng)的應用、技術(shù)及運營上的戰(zhàn)略定位與發(fā)展方向，確保不犯戰(zhàn)略性錯誤。
寧德時代副董事長黃世霖從技術(shù)、應用、運營三個維度詳細闡釋了儲能接來下發(fā)展的趨勢和應重點突破的問題。
在應用角度來講，2019年二月十八日，國家電網(wǎng)公司辦公廳印發(fā)《有關(guān)促進電化學儲能健康有序發(fā)展的指導意見》國家電網(wǎng)辦(2019)176號文件。意見明確了國家電網(wǎng)公司對儲能的支持和發(fā)展的思路。
文件有關(guān)儲能領(lǐng)域提出了三個清晰的方向：在電源側(cè)，支持新能源發(fā)電配置儲能；支持常規(guī)火電配置儲能；在用戶側(cè)，可參與電網(wǎng)需求響應、電量平衡和負荷特性改善，優(yōu)先在電網(wǎng)調(diào)節(jié)有困難、改造升級成本較高的地區(qū)投資建設；在電網(wǎng)側(cè)，將儲能納入電網(wǎng)規(guī)劃并滾動調(diào)整，將電網(wǎng)側(cè)儲能視為電網(wǎng)的重要電氣元件和一種技術(shù)方法選擇，進行綜合比選論證。
基于此，黃世霖重點介紹了鋰離子電池在上述三個領(lǐng)域的應用場景，具體而言，發(fā)電側(cè)儲能應用重點包括光儲電站、風儲電站、AGC調(diào)頻電站，用戶側(cè)儲能重點包括光儲充電站、家庭儲能、備用電源等；電網(wǎng)儲能以變電站儲能、虛擬發(fā)電廠、調(diào)峰/調(diào)頻等場景。
從技術(shù)角度來看，黃世霖認為，儲能的應用出現(xiàn)兩個明顯的趨勢，一是從示范性應用向運營性應用轉(zhuǎn)變，二是從小規(guī)模系統(tǒng)往大規(guī)模系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。此轉(zhuǎn)變趨勢對儲能系統(tǒng)的技術(shù)提出了更高的要求，重要體現(xiàn)在1、長壽命性能；2、高效率性能；3、安全可靠性能。
在長壽命性能的實現(xiàn)上，重要基于三點，一是儲能產(chǎn)品是以全壽命周期內(nèi)充放電的電量來衡量效益，二是儲能產(chǎn)品應用以長時間高可靠運行要求為主，三是不同應用對儲能電池的循環(huán)壽命及日歷壽命要求有不同的偏重。
黃世霖的理解是，儲能系統(tǒng)的使用壽命是性能是儲能應用選型的關(guān)鍵因素，是儲能度電綜合存儲成本的關(guān)鍵因素，單體電芯及系統(tǒng)集成技術(shù)是確保系統(tǒng)長壽命的基礎，熱管理技術(shù)是確保電池系統(tǒng)長期使用的保障。
在高效率性能的要求上，儲能系統(tǒng)效率包含充放電裝換效率、系統(tǒng)有效電量比率、系統(tǒng)利用率三部分，其中，儲能系統(tǒng)充放電的效率直接影響系統(tǒng)效益，同時，不同應用對儲能系統(tǒng)的各種效率有一定的偏重。
黃世霖認為，在效率的實現(xiàn)上，PCS是系統(tǒng)整體效率的關(guān)鍵器件與技術(shù)；電芯內(nèi)阻及集成阻抗是電池系統(tǒng)效率的關(guān)鍵；電池系統(tǒng)的一致性是系統(tǒng)有效電量比率的關(guān)鍵；電芯的循環(huán)衰減性能直接影響系統(tǒng)全壽命周期技術(shù)經(jīng)濟性。
在安全可靠性能的實現(xiàn)上，儲能系統(tǒng)的安全可靠性是儲能產(chǎn)業(yè)的生命線，
其實現(xiàn)來自于系統(tǒng)及器件的設計與合適的使用條件，包括了嚴謹?shù)钠骷霸O計的選型、優(yōu)化的運營環(huán)境與邊際條件以及安全可靠的集成技術(shù)。
“合適的保護策略可大幅提升系統(tǒng)的安全可靠性能，此前的儲能安全事故要引以為戒。”
有關(guān)儲能安全，黃世霖認為，系統(tǒng)安全性保障應更多重視“消”除隱患兼顧“防”的處理功能，這其中，應從兩方面著眼，一是加強電芯模組的安全性能，提升抗濫用的能力(如高溫、過充、短路、針刺等)，二是系統(tǒng)設計中注意精準快速滅火并有效防止蔓延的發(fā)生。
此外，還要注意系統(tǒng)超期服役的有效管控以及系統(tǒng)濫用(超范圍使用)的有效管控。
從運營角度來看，根據(jù)鋰電儲能系統(tǒng)的特性與目前已具備的技術(shù)經(jīng)濟性，儲能系統(tǒng)市場拓展有兩個重要方向：
一是存量應用的升級替代：根據(jù)鋰電儲能系統(tǒng)的性能與成本，部分領(lǐng)域使用的傳統(tǒng)儲能系統(tǒng)將被具備高性價比的鋰電儲能系統(tǒng)取代；二是新型應用的開拓發(fā)展：新型應用領(lǐng)域中，創(chuàng)新的運營模式將促進鋰電儲能市場出現(xiàn)爆發(fā)式的發(fā)展。
在新型應用中，儲能系統(tǒng)是靠電能不同時間段進行存放來實現(xiàn)其應有的功能與效益，從實現(xiàn)效益最大化的角度出發(fā)，儲能系統(tǒng)應運行越充分、頻度越高、運行時間越長，其效益就越高。
因此，要尋求適合的運營場景來滿足，這包括滿功率運行(在滿功率條件下運行)、全天候運行(一年365天不間斷運行)、長時間運行(超過10年的運行需求)三大條件。而根據(jù)不同的運營條件設定和商業(yè)模式，要選擇不同的電池技術(shù)路線。
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