在上海的SNEC展览会上,储能领域的重量级企业宁德时代和天合储能,向世界公开了他们的创新储能解决方案:这是一种结合高温电芯技术的储能系统。这种突破性的解决方案,利用自主研发的光储变流器,配合高温电芯技术和自热技术,成功地解决了对传统冷却系统和辅助电源的依赖问题。
宁德时代0辅源光储直流耦合解决方案
储能技术的核心挑战是如何在保证安全性的同时,提升经济性。在现代电力系统中,如何在大规模应用储能的同时降低成本,已经成为了一个严峻的挑战。这种成本不仅包括初始投资,还包括运行成本和全生命周期内的总成本。因此,有效地降低运行和维护成本,成为了实现储能系统长周期发展的关键。
面对储能行业的这些挑战,天合储能的杨凯博士强调,我们需要采用全新的思维方式去寻找解决方案,以便推动储能行业更快地迈向规模化发展。他提到,储能设备电转换效率受到辅助系统电力消耗的显著影响是业界共识。以磷酸铁锂储能设备为例,其辅助系统的电力使用率超过10%,其中空调系统的能耗尤为显著,这一项就使得系统的整体转换效率下降了5%。
面对空调冷却系统的局限性,传统的解决方案是优化和提升冷却系统的性能,比如从风冷过渡到液冷,再到全浸没式液冷。液冷技术主要有直接接触式和间接接触式两种,前者通过让冷却液直接与电池接触实现热交换,后者则通过让冷却液通过冷却管/板流动实现与电池的间接热交换。然而,这两种技术仍然面临着成本高昂、技术稳定性不足、能耗过高等问题。
在这个背景下,宁德时代和天合储能以全新的视角,向无需空调冷却的储能系统发展,这可以看作对传统冷却系统的一种颠覆性改革。他们取消了锂电储能系统中的空调冷却系统,研发出可以在高温环境下运行的锂电池,以提高系统能效。这种变革对于整个行业来说,无疑是一颗“重磅炸弹”,这可以被视为储能系统中的“极简主义”,代表了储能系统领域的全新思考方向。
然而,无空调冷却储能系统的安全性成为了新的挑战。为此,宁德时代作为储能电芯业务的领头羊,把注意力集中在高温电芯技术上,进一步提出了零辅源光储融合解决方案。该解决方案利用耐高温的石墨负极材料和特制电解液,在超过35℃的环境下仍能保持良好的衰减特性,无需依赖冷却系统和外部辅助电源。这使得系统循环寿命可达15000次,从而确保了整体的安全性。
天合储能作为光储融合的先行者,近年来在电芯和系统领域取得了显著突破。他们在液冷系统方面,成功实现了系统层面的万次循环;在电芯研发方面,通过280Ah和306Ah电芯,攻克了12000次长循环技术。杨凯博士表示,他们将致力于从高温锂电技术的应用和推广上寻找市场竞争力。他们的目标是开发出能在高温环境中稳定运行的储能设备,提升系统的能源转换效率,同时也降低整体设备运行成本。
对于储能电芯的进一步发展方向,可能就是应对长时储能的需求,而高温电池就是解决这个问题的关键。我们常常需要通过空调系统将锂电池的温度控制在25摄氏度,因为这个温度是锂电池在安全性、循环效率以及转换效率上的最佳运行温度。然而,高温锂电池的出现不仅可以省去空调,提升系统效率,更重要的是,它有可能在长时储能领域实现重大突破。
长时储能正在逐渐成为全球储能发展的主流趋势,而高温锂电池则是朝这个目标迈进的重要技术破解之路。尽管锂电池储能一直被视为最适合2-4小时储能的理想方式,对于长时储能,却一直是其“短板”。高温锂电池的出现,预示着我们有可能突破这个瓶颈,为未来的长时储能提供重要的技术方向。