4月9日下午,宁德时代发布全球首款5年零衰减且可大规模量产的储能系统——天恒集装箱式储能系统。据介绍,天恒储能系统采用宁德时代L系列的长寿命电芯,能量密度可达430 Wh/L。该储能系统拥有6.25兆瓦时高能量,创下了20尺集装箱内行业最高能量水平的记录,是全球首个实现5年容量与功率双零衰减的储能系统。
能量密度达430wh/L
储能技术是一种能够存储和释放能量的技术。它可以在用电低谷时将电能储存起来,并于需要时释放。随着全球能源结构加快调整,发展储能对于消纳新能源、增强电网稳定性、提升能源电力系统调节能力等具有重要支撑作用。
小身量、大容量是天恒储能系统的一大亮点。发布会上,宁德时代储能事业部CTO、储能欧洲业务部总裁许金梅介绍,天恒储能系统采用宁德时代L系列的长寿命电芯,能量密度可达430 Wh/L。在标准20尺集装箱内,该储能系统可实现6.25兆瓦时级的高能量,单位面积能量密度提升30%,整站占地面积减少20%。
电芯容量的提升带来了单舱更大的能量密度,但是也随之对储能系统的安全性带来了更高的挑战,这要求厂商在尺寸限制、容量追求和安全保障三方面达到平衡。许金梅表示,储能是非常复杂的系统,从电芯、电箱,到集成整体电池舱系统,再到电站,一旦某个层级出现安全问题,就会层层累加,,到最后会形成巨大的隐患和灾难。
“储能安全只有零事故和灾难两个方向。”许金梅指出,经过多年验证,行业已公认磷酸铁锂电池的安全性,但材料体系的安全并不能完全保证储能系统在结构设计、系统集成以及最后运营环节的全链路安全。
为确保储能系统的稳定运行和安全,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。该体系基于应用场景设定不同安全目标,而后根据目标开发相应的安全技术。为确保技术的有效性,宁德时代搭建安全实证平台,模拟不同电网场景和运行环境的储能系统安全实证。在项目投运后,宁德时代通过AI风险监测和智能预警不断地监控运行状态,利用PSA模型量化储能产品全生命周期失效概率,从而验证安全设计目标并持续更新。
天恒储能系统电芯单体失效率做到了行业领先的PPB(十亿分之一)等级,延展到全生命周期全链条的运行,可以有效降低运营成本,带来全生命周期IRR的显著提升。
容量、功率5年“零衰减”
容量、功率5年“零衰减”是天恒储能系统另一亮点。记者了解到,零衰减通常指电池在经过多次充放电循环后,其容量仍然能够保持在初始状态,没有发生衰减。
业内专家告诉《中国电子报》记者,要实现零衰减技术需要在两个方面进行革新。一方面,通过调整材料工艺,如改善材料的压实密度,优化电池材料(正负极、隔膜、电解液)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。另一方面,采用更多的电化学活性物质,并通过补锂、预锂、掺杂包覆等方式进行突破创新,以确保电池在充放电循环时优先消耗多余的活性物质,保证其容量不发生衰减。而从产业化的角度来看,该技术对生产环境的要求很高,制造设备需要具备更高的真空度等。
许金梅介绍,早在2020年,宁德时代就已研发出3年零衰减的长寿命电芯,循环寿命达到12000次以上。该电芯在其位于福建晋江的储能项目上成功落地,投运三年以来始终保持额定容量,年利用率维持98%以上。
而此次发布的天恒储能系统采用仿生SEI和自组装电解液技术,实现5年功率和容量零衰减、辅机功耗全生命周期可控且不增长。同时,凭借领先的极限制造能力,成功解决了“零衰减”电池中锂金属高度活性的难题,有效遏制了氧化反应引发的热失控现象,从而实现大规模量产。此外,天恒储能系统锂电池寿命还可实现15000次实验室循环。
“容量5年零衰减是长寿命锂电池的一个里程碑,对致力于满足新型电力系统需求的储能电站而言,至关重要。”许金梅说。
据了解,目前,储能电池系统已成为宁德时代除动力电池系统外的第二大营收来源。宁德时代2023年年度报告显示,2023年,宁德时代储能电池系统销量69GWh,同比增长46.81%;储能电池系统营收达599亿元,同比增长33.17%,约占总营收的15%。韩国市场调研机构SNE Research数据统计,宁德时代全球储能电池出货量市场份额达到40%,连续三年位居全球第一,储能业务已经成为宁德时代的第二增长曲线。