即将迈入600Ah+储能大单体时代，20尺单舱极限边界是什么？
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科技
2024-09-09 11:15
北京
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今年以来，无论是4月北京ESIE储能展还是上周刚举办的上海EESA储能展， 均揭示着储能行业即将进入大容量电芯时代，截止到目前宁德时代、中创新航、亿纬锂能、瑞浦兰均、海辰储能、欣旺达、远景能源等多家头部企业陆续发布了储能专用大单体新品，容量集中在600Ah，最高可达1130Ah。毫无疑问，储能电池单体越做越大进而提高系统能量密度及降低系统成本已经成为了下一代20尺集装箱单舱的趋势。20尺储能集装箱尺寸在长6.058*高2.591*宽2.438m，内部可使用尺寸为长5.895*高2.392*宽2.350m，而除却消防、空调、高压汇流、BMS等必要的配置，真正可容纳电池的面积一般为4.8*2.0*2.0m，也就是考虑了安全及功能以后的极限尺寸，系统能量需要在这个面积上再设计出极限容量。而直流侧上限电压为1500V（暂不考虑2000V）的情况下，系统结构设计上极大限度减少零部件、提高空间效率为至关重要。目前使用314Ah的主流储能系统常规方案来看，双排电池簇，每侧6个簇分别从两侧门中打开，常规电池模组或电池包结构也基本是52串1并结构（即52颗电池），每个电池簇有8个电池包。但目前的双开门设计从占地面积上看并不是最优解，由此下一代储能系统设计成了单开门方向，背靠背布局系统集装箱，可减少双开门系统需要预留的开门的空间面积。如此思路之下，电池簇的数量便呈现出减少的趋势，如宁德时代天恒系统来看，系统设计成单开门方向，电池包的长度变成常规2倍，结构也变成52串2并（即104颗电池），共4个簇。如海辰储能的MIC系统也是4个电池簇设计，但选用电芯为短刀尺寸，单个电池包的结构就变成了52串1并，电芯的容量1130Ah来构成6MWh系统。而本次储能展上中车株洲所上发布的CESS4.0的储能系统在DC1500V系统平台上单舱能量提升到6.904MWh，Volta-plus预测设计结构与宁德时代天恒基本一致，而电芯容量采用688Ah。从商用车衍生过来的173*72*207mm的尺寸在储能领域一直沿用至今，电芯容量变化 280Ah→306Ah→314Ah→最大350Ah，也因为是标准化的尺寸，314Ah从去年三季度开始量产到今年上半年在电源侧的占比快速提升到了接近40%的份额，下半年有望突破60%。而600Ah+以上大容量开始完全是为储能而生的产品，各家的尺寸和容量可谓是百花齐放，那哪个尺寸和容量会成为主流趋势呢？Volta-plus分析如下①宁德时代580Ah：宁德时代凭借自身过硬的产品竞争力以及品牌效益，可作为系统厂商的身份直接与客户推进天恒系统。580Ah电芯尺寸为290*72*206mm左右，为提高生产效率以及降低制造成本，仍然适用卷绕工艺。②比亚迪刀片403Ah：比亚迪自身的刀片电芯以及比亚迪储能系统均为非标产品，自成一派，电源侧储能产品MC Cube主打的是 无pack设计来提高能量密度，灵活组合方案。③二梯队625A / 688Ah：亿纬锂能、中创新航、欣旺达、瑞浦兰均、蜂巢能源、国轩高科等二梯队仍然需要与系统集成厂商联合开发，从单体到电池簇以及电池舱均需要一起合作和设计。如这次储能展上中车株洲所与中创新航、欣旺达、兰均、国轩高科以及蜂巢能源等5家锂电池厂联合开发688Ah；而阳光电源也正在测试上述中几家的625Ah电芯，配合龙头系统厂商开发的下一代产品也将成为一种趋势，而这类产品目前规划的基本均使用叠片工艺。目前已知的600Ah+电芯尺寸来看，高度在205~215mm之间，厚度在71~75mm之间，而宽度各家均有特色，也与电池簇的串并联结构有关系。电池性能上看，除了安全性及能量密度，最重要的仍然为使用寿命，从314Ah的7000~8000寿命即将提高到600Ah+容量的10000次以上寿命，并且随着长时储能应用不断普及，日历寿命的重要性也不断被提及，在循环寿命上也要结合日历寿命15~20年。就如亿纬锂能董事长刘金成博士近日在世界动力电池大会上表示，目前EPC储能总成本已经降到了1块4毛，而其中电芯价格已经降到了整个EPC总成本的20%，未来储能系统的降本主要来源不是电芯，而是要依靠系统标准化的成本下降，而电芯则要提高循环性能、品质安全等市场价值。①电芯降本方案：提高能量密度来降低单位成本、提高循环寿命以及日历寿命来降低整个生命周期的使用成本，提高一致性，减少因安全隐患、运营维护等带来的售后成本；②系统降本方案：提高系统体积利用率，如CTP，CTS等提高集成效率，簇/消防/空调等空间利用率、系统背靠背设计等来减少占地面积投入、施工费等，即提高单位面积的能量提升。系统中涉及的电池单体、链接件、电池簇等实现标准化来降低系统层面的成本及可靠性。
