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国内首个退役电池整包梯次利用的储能项目添加时间:2019-10-28

新能源汽车动力电池规模化退役阶段已然开启,但关于梯次利用的问题和争议依然有诸多尚未明确之处。储能系统是目前业内公认的动力电池梯次利用的重要方式。近日,由深圳市比克动力电池有限公司(以下简称“比克电池”)与南方电网综合能源服务公司共同建成的2.15MW/7.27MWh梯次电池储能项目在业内引起了广泛关注,据了解,这是国内首个退役电池整包梯次利用的储能项目。这个项目是如何对退役的动力电池进行梯次利用的?其方案解决了行业的哪些问题?又有哪些创新?比克电池作为这一项目的两个合作方之一,其在储能领域的思路和布局又能给行业带来哪些启示?


为什么重点发力储能领域?


23万吨,21GWh。庞大的数字背后是国内新能源汽车产业正面临的一个重大难题:车用动力电池大规模退役的关键时间点到了。据《动力电池回收利用行业报告(2018)》综合测算,2018年后新能源汽车动力蓄电池将进入规模化退役阶段,而上述数字是2020年有望达到的体量。


如何做好这些退役动力电池的“再就业”工作,充分实现其“剩余价值”的同时达到环保目的,已经成为新能源汽车产业内外关注和投入的焦点领域之一。


储能系统正是目前业内公认的动力电池梯次利用的重要出路。储能技术作为满足可再生能源大规模接入的重要手段,以及分布式能源系统、电动汽车产业的重要组成部分,在能源互联网中有着举足轻重的地位。根据中关村储能产业技术联盟(CNESA)统计,截至2018年12月底,全球已投运储能项目的累计装机规模达180.9GW,全球储能行业已步入发展初期。作为引领全球储能产业发展的国家之一,中国储能技术应用已初具规模化。

国内首个退役电池整包梯次利用的储能项目

政策支持也在逐步明朗,基于对产业前景的稳定预期,光伏企业、分布式能源企业、电力设备企业、动力电池企业、电动汽车企业等纷纷进入,加大力度布局,开拓储能市场。


据不完全统计,包括比亚迪、宁德时代、国轩高科、桑顿新能源、科陆电子、杉杉股份等一批动力电池上下游企业均已布局电池回收利用业务。而作为国内排名位居前列的动力电池企业比克电池,储能业务已发展成为公司三大核心业务(车用动力电池、智能终端电池、储能电池)之一,并成为比克电池新的战略方向和发展的新动力源。


深圳市比克动力电池有限公司储能事业部总经理向超耀表示:“目前,比克电池储能产品在四大领域均有对应的产品解决方案,产品遍布亚洲、欧洲、非洲等地,总出货量约200MWh,计划到2020年储能交付能力达到1GWh。”


项目亮点有哪些?


近期,比克电池在储能领域又迈出了突破性的一大步。一个2.15MW/7.27MWh梯次电池储能项目历时四个月成功投入运营。据了解,这个项目是国家级863课题的实际应用示范工程项目,本次投入运营的储能项目采用智能化、模块化设计,集成了三元、磷酸铁锂两种技术方案,是由比克电池与南网综合能源合作建成的用户侧储能项目,将应用于工商业园区,主要功能是实现用电负荷的削峰填谷、提供电力辅助服务。


在具体的合作分工中,该项目以创新的EPC合作形式展开,由南网综合能源投资,比克电池负责需求分析、系统方案设计、产品集成、施工、调试等全过程的EPC整体解决方案交付。项目充分展现了比克电池储能系统交付能力,是国内首个成功落地的梯次利用储能领域EPC服务模式项目。以此项目为起点,比克电池与南网综合能源已达成战略合作,未来将在储能领域共同拓展,展开更深层次的合作。


值得注意的是,该项目是行业首个实现电池整包梯次利用的储能项目,将为目前行业热门的动力电池梯次利用和电化学储能研究提供实际的项目经验和关键技术的数据支撑。


而对行业而言更大的意义在于,它实现了服务模式和解决方案两个层面的多重创新。


如何创新商业模式?


“比克电池开创的新商业模式尤其值得肯定和推广。”作为这一项目的重要合作方,南方电网综合能源服务公司新能源事业部副总经理潘润锋如是评价。


一直以来,动力电池的梯次利用的经济性问题备受争议,除了技术标准不统一、行业监管缺乏、规模不够等因素之外,投资回报期较长,商业模式的盈利能力也需时间验证。


从服务模式来看,用户侧储能的大规模建设,主要取决于技术、度电成本和商业模式。当下,用户侧储能技术已经通过多个示范项目得以验证,度电成本也已大幅度下降,合适的商业模式自然成为用户侧储能规模发展的关键。在本次项目中,比克电池开创了一条解决投资方、总包方、集成方、用户、运维方等多方利益诉求,并可复制的用户侧储能商业模式,也充分展现了比克的储能系统交付能力。


从解决方案来看,本项目投运的储能系统集成了三元电池和磷酸铁锂电池两种储能系统。在三元储能系统中,创造性地采取了车用电池包整包梯次利用方案,降低了拆解、重组等成本。同时,为提高系统运行稳定性,三元储能系统采用了独特的模块化PCS多分支方案,可实现不同的电压、容量组成系统,实现一对一电池包管理。


在增加盈利能力方面,据了解,比克电池与南网综合能源合作的这一储能项目针对用户侧,落地地点的选择非常有讲究,即当地的峰谷电价差要满足投资方的需求,电价差过大则无法满足投资回报。


为保障收益,比克电池在技术上也下了不少功夫。例如EMS(能量管理系统)是电网储能的“大脑”,能够控制整个储能系统。据向超耀介绍,“很多收益部分在EMS这一块至关重要,不管是用户侧、电网侧还是发电侧。比克电池在这些方面有专门深度合作的伙伴,将每一个应用场景控制侧做得很透。针对这次项目,比克电池也在控制算法部分做了优化,进一步延伸投资回报。”


“我们不是为了强推储能业务模式,我们做的项目是以投资方为核心需求,从项目挖掘到产品保障,保证投资方的需求。我们叫比克‘芯’商业模式,这是我们开出的一条路。”向超耀表示,在电网储能方面,比克定位不做投资方,因为作为民营企业不太适合做这些。比克定位是作为中间设备商,拉动相关投资方作为战略合作伙伴。


据他透露,现在比克电池已经有3-4家央企作为大投资方达成战略合作。具体而言,比克电池的模式是前期主要在发电侧和用户侧挖掘项目。在挖掘项目和风险时,将比克电池的模型和投资方的模型相互匹配起来,这样有助于快速找到很多优质项目。在实际项目中,比克电池作为运作方和系统设备集成方,需要保证从电芯到系统集成有一套专门针对应用场景的长期方案,给投资方提供有质量保证的服务。


“目前在储能领域,比克电池第一个走出了这样的模式。我们园区项目是这个模式的第一个落地项目。现在南网综合能源与我们深度合作,从项目挖掘到最后,我们均有项目的兜底服务。”向超耀如是表示。


如何保障安全性?


近两年来,新能源汽车特别是动力电池的安全性问题广受关注,车辆上搭载的容量有限的在用动力电池尚且出现了诸多安全隐患,处于生命末端的动力电池是否适合拿来储能?大批量用于储能的电池安全如何保障?现阶段的技术水平和系统设计能否解决?种种问题也是当前业内外对动力电池梯次利用的重要质疑点之一。


业内专家指出,相比物理储能,目前电化学储能最大的挑战是大容量电池系统容易出现安全性问题,即使成熟厂家的好电池产品,在工作中如果掌握不好功率平衡,也容易引发安全事故。


比克在进行整体系统设计中也意识到了这一点。在安全性上,本次投运的储能系统采用智能化设计,实现了电池、PCS、动环、电网等多方实时监控,通过电芯、电池Pack、电池簇、系统等全方位的热模拟和结构设计、严格的集装箱强度仿真设计、独特的消防系统设计,从机械结构安全、电子电气安全、热安全、使用安全四个层面,对系统安全进行全方位保障。


例如在电芯层面上,现在储能行业中很多企业直接使用原有动力电池的电芯,不分是三元材料还是磷酸铁锂,直接用在储能上。向超耀指出:“这是不合适的。储能有储能的应用场景需求,电动车有电动车的动力电池需求。我们的电芯则专门针对各个场景的需求,且专门开发储能型电芯,过去在国内是很少有企业做这件事的。我们知道终端客户需要什么电芯,就会反馈给研究院。目前的几款电芯是储能事业部提需求,针对客户使用情况进行开发的,非常有竞争力。”


仅有电芯层面的保障还远远不够。比克电池的另一大优势是系统集成能力,主要是热仿真。比克电池经过了20年的发展,未曾出现过重大安全事故,向超耀解释说,“无论是电芯、Pack、Rack、模组到集装箱,我们有结构仿真团队保障系统绝对的安全。比克储能业务模式经营理念是安全,东拼西凑的系统很容易出现系统可靠性和安全性问题,而比克电池能够做到整个储能系统在热仿真、结构仿真、消防设计等各个方面的工作先行,保证我们的产品绝对可靠、安全。”


延伸阅读:关于比克的储能业务


据了解,比克电池的储能业务主要分为两大板块:一是电网储能(GESS),二是网络能源储能(NESS)。电网储能业务主要分为三个方向:发电侧、电网侧和用户侧。网络能源储能(NESS)包括通信储能、UPS储能、户用储能三大方向。


应用场景解决方案


比克电池依靠其深厚的研发积累,掌握了三元、磷酸铁锂电池材料技术,具备构建完备成熟的综合解决方案的能力。应用最新BMS/EMS大数据智能控制技术,确保电池系统、电源控制系统(PCS)、电网三者安全融合运行,降低系统性能风险。首创BMS软硬件双重告警和保护设计方案,保证系统绝对可靠。


在发电侧储能方面,比克电池包通过严格成组,串联成电池簇,并通过主控箱,并联形成具备软硬件双重保护功能的电池系统。同时与风力、光伏、电厂等发电机组结合,起到负荷调节、平滑间歇性能源输出、提高电网备用容量等作用,满足发电环节不同应用场景需求。通过精密温控,严格控制电芯间温升差值不超过3℃,确保系统长期稳定和安全工作。


在用电侧储能方面,比克选用大容量275Ah电芯,减少结构件,占地面积,电芯循环寿命超过5000次,设计使用寿命20年以上,帮助用户有效降低用电成本。


产品布局


全球及中国储能市场已迎来真正的重要发展期,比克电池深耕锂电行业多年,已多元化布局储能业务板块,坚持新技术新产品研发,不断创新,在高安全性,高能量密度,长循环寿命方面不断取得新的突破。


未来五年,比克电芯产品覆盖25Ah至310Ah,满足0.5C至10C充放电倍率,循环寿命高于15000次,实现用电成本低于每千瓦时0.04美元,规划产能达到8GWh。储能与电动汽车PACK共享汽车级器件平台,借助汽车级电池系统设计经验,确保系统安全可靠。通过从电芯至集装箱不同空间尺度的仿真模拟、热设计和测试验证,确保系统温升和节能,满足不同气候环境。通过大数据平台和电力系统级仿真,帮助设定最优工作模式,发挥储能最佳经济效益。


储能市场的健康发展关乎全球能源可持续发展、节能减排宏大战略、区域能源转型等方方面面,将为锂电储能带来大量发展机会。比克电池将不断致力于为用户提供安全性更高、使用寿命更长、用电成本更低、环境适应性更强的储能解决方案。


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