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“大圆柱电池”的黄金时代还能否到来，开始遭受质疑
据财联社记者7月18日获悉，比亚迪正对大圆柱电池相关设备招标进行公开招募，该设备主要用于大圆柱电池注液前的电芯烘烤。对于比亚迪官宣入局，华安证券陈晓等人在7月23日研报中认为，这将引发市场对于大圆柱电池的关注并且进一步促进产业化提速。 国信证券6月26日研报表示，大圆柱电池是当前工艺水平下兼顾性能与经济性的优先方案之一。特斯拉作为第一个“吃螃蟹的人”在2020年9月发布4680大圆柱电池，随后包括宁德时代、亿纬锂能、远景动力、国轩高科等众多国内电池厂纷纷涉足。 在玩家蜂拥而至的背后，有市场分析认为，除了对于市场前景的看好外，大圆柱电池也被看作是挑战动力电池“大王”宁德时代为数不多的机会之一，只不过，随着多家公司透露相关项目难产，这场挑战正在经历挫败，大圆柱电池的黄金时代还能否到来也开始遭受质疑。 ▌暗中蓄力的比亚迪与宁德时代大圆柱电池领域“狭路相逢” 狂奔的二线电池厂在产能规划上开启弯道超车 锂电池按照封装方式不同可以分为方形、圆柱、软包三种形态。据平安证券此前研报梳理，国内电池厂中，宁德时代、比亚迪、中航创新等主打方形，圆柱电池主要代表有亿纬锂能、国轩高科等。在宁德和比亚迪两家龙头引领下，国内一直以方形为主流，直到2020年特斯拉推出4680电池后，多家电池厂开始纷纷押注大圆柱电池。有业内人士直言，如今没有电池公司不做4680。 这当中，动力电池大王宁德时代无疑不会怠慢，董事长曾毓群在今年3月表示，公司已研发成功4680、4695等大圆柱电池。不过，相较于在三元方形电池上无法撼动的领先地位，36氪7月19日公众号文章《大圆柱电池难产，挑战宁王的挫败》分析称，宁德“不太擅长大圆柱”是行业半公开的秘密。据悉，在特斯拉早前进入中国建厂时，其引入宁德时代方形磷酸铁锂电池，在圆柱电池方面锁定的目标则是LGES。并且，国内当前建成大圆柱电池量产线的公司为亿纬锂能等，尚不包括宁德时代。 在“不太擅长”的背后，上述公众号文章认为，宁德时代自身投入在第三代CTP技术麒麟电池的资源和热情实际远超大圆柱电池。公司曾在互动平台表示，在相同的化学体系、同等电池包尺寸下，麒麟电池包的电量比4680大圆柱形电池系统可以提升13%。不过，值得一提的是，宁王暂时无暇着力的大圆柱路线，或成为其他动力电池厂商换道超车的机会。 其中，被看作宁德时代一大劲敌的比亚迪，其去年凭借垂直整合策略带动自家刀片铁锂电池出货在一定程度对宁王造成了威胁。根据GGII数据显示，去年宁德时代动力电池装机量占比50.1%排名第一，比亚迪以占比24.2%紧随其后。而比亚迪近日官宣入局大圆柱电池也开启了两龙头在这一领域的同台竞技。 对于比亚迪的突然加入，实际早在此前业内就有传闻称公司对大圆柱电池有所关注，董事长王传福“亲自建了个工作群研究大圆柱电池”。此外，在去年8月，比亚迪曾公布一款“六棱柱”电池专利，专利图上看与圆柱电池很接近。有业内人士推测，该款正六棱柱电芯或是基于大圆柱电池进行的外壳改造。 不同于比亚迪的悄悄研究，更多的电池企业正大张旗鼓地加入大圆柱电池阵营。其中，布局最深、推进最猛的当属亿纬锂能。公司在今年6月公告，三元大圆柱电池已取得未来5年的客户意向性需求合计约392GWh。同时，公司25年大圆柱电池产能规划达200GWh，远高于宁德时代40GWh的产能规划目标。据EVTank数据，2021年亿纬锂能圆柱电池市占率仅次于松下、LG和三星SDI，国内领先。 此外，国轩高科、中创新航、欣旺达、比克电池等亦纷纷宣布相关业务进展。国轩高科去年12月展示其39Ah和50Ah的46系列圆柱电芯，常温下18分钟能快速充电至80%。中创新航4月发布顶流圆柱电池。欣旺达也在今年展示了两个系列的大圆柱电池。比克电池1月官宣投建30GWh大圆柱电池产线。 （资料来源：24潮7月19日文章《“大圆柱电池” 的时代序幕已经开启》） ▌冷落比量产先至：带头者特斯拉或已调转车头 1100亿A股种子选手今年能否踢出“临门一脚” 新老玩家的入局和扩产让大圆柱赛道愈发热闹，但另一方面，难以量产和工业化、市场需求被挤压等一系列难题也在给行业加速降温。亿纬锂能等其他电池厂商试图在大圆柱电池赛道实现对宁德时代的弯道超车也正面临重重阻力。 根据相关数据，大圆柱电池实现规模量产需达到90%以上的良率，通常锂电池制造需达95%以上的良率量产才具经济性。Tesla motors clubs去年流出的信息显示，2022年1月特斯拉佛里蒙特工厂生产的4680电芯的平均良品率为92%。此外，国内部分布局4680的电池企业目前还处于50%良率附近的水平。 另一方面，有分析提出，当下陷入价格战的新能源车企纷纷把降成本当作核心需求，因而会更加从综合性能、成本与规模量产能力来选择电池的使用。在降本需求迫切与技术未成熟的双重拉锯下，大圆柱电池难免被冷落。 据媒体报道，一直是4680大圆柱电池主要推动者的特斯拉现在看来似乎已意兴阑珊。根据在近期发布的远景规划显示，未来的紧凑型电动汽车和中型电动汽车Model 3/Y，都将使用磷酸铁锂电池，占到总电池用量的近80%。此前，马斯克曾对大圆柱电池寄予厚望，表示特斯拉未来所有的电动车型都将使用4680大圆柱电池。 同时，作为特斯拉圆柱电池最重要的供货商，松下新建的10GWh的为特斯拉供货的4680电池产线原计划于今年4月开始试生产，但公司5月宣布量产时间将推迟到明年4月-9月，延期一年量产。另一家供应商LG也还未透露具体量产时间，只称计划在今年年底前新建一条4680电池产线。 国内市场中，亿纬锂能被看作是最快可能实现大圆柱电池量产的公司，公开信息显示，公司的大圆柱中试线（年产能20GWh）已在去年底投产，整体优率达92%。其在对投资者的最新回应中表示，预计下半年或许能够量产。但公司在最新调研中坦言，现在大圆柱根本是要解决制造的问题，而不是研发的问题。宁德时代此前表示，已经规划了8条产线、12GWh的4680大圆柱电池产能，宣布于中国和欧洲各建20GWh产能，预计2024年开始量产并于2025年正式交付。
来源：财联社
浙江邦栋投资考察乐山伟力得全钒液流电池储能系统生产线
近日，浙江金融专业委员会会长、浙江邦栋投资管理有限公司董事长姜金栋博士一行，到高新区伟力得能源有限公司进行考察。乐山市金融工作局局长许拉弟，乐山高新区党工委委员、总经济师杨劲松陪同。 考察组实地参看了企业全钒液流电池储能系统智能生产线，详细了解了全钒液流电池电堆组装系统以及电堆封装工艺技术优势、全钒液流电池储能行业现状、钒矿资源、产业布局和商业模式等情况。 双方还围绕全钒液流电池储能示范项目预期目标、国内外研究现状及发展趋势等问题，对全钒液流电池储能赛道进行了深入研讨。杨劲松介绍了高新区对新能源、新材料产业的布局和规划，表示希望能建立友好合作关系，通过姜金栋博士吸引江浙地区的优质社会资本来高新区投资合作。姜金栋博士在交流后，表示了对储能行业前景的看好，也希望通过金融支持整合双方资源，寻求项目合作。
来源：乐山高新区
钠离子电池进入产业化导入期
7月14日，第二届钠离子电池产业链与标准发展论坛在江苏省无锡市举办。 工业和信息化部电子信息司有关处室同志出席活动并致辞，中国工程院院士陈立泉、中国科学院院士李景虹等致辞，钠离子电池行业上下游企业、高校和科研机构的近1000余名代表出席。 钠离子电池与锂离子电池工作原理相似，主要依靠钠离子在正负电极之间移动来实现充放电。近年来，钠离子电池凭借低成本、高安全、易制造等优势，成为行业“新宠”。今年1月，经国务院同意，工信部等六部门联合发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，提出加强新型储能电池产业化技术攻关，推进先进储能技术及产品规模化应用。研究突破超长寿命高安全性电池体系、大规模大容量高效储能、交通工具移动储能等关键技术，加快钠离子电池技术突破和规模化应用。 当前来看，以锂离子电池、钠离子电池为代表的新型电池和相关技术产品，是支持新能源在电力、交通、通信、军事、机械等各领域广泛应用的重要基础，也是实现“碳达峰、碳中和”目标的关键支撑。电子信息司一直以来高度重视并积极支持新型电池的产业发展，从加强行业管理、统筹产业规划、支持技术创新、加快标准建设等多个维度出发，开展了一系列工作，促进新型电池的健康发展。 目前，我国钠离子电池进入产业化导入期，虽已初步满足产业化条件，但仍存在基础研究不完备、核心材料待突破等问题。对此，有关产业部门将重点做好以下工作： 一是加强产业顶层设计。在实施“十四五”制造业系列规划的基础上，深入贯彻落实《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，统筹资源支持钠离子电池等新型储能技术及产品的发展，从促进前沿技术攻关、完善配套政策、开拓市场应用等方面，引导钠离子电池产业高质量的发展。 二是优化产品创新生态。加快推进钠离子电池创新成果转化，提升先进产品量产能力。同时，根据产业发展进程适时完善有关产品目录，推动性能优异、符合条件的钠离子电池在各新兴领域快速落地应用，推动产学研用的协同创新。 三是加强标准化引领。组织相关单位加快开展钠离子电池标准制定，其中包括已经立项的《钠离子电池术语和词汇》和《钠离子电池符号和命名》两项基础标准。此外，十余项钠离子电池产品标准和相关材料标准正在申请立项。下一步，电子信息司还将指导有关单位加快落地钠离子电池标准体系的研究和编制工作。 中国科学院物理研究所、天津大学、比亚迪、中科海纳、华阳新材料等相关单位的20多位专家围绕钠离子电池前沿技术、产品现状、应用前景、产业化发展趋势等方面进行分享交流。 论坛同期，中国电子技术标准化研究院还组织召开了标准研讨会，对钠离子电池行业标准、国家标准以及标准体系开展研讨。论坛还发布了《2023年钠离子电池产业研究报告》。
来源：中国电子报
国家电投在武汉通过“钒电+铅碳+锂电”储能系统打造综合智慧零碳电厂示范区
目前，国家电投集团（简称“国家电投”）湖北电力有限公司正在建设武汉经开区综合智慧零碳电厂项目，计划分三阶段实施，未来，武汉经开区将建成武汉市综合智慧零碳电厂示范区。 国家电投重点打造的综合智慧零碳电厂，综合智慧零碳电厂依托国家电投“天枢一号”综合智慧能源管控平台，以储能为桥梁，通过数字化智慧控制系统，聚合分布式能源、用户侧储能以及可调负荷等多种元素，实现平抑区域内负荷波动、补充尖峰缺口、降低客户用能成本等功能，为项目所在区域电力保供以及电网灵活性和调节能力的提升贡献力量。 7月11日，湖北日报全媒记者来到位于武汉经开区的国家电投华中氢能产业基地内，这里正在实施零碳电厂示范性项目，基地内已经建设完成分布式屋顶光伏（一期）、车棚“光储充”、微风风机、智慧路灯、太阳花景观光伏等设备。 “未来零碳电厂生产的电力，将全部来自于可再生能源，能源从生产到使用都不产生碳排放。”国家电投集团湖北电力有限公司综合智慧能源分公司项目开发总监段翰林介绍。与之相配套的，园区内配有三种储能系统，分别是一套125千瓦/250千瓦时的全钒液流储能系统、一套100千瓦/400千瓦时的铅碳电池储能系统以及一套100千瓦/400千瓦时的磷酸铁锂储能系统。零碳电厂所发电力优先供园区自用，余电上网。 针对供暖制冷需求，园区内正在建设冷热制备及蓄能系统。据介绍，该系统主要采用“空气源热泵+高效制冷机组+电锅炉+冷热双蓄罐”的能源供给和存储装置，在夏季供冷时，系统利用夜间谷电制冷，输出4℃冷水，存储在储能罐中，白天将冷水加压送至空调末端，这一过程循环往复。到冬季供暖时，通过“空气源热泵+电锅炉”制备50℃的热水，白天将热水加压送至空调末端，同样循环往复。 这些技术将逐步推广，据了解，国家电投计划在武汉经开区军山新城、智能网联和电动汽车产业园等园区建设零碳综合智慧能源示范区，项目规划方案将分三阶段逐步推进。 这些零碳电厂项目都将接入国家电投“天枢一号”综合智慧能源管控平台，不仅可为用户提供清洁能源，还可通过聚合用户侧灵活性负荷，以聚合商身份参与大电网调峰调频、需求侧响应，缓解迎峰度夏、迎峰度冬时的电力供应紧张问题。据测算，三阶段建设完成后，清洁能源年平均发电量可达5.4亿千瓦时，减少标煤消耗16.5万吨，减少二氧化碳排放45万吨。
来源：湖北日报
近400家锂电池产业链公司解读
受新能源汽车行业的发展带动，近年来我国锂消费保持了高速增长态势，相关产业处于加速上升的前期，面临着参与锂电产业链国际竞争的重大战略机遇。为此，推动锂电池产业链的高质量发展，对支撑我国经济转型升级、保障战略性新兴产业平稳发展起到关键作用。 本文将从以下几部分详解介绍锂电池的产业链。1.锂电池是什么？ 锂电池的火热前面已经赘述完毕，那么现在我们来了解一下锂电池到底是什么吧。 锂电池是一类由锂金属或锂合金为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池大致可分为两类，锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂，并且是可以充电的。这是根据锂存在的形态来定义的，锂金属电池是用金属锂做电极，而锂离子电池则是以离子形态存在于电极。 锂电池在传统领域主要应用于数码产品，在新兴领域主要用于动力电池、储能领域。2.锂电池产业链组成部分 锂电池产业链上游为原材料与锂电设备，包括锂、镍、钴资源的加工以及正极材料、负极材料、隔膜、电解液、铝塑膜等材料； 产业链中游为锂电池制造，将正极、负极、电解液、隔膜加工后形成锂电芯，锂电芯进行模组装配及PACK形成了锂电池包； 下游是锂电池应用，主要有新能源汽车、储能、消费电子、电动工具等领域，最后对锂电池进行回收利用。 图1：锂电池产业链全景图 在锂电池制造产业链中，电池包的制造核心部分就是电芯，电芯封装后再集成线束和PVC膜构成电池模组，再加入线束连接器、BMS电路板构成动力电池成品。其中，锂电池电解液是锂离子电池中是作为带动锂离子流动的载体，锂离子电池的工作原理也就是其充放电的过程，就是锂离子在正负极之间的穿梭，而电解液正是锂离子流动的介质。而隔膜的主要作用是把电池的正负极分隔开，防止两极接触而短路，此外还有使电解质离子通过的功能。 图2：锂电池工作原理 接下来我们将逐步地梳理一下锂电池产业链尤其是上游相关的一些公司。 2.1上游产业链 锂电池产业链上游为原材料资源的开采、加工，主要包括钴、锰、镍、锂、石墨材料、碳材料等。据了解，钴酸锂自从锂离子电池商业化以来，一直作为正极材料的主流被应用。因其工作电压较低，进而导致钴酸锂主要运用在小电池，如手机、电脑电池等。磷酸铁锂具有结构稳定性和热稳定性高、常温循环性能优异等特点，是最近几年国内普遍选择磷酸铁锂作为锂离子动力电池的发展方向。 首先要说的就是原材料生产公司，其中最主要的就是锂钴镍等矿物。 原料矿产相关企业 1)锂资源 锂矿具有高度垄断的特征，锂资源市场的有效供给主要还是集中在三家外国公司和我同的两家公司天齐锂业和赣锋锂业手中，前六家企业占比高达84%，短期内锂资源有效产能仍然来自这几家企业，国内是以天齐锂业和赣锋锂业为龙头。 2)钴资源 世界钴资源整体来说较丰富，集中度高，主要分布于刚果和澳大利亚，分别达到49%和16.8%。我国洛阳钼业在该领域是龙头，不过它的业务结构里，铜钴只占一半，所以它的弹性不是很大。市场上比较热门是提华友钴业，华友钴业主要做钴盐（不是钴金属），在该领域是世界第一。 3)镍资源 镍矿的分布不像锂和钴那么集中，全球储量也比较丰富。镍在锂电池中的成本占比不高，国内与镍直接相关的上市公司不多，相关的概念公司有盛屯矿业、兴业矿业等。 正极材料相关企业 正极材料是锂电池的关键功能材料，也是锂电池中成本最高的部分，约占40%。所以，锂电池往往以正极材料来命名。常见的正极材料有三元材料、磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂。 当前在动力电池领域，三元材料与磷酸铁锂是最主要的两种正极材料技术路线，前者成本高但续航时间长，后者续航略差但成本低且安全性高。正极材料领域我国的竞争对手主要是日韩企业，它们都是以三元材料为主，磷酸铁锂基本上被中国垄断。 因此，下面主要介绍三元材料以及磷酸铁锂相关的企业。 1)三元材料 三元材料由不同比例的镍、钴、锰（铝）元素组成，由于钴是一种资源相对匮乏、供应链脆弱，且市场价格高昂的金属，三元材料正在逐步向高镍化甚至无钴化发展。 2)磷酸铁锂目前磷酸铁锂（LFP）的市场占有率是不断上升的，这可能跟比亚迪大卖有关系，比亚迪用的就是磷酸铁锂电池。随着国家补贴退坡，电池原材料涨价，磷酸铁锂的性价比优势凸显，迅速抢占市场。 负极材料相关企业 锂电池负极材料由活性物质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后，涂抹在铜箔两侧，经过干燥、滚压制得。作用是储存和释放能量，主要影响锂电池的循环性能等指标。 负极材料按照所用活性物质，可分为碳材和非碳材两大类： 碳系材料：包括石墨材料（天然石墨、人造石墨以及中间相碳位球）与其它碳系（硬碳、软碳和石墨烯）两条路线； 非碳系材料：可细分为钛基材料、硅基材料、锡基材料、氮化物和金属锂等。 1)人造石墨 人造石墨由石油焦、针状焦、沥青焦、冶金焦等焦炭材料经高温石墨化处理得到，部分产品也经过表面改性，其与天然石墨有许多相似的优点。负极材料虽然材料的制作方式品种繁多，但是最终占了大头的主流仍然是人造石墨。 2）硅基材料 由于当前石墨负极材料能量密度已经接近理论上限（372mAh/g），提升空间有限，而硅基负极材料理论可以达到4200mAh/g，是市场公认的下一代负极。 一代的负极材料中，硅基负极是热门候选者。不过与石墨负极相比，硅碳负极除了加工技术仍不成熟外，较高的成本也是障碍。 当前的硅碳负极材料市场价格超过15万元/吨，是高端人造石墨负极材料的两倍。 隔膜相关企业 锂电池隔膜是锂电池产业链中最具技术壁垒的关键内层组件，也是最晚实现国产化的环节，在动力电池中成本占比约为10%-20%。 市场上通用的隔膜材料为聚烯烃隔膜材料：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP），目前市场化的锂电池隔膜材料主要有PE单层、PE多层、PP单层和PP-PE-PP三层。 根据工艺上的区别，锂电池隔膜主要分为干法隔膜和湿法隔膜两种。干法隔膜多用于磷酸铁锂电池，湿法隔膜多用于三元电池。 电解液相关企业 电解液由高纯度的有机溶剂、电解质、添加剂等原料按一定比例配制构成。 其中，电解质是电解液中成本占比最高的原料，占约40%，六氟磷酸锂是当前市场应用最广泛的锂电池电解质，由于具有较高的溶解度、较好的抗氧化能力、较强的电化学稳定性、与正负极材料匹配度高等特点，被称为目前综合性能最好的锂电池电解质。 2.2中游产业链 锂电池产业链的中游主要是制造电池，这个过程中使用上游电池材料企业供应的正极材料、负极材料、电解液、隔膜及其他辅料，生产出不同规格、不同容量的锂电池。 目前新能源汽车所使用的动力电池正极材料主要分为磷酸铁锂（LFP）与三元正极（NCM、NCA）两大类。 三元以及磷酸铁锂电池相关企业 近年来三元材料随着工艺升级与性能提高，市场份额不断提升。 磷酸铁锂:材料结构稳定，热稳定性好，其循环性能和安全性优于三元材料； 三元材料能量密度高，但由于充放电过程中材料结构不稳定，易发生相转变，因此其循环性能比磷酸铁锂差； 三元锂电池:材料的热稳定性较差，因此三元电池安全隐患高于磷酸铁锂，国内外关于电动汽车燃烧、爆炸的事故报道中，三元电池所引发的安全事故量显著高于磷酸铁锂电池。 2.3下游产业链 下游主要是锂电池的各种应用场景，比如新能源汽车、储能，电子消费，锂电池回收等。储能之前已经有详细讲解过，那么这里就着重讲一下锂电池回收方面。 作为全球最大的新能源汽车市场，中国势必成为最大的动力电池回收市场。据动力电池应用分会预测，考虑到未来退役电池量指数级的增长，到2030年，动力电池回收市场规模将超千亿元。在潜力无限的蓝海市场面前，电池回收领域参与者越来越多，主导企业可分为两类：第三方的资源回收企业，以及整车、材料、电池等新能源汽车产业链上下游企业。 3.锂电产业链各部分上市公司的营收情况 新能源汽车锂电池产业链2022年实现营收8730.06亿元，同比增长112.95%；产业链2022年营收保持高速增长，增幅几乎与上年持平。产业链2023Q1实现营收2119.44亿元，同比增长36.68%。行业2023Q1营收较快增长，整体业绩仅实现小幅增长。 以下为产业链上游和中游部分上市公司22年以及23Q1季度的营收情况： 4.锂电行业市场现状以及前景 2022年，我国锂离子电池行业坚持供给侧结构性改革，加快技术创新和转型升级发展，不断提升先进产品给能力，总体保持快速增长态势。具体表现在如下的四方面： 一是产量持续快速增长，产业规模不断扩大。根据行业规范公告企业信息及研究机构测算，2022年全国锂离子电池产量达750GWh，同比增长超过130%，其中储能型锂电产量突破100GWh。 二是行业应用加速拓展，助推双碳进程加快。2022年全国锂电出口总额3426.5亿元，同比增长86.7%。 三是技术进步加快步伐，先进产品层出不穷。电芯朝着高效系统集成，超大容量发展，先进电池产品系统能量密度超过250Wh/kg。新一代信息技术与新型储能产品结合，智能液冷技术增强热管理水平，降低系统安全隐患。 四是行业投资热情高涨，全链加强协同合作。据不完全统计，2022年仅电芯环节规划项目40余个，规划总产能超1.2TWh，规划投资4300亿元。上游产品价格高位震荡，锂电二阶材料价格反复冲高回落，电池级碳酸锂、电池级氢氧化锂（微粉级）2022年均价分别达48.1万元/吨、46.4万元/吨。 2023年2月23日，国家工信部电子信息司发布《2022年全国锂离子电池行业运行情况》。根据工信部公布的数据，2022年全国锂离子电池产量达750GWh，同比增长超过130%，行业总产值突破1.2万亿元，是上一年行业总产值6000亿元的约两倍。 从2015年到2022年间，全国锂离子电池行业规模实现逐年攀升。虽然个别年份出现增长波动，但总体来看，中国锂电池行业的增长仍然非常迅速，正迈入行业发展的快车道。 锂电技术是未来新能源领域的重要技术之一，它不仅具有高能量密度、安全可靠等优点，广泛应用于电动汽车、储能、消费电子等领域，也是未来的主流能源之一。分析来看，锂离子电池行业发展呈现出以下三种发展态势： 1)技术创新将持续推动产业发展 2)产业竞争将进一步加剧 3)电池回收和重复利用将成为发展新方向 总之，2023年锂电池行业将继续保持快速发展的势头。市场规模将进一步增长，产业链上下游环节的合作将更加紧密，技术水平和产品质量将不断提升。未来，锂电池行业有望成为全球新能源领域的领头羊，推动可持续发展的进程。 （上述图文整合自知乎、虎嗅网、前瞻网、雪球网、北极星电池网等）
来源：橙子储能
大国工程｜充电几分钟 供电上千户探访全国容量最大“智慧超级充电宝”
在位于福建省罗源县的华能罗源电厂，全国容量最大、反应最快的“智慧超级充电宝”——“5MW超级电容+15MW锂电池混合储能调频系统”近日经过调试，进入成熟稳定运营阶段。标志着我国超级电容的技术研发、集成及应用水平跻身世界前列，为电力系统调频开辟出新路径。 充电宝是生活中随处可见的日常用品。一般情况下，普通的充电宝容量为1万毫安。但华能罗源电厂的这台“智慧超级充电宝”总容量却相当于21万多个1万毫安普通充电宝的总和，充满后可同时满足近千户居民家庭一天的可靠用电。更难能可贵的是，这样的超级充电宝从充满到完全放电仅需要几分钟。“智慧超级充电宝”是如何运行的，是不是与手机充电宝很相似？这样一台巨型充电宝建造过程中攻克了哪些技术难题？对于电网的安全稳定运行有哪些作用？让我们去一探究竟。超大容量，储存电量相当于21万多个1万毫安充电宝的总和 走进华能罗源电厂，只见传说中的“智慧超级充电宝”——十余个巨大的白色盒子一字排开。储能电站控制室的屏幕上，显示着目前超级电容混合储能调频系统的运行状态。 “5、4、3、2、1，开始！”4月初，同样是在这间控制室，华能罗源电厂运行部值长庄淑熙，与十多位技术人员在大屏前，共同见证这个“智慧超级充电宝”开始工作。现场，伴随储能投入指示灯的亮起，只见显示在大屏上的电能存储百分比开始跳动，几分钟后“小电池”图标显示充电已从下限到达满格。 储能，顾名思义就是存储能量，是指通过一种介质或设备，把一种能量形式存储起来。在电力系统，通常把大规模的电化学储能电站比喻为“超级大电池”。 据了解，储能系统充电时，由厂用电系统经干式变压器将电压降至0.4kV，经换流装置整流成直流对储能电池充电；放电时，储能电池直流电经换流装置转换成交流50Hz电源，经干式变压器升压至6kV注入厂用电系统。随着储能系统的充放电，改变了厂用电功率，从而间接地调整了发电机组的功率。 庄淑熙以“充电宝”来解释储能系统工作的原理，“就像我们常用的充电宝一样，将电能储存起来，在电力供应波动时迅速作出反应，快速充电维持电网发、用两侧平衡。” 近年来，中国加快推进可再生能源开发利用，绿色低碳理念深入人心。不过光伏、风力发电有着“看天吃饭”的特性，当出现“极热无风”“极寒无光”的情形，就容易导致电力供应出现变动，要维持频率和电压的稳定，就要系统调度储能资源来平衡新能源发电的波动性。 “未来我国大规模的新能源并网消纳需要大电网的支撑，尤其是随着新型电力系统建设不断推进，建设大型储能电站是发展的实际需求和必然选择。”华能罗源电厂党委书记、副总经理刘铭说。 《“十四五”新型储能发展实施方案》明确提出，到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段，具备大规模商业化应用条件；到2030年，新型储能全面市场化发展。 在此大背景下，“智慧超级充电宝”的研发方——华能集团把握能源技术革命趋势，通过优化公司科技创新布局和资源配置，带动产业优化升级，于2022年3月16日立项开展“超级电容混合储能辅助火电机组AGC调频技术研究及示范应用”科技项目研究。 据介绍，该项目总规模达到20MW，采用复合储能技术，包括5MW超级电容储能系统，以及15MW/7.5MWh锂电池储能系统。储存的电量相当于21.17万个1万毫安的普通充电宝的容量总和，可同时满足超过1119户居民家庭1天的可靠用电，系首次将长寿命、高安全性的超级电容储能技术应用在火电调频领域，有效解决了大容量超级电容储能技术集成与调频应用难题。项目投用后，对于提升电网安全稳定运行，促进可再生能源消纳和能源转型具有重要意义。取长补短，填补了我国超级电容储能领域的技术空白 姜滨，华能罗源电厂检修部电气专工，也是超级电容混合储能调频系统重要的建设者和见证者。 虽然有着30年的火电建设工作经验、曾参与多个火电站建设，但谈及“智慧超级充电宝”的建设之路，他依旧难掩自豪与激动。“从研发、设计到施工，每一个环节都遇到了许多难题。” 首先，摆在姜滨他们面前的问题就是使用什么方式储能。 在采访中，记者了解到，储能有多种形式，每种形式都有自己的优缺点。目前，电储能中比较适合大倍率应用且应用范围最广的是锂电池，但根据实际运行情况来看，锂电池存在寿命短、安全性低、经济性不足等问题。 “虽然锂电池具有储能密度高、充放电效率高、响应速度快等优点，但是，锂电池受制于充放电次数限制，导致储能系统寿命大大低于预期。”姜滨说。 安全问题更不容忽视。一个大规模储能电站，电池数量可高达几十甚至数百万只，其中任何一个电池出现问题，都可能引起整个电池组爆炸。 在综合考虑当地电网实际调频动作频率和各种储能的特性后，设计团队筛选出了国内领先的电芯比能量大于81Wh/kg的锂离子混合型超级电容电芯，完成了超级电容/锂电池的选型研究、集成方案设计和热工况性能研究，探索出“5MW超级电容+15MW锂电池”的混合储能模式，实现了适合电力系统调频场景的大容量超级电容储能系统集成。 姜滨表示，一个有效的充放电控制策略就是能够最大限度地发挥不同类型储能设备的优点，实现“1+1>2”的效果。 超级电容器是一种新型高性能储能器件，介于传统电容器和二次电池之间，使用寿命为锂电池的100多倍，业内认为其寿命可达10年，非常适合短时间、大功率充放电，响应时间达到毫秒级。 “5MW超级电容+15MW锂电池”的混合储能模式，既发挥了超级电容储能快的优势，又拥有了锂电池储能久的特点，实现性能互补。系统参与调频时，以超级电容为主，锂电池为辅，具体表现为以秒为计时单位的小指令全部由超级电容参与，分钟级的大指令则由超级电容全功率响应，锂电池作为补充响应，显著提升了现有储能调频系统综合性能。 除此以外，“1+1>2”的效果还体现在火电机组和储能系统的组合上。 “储能系统具有快速精确的功率响应能力，能够提高火电厂的调频能力，保证电网频率的稳定，提高电力系统运行的安全性。”姜滨说，在发电侧配置储能，对于传统发电领域而言，主要意义在于辅助动态运行、提升调节品质。 据介绍，“5MW超级电容+15MW锂电池”的混合储能调频系统共由2个储能子系统组成，两个储能子系统分别接入电厂1号、2号机6kV母线。利用储能系统快速调节输出功率的能力，以火电机组作为响应自动发电控制系统（AGC）指令的基础单元，辅以储能系统作为补充快速响应单元，将机组出力与储能系统出力进行合并后作为系统总出力送至电网，能够达到改善机组AGC性能的目的。 “这就好比，我们以前开手动挡汽车，要想从起步挡挂到5挡，不能直接跳挂5挡，必须转速和车速达到一定值了，一挡接一挡地往上挂，才能防止排挡损坏和保证行驶的平稳顺畅。有了超级电容混合储能系统的助力，火电机组调频效果就像汽车由手动挡换成了自动挡。”姜滨以开车为例，形象地解释了超级电容混合储能辅助火电机组AGC调频技术的作用。 《中国新型储能发展报告2023》指出，目前新型储能仍处于发展初期，在核心材料、系统集成、调度运用、安全防护等方面还有大量技术难题有待解决。此次，华能罗源电厂超级电容混合储能工程的成功投运，充分验证了大容量超级电容储能技术的安全性、可靠性、经济性，大幅提升了机组的响应速率和灵活性，填补了我国超级电容储能领域的技术空白。“充放”自如，满足电网多元化调节需求 电网为什么要调频？调频到底是什么？ 电网系统连接着发电侧与用电侧，当供需不匹配时，电网频率就会出现波动，最常见的表现是家中电灯忽明忽暗。要想电网保持稳定，发电和用电要相对（动态）平衡。而调频就是调整电力系统的频率，使其变化不超过规定的允许范围，以保证电能质量。 华能罗源电厂2台660MW超超临界火电机组与超级电容混合储能系统“强强联手”，实现了机组调频性能的飞跃式提升，犹如为提高电能质量提供了稳定器。 华能罗源电厂运行部主值班员张海萍，在电厂集控室向我们详细介绍了超级电容混合储能系统如何配合发电机组进行调频。 据她介绍，当发电机组单独调频时，出力与目标指令功率存在很大偏差；当发电机组与超级电容混合储能系统共同调频时，出力与目标指令功率偏差很小。超级电容混合储能系统AGC跟踪曲线，几乎与AGC指令曲线重合，即响应时间、调节速率、调节精度等问题得到完美解决。 混合储能系统参与调频后，在小指令区间，可以在2秒内完成功率目标的跟踪；在大指令区间，机组与储能联合出力响应迅速，机组具有较好的负荷响应性能，稳定负荷工况和变负荷工况均基本满足《电网自动发电控制（AGC）运行管理规定》及《火力发电厂自动发电控制性能测试验收规程》等规定的要求，机组在模拟控制方式下运行稳定，各控制子系统自动调节效果良好。 据福建省电力现货市场交易平台公布数据显示，系统投入运行后，华能罗源电厂机组的调频响应时间指标可提高14倍以上，调节速率可提升4倍以上，调节精度可提升3倍以上，机组整体调节性能全省第一，实现跃升！ 加快构建新型电力系统，离不开储能这个“智慧超级充电宝”，未来，新型储能的发展空间还很广阔。但在业内看来，新型储能要实现规模化、产业化、市场化发展，至少还要跨过安全和成本“两道坎”。 安全是新型储能系统坚守的底线。为此，华能罗源电厂不断强化安全风险防范，超级电容舱、电池舱安装快速反应气体消防系统，舱内设置消防气体监测装置，实时监测舱内各气体浓度情况。针对电芯温度高、温差大、电压高、电流大均设置了逻辑保护，实现隔离控制功能。
来源：中央纪委国家监委网站
