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5年零衰减,宁德时代重新定义“能量守恒”

   2024-04-12 北极星储能网Zoey19300
核心提示:储能是宁德时代重要的业务板块,也是未来发展的重要动力。

4月9日,全球首款5年零衰减、6.25兆瓦时高能量、多维真安全的宁德时代天恒储能系统重磅发布。这一次,势必给储能行业带来新的风向,在推动储能标准化、助力新型电力系统构建的进程中,宁德时代再次遥遥领先。

储能,未来发展的重要动力

宁德时代储能技术中心主任余东旭在发布会上指出,“储能是宁德时代重要的业务板块,也是未来发展的重要动力。”宁德时代2022年年度董事会经营评述中也曾提到,公司战略发展方向之一是以“电化学储能+可再生能源发电”为核心,实现对固定式化石能源的替代,摆脱对火力发电的依赖。

据2023年度财报显示,宁德时代总营收突破4千亿,其中储能营收达到599亿元,储能在总营收中的占比达到14.94%,这一比例刷新了其历史记录,储能电池出货量已明显超过动力电池出货量。

正如财报所示,作为重仓储能的代表,宁德时代致力于为新能源应用提供解决方案与服务。2011年,宁德时代切入储能领域,参与张北国家风光储输示范工程,探索储能在大规模新能源发电场站的应用;经过多年沉淀,2021年宁德时代与国家电投、中国华电、国家能源集团、三峡集团、中国能建等电力集团建立战略合作关系;2023年,宁德时代在全球储能电池出货量市场占比四成,连续3年位居第一。

重新定义能量守“恒”

“储能,是在时间的维度上,实现能量的自由。”宁德时代储能事业部CTO、储能欧洲业务部总裁许金梅说到,“做储能用技术死磕质量,就是在挑战时间的定律。”

现阶段,高比例新能源电力系统面临着平衡、安全、成本等核心问题,各种矛盾日益凸显,电力系统对储能的需求不断增长,同时也对储能的支撑、调节作用提出更高要求。而安全打折、容量衰减、寿命跳水、能效降低……等一系列问题,每一个都直接关系客户的切身利益。

目前,部分储能企业对外宣称系统寿命可达20年至25年,循环寿命可达12000次,甚至是15000次,但实际上这只是一纸空谈。据统计,预期运行寿命10-15年的储能系统实际上运行时间不足3-8年,就面临大面积退役,以光伏项目为例,光伏电站的整站成本和结构设计受制于储能电池容量的大小,而绝缘及共模干扰、RTE转换效率低等可能出现的问题将严重影响场站的高效与经济,最终储能设备不得不面临拆除、退役。而设备质量和性能存在风险、利用小时数降低是导致其退役的主要原因。

许金梅提到天恒储能系统具备的三个突出特点:

一是5年容量和功率零衰减。容量5年零衰减是长寿命储能电池的一个里程碑,但致力于满足新型电力系统期望的储能电站,功率零衰减同样至关重要。宁德时代天恒储能系统,同时实现5年功率和容量零衰减,保障整站辅源功耗,全生命周期可控且不增长,真正做到由内而外的“冻龄”。

二是小空间、高能量。宁德时代天恒储能系统在标准20尺集装箱内,实现6.25兆瓦时能量,单位面积能量密度提升30%,整站占地面积减少20%,该系统搭载储能专用长寿命零衰减电芯L系列产品,实现430Wh/L的超高能量密度。

三是储能极致安全构建思路。为达成储能极致安全的目标,宁德时代基于技术开发、测试验证、运行监控、安全失效分析的完整循环建立了储能专用质量管理体系。宁德时代天恒储能系统电芯单体失效率达到行业领先的PBB等级,延展到全生命周期全链条的运行。

突破极限,挑战时间

许金梅在发布会上坦言,“宁德时代对于实现零衰减的诸多技术路径做了大量探索,无论是哪一种技术,从实验室下到产线却是很大一步要跨越。”

从产业化的角度来看,零衰减技术面临着成本高和产品良率低等多重难题。这一技术的实现需要高昂的成本投入,此外该技术对生产环境的要求极高,特别是电池所需的锂金属具有高度的活性,如暴露于空气易发生化学反应。

为了有效应对上述难题,宁德时代首先通过调整材料工艺,如改善材料的压实密度,从而优化电池材料的放电比容量、充放电效率、孔隙比、振实密度、粒度、比表面积等指标;其次,宁德时代采用更多的电化学活性物质,并通过补锂、预锂、掺杂包覆等方式,这样就可以确保电池在充放电循环时优先消耗多余的活性物质,从而保证其容量不发生衰减。

同时,为应对复杂的制造工艺、满足高质量的产品需求,宁德时代在2020年提出“极限制造”理念,即运用ABCDEFG 七大智能制造使能技术(A-人工智能、B-大数据、C-云计算、D-数字孪生、E-边缘计算、F-射频技术、G-5G),建立起极限制造体系架构,打造以智能制造平台为核心,多平台多系统深度交互的工业化和信息化融合生态平台,支撑极限制造目标的实现。

在研发上,宁德时代在宁德、溧阳、上海、厦门、香港以及德国慕尼黑设立了六大研发中心,目前拥有及正在申请的国内外专利合计29487项。另外,宁德时代拥有电化学储能技术国家工程研究中心、福建省锂离子电池企业重点实验室、中国合格评定国家认可委员会(CNAS)认证的测试验证中心,并设立了“博士后科研工作站”“福建省院士专家工作站”等。

在产业化上,宁德时代拥有全球仅有的三座“灯塔工厂”,分别为宁德基地、溧阳基地、宜宾基地,这些工厂由世界经济论坛与管理资源公司麦肯锡合作进行严格的评选,被誉为全球智能制造和数字化的最高水平。在这些工厂中,产品的缺陷率达到PPB级别,相当于十亿分之一的水平。

 
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