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储能系统七大主要进化路线

2024-01-18 08:38:02

要实现储能平价，储能行业必须走向规模化健康发展，并解决商业模式、安全稳定性、平准化、度电成本LCOE等方面的难点。从技术角度，围绕安全与降本，储能产品的进化路线主要体现在大容量、长寿命、高效率、高安全、储能消防、高度集成以及智能化等方面。01大容量电芯方面，储能行业继续向更大容量

要实现储能平价，储能行业必须走向规模化健康发展，并解决商业模式、安全稳定性、平准化、度电成本LCOE等方面的难点。从技术角度，围绕安全与降本，储能产品的进化路线主要体现在大容量、长寿命、高效率、高安全、储能消防、高度集成以及智能化等方面。

大容量

电芯方面，储能行业继续向更大容量方向发展，储能电芯容量也向280Ah及以上快速迭代，甚至迎来“300Ah+”储能电芯的高潮。当前，280Ah已成为电力储能电芯主流容量，今年下半年多家电池企业具备300Ah+电芯的批量交付能力。

容量向上突破的同时，280Ah及以上大容量电芯已经陆续量产交付。

国轩高科循环寿命达万次的300 Ah储能电池已经实现量产；
远景动力305 Ah储能电芯已在过去两年里实现了规模化量产交付；
2023年2月，亿纬锂能量产LF560K储能电池“超级工厂”于湖北荆门正式动工，产能将达60 GWh。此外，LF560K超级工厂已在云南、青海等地建设，预计2024年Q2开启全球交付；
针对电网储能，欣旺达已经实现280Ah电池量产，在研的306Ah/314Ah电池将进一步优化能量密度、能效和成本，目前进展顺利。
瑞浦兰钧宣布其320Ah储能电芯将于Q3量产；
蜂巢能源325Ah储能电芯将10月在成都基地下线；
南都电源305Ah储能电芯将在2023实现量产。
鹏辉能源314Ah电芯11月已批量产出货。

图：部分300Ah及以上大容量电池布局产品

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此外，在储能系统方面，今年5月开始，主流集成厂商纷纷推出20尺5MWh的高容量储能系统产品。储能单体电芯的容量不断扩大将助推系统单机容量的扩大。当前行业内已有10+企业的20尺5MWh储能系统产品均采用300+Ah大电芯，未来大电芯的逐步量产将帮助储能系统走向5MWh时代。

一方面，现阶段市面上5MWh储能系统采用314Ah、315Ah、316Ah和320Ah的大容量电芯，相较于主流280Ah电芯于20尺集装箱集成所呈现的3-4MWh的系统能量，5MWh 20尺集装箱储能系统能量密度更高，节约了占地面积，从而减少了储能电站建设的土地成本。

另一方面，预制舱系统有利于减少施工工程量从而降低施工成本，集装箱紧凑型非步入式设计可保证操作与运维全部在箱外完成从而降低调试运维成本。

综上，大容量储能系统是降本的一种方式，也是储能未来发展的一个方向。

电芯循环长寿命

储能电池的循环寿命已成当下锂电池企业产品比拼的关键指标，提高电芯循环寿命也成为了发展重点。目前，由于磷酸铁锂电池成本较低且寿命较长，普遍适用于储能系统。锂电池使用寿命的增加在一定程度上意味着储能系统的整个生命周期成本会降低。

例如，当储能电池的循环寿命提高到10000次时，储能成本可以降至每千瓦时1000元以下，考虑到充放电损耗和折旧，每度电成本将低于0.16元。随着技术的发展，各大企业都在积极研发循环寿命更长的电芯产品，许多企业的储能电芯循环寿命已突破12000次。

亿纬锂能：LF560K电池容量为560Ah，循环寿命超过12000次。
蜂巢能源：325Ah短刀叠片电芯，循环寿命可达12000次。
中创新航：305Ah电芯，循环寿命达12000次以上；314Ah电芯循环寿命提升至1.5万次。
远景动力：315Ah电芯，循环寿命高达12000次。
海辰储能：300Ah电芯，实现了循环寿命达12000次。

高效率

此前，在储能行业的起步阶段，不管是投资方、业主方还是集成方，对效率的要求或者说是实际效率都不是那么清晰。随着储能行业快速增长、储能知识及经验的大量沉淀，各方都加大了对储能系统效率指标的关注，且都会提到相应的效率要求。但对于效率的界定方式，各方都存在较大的差异。

业主招标要求中一般会写到储能效率要求不低于85%。5月30日，新疆自治区市场监督管理局发布的《光伏电站储能系统配置技术规范》征求意见稿中，针对储能系统技术要求，提出锂离子电池储能系统能量转换效率不应低于92％，铅炭电池储能系统能量转换效率不应低于86％，液流电池储能系统能量转换效率不应低于65％。

更安全

由大容量产生的安全性难题正在倒逼企业加速进行安全升级，因此温控及消防技术得到了快速发展。风冷系统通过气体对流降低电池温度。具有结构简单、易维护、成本低等优点，但散热效率、散热速度和均温性较差。

液冷系统散热效率、散热速度和均温性好，但成本较高。储能温控方面，液冷技术渐渐成为大型储能系统的主流方案，进入大规模应用阶段。对比风冷，采用液冷系统电芯，电芯温差＜3℃，提高了系统可靠性。

储能消防

电化学储能电站的消防安全问题一直备受关注。7月1日开始实施的《电化学储能电站安全规范》将消防门槛显著提高，储能产业逐步迈向Pack级消防。

以往，由于储能系统消防验收制度尚未健全，部分地区电化学储能电站消防验收方面基本属于“裸跑”的状态，无法保障电化学储能电站的安全运行，也给行业带来诸多乱象，对行业的长远发展带来诸多弊端。在国家标准《电化学储能电站安全规程》中，对于储能消防提出明确要求，总结起来有以下4点：

1）事前预警

强调“电化学储能电站应设置火灾自动报警系统”“电池室/舱内应设置可燃气体探测器、温感探测器烟感探测器等火灾探测器，每个电池模块可单独配置探测器”。

2）系统联动

强调“电化学储能电站的消防系统、通风空调系统、视频与环境监控系统之间应具备联动功能”。

3）精准消防

强调“电池舱应设置自动灭火系统，锂电池舱自动灭火系统的最小保护单元宜为电池模块，每个电池模块可单独配置灭火介质喷头或探火管”。

4）抑制复燃

强调“灭火介质应具有良好绝缘和降温性能，自动灭火系统应满足扑灭火灾和持续抑制复燃要求。

高度集成

专业系统集成技术应该是将电化学技术、电力电子技术和电网支撑技术深度融合的系统级产品，而不是简单的“搭积木”。储能系统集成商要最大化消除热失控风险，电芯要有充分的均衡能力。储能系统集成商应该具备产品思维，并对系统级产品进行充分的验证、测试，最后才能交付给客户。

回顾当前行业发展动态，无论是用户侧还是源网侧，储能复杂的产品形态搭配复杂的应用模式为集成技术革命埋下了伏笔。如何将电池组、储能变流器(PCS)、电池管理系统(BMS)、能量管理系统（EMS）等关键部分通过有效的方案集成，最大限度提升系统经济性和安全性，成为了行业发展的第一性原理。

未来，全生命周期发电量持续提升，控制精度不断提高，系统设计愈发便利，运维模式更加简洁是永恒不变的发展方向。

智能化

储能作为系统解决方案，在未来持续交易的情况下，要保障电站安全、稳定、高效运行，让业主产生最大价值和利益，就需要引进大量的数字化技术，实现软件和硬件结合。EMS和BMS是储能系统中主要的数字化技术应用地。

储能系统通过EMS参与电网调度、虚拟电厂调度、源网荷储互动等。作为储能系统的“大脑”，未来EMS核心竞争力主要在于软件开发能力和能量优化策略设计能力。

BMS担任系统中的感知角色，主要功能是监控电池储能单元内各电池运行状态，保障储能单元安全运行。BMS功能已由监测、通讯、保护、显示、存储等基本功能，向电池系统安全诊断、长寿命运维、系统经济性指标诊断等高级功能方向发展。

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