【環球熱聞】電化學儲能技術發展和集成方式的衍變

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2010年以來，電化學儲能的發展經歷過很長叫好不叫座的靜默期，直到2018年，伴隨著湖南、河南、江蘇等省份電網側儲能和用戶側的爆發，儲能市場同比增長超過150%，并在隨后的幾年，由于儲能在構建新型電力系統的作用，儲能市場逐步進入倍增式增長的黃金時代，尤其是磷酸鐵鋰電池為代表的儲能的飛速發展。

伴隨著儲能市場的快速發展，采用磷酸鐵鋰電池的儲能技術和儲能單元集成方式也發生深刻衍變，從小容量電芯到大容量電芯、從1000V直流儲能系統到1500V直流儲能系統、從風冷到液冷、從步入式到非步入式，在提升儲能系統全壽命周期性能和安全性的同時，也極大的降低了儲能設備的價格，節省占地面積，促進儲能的商業化、規?；瘧谩?/p>

2018年前，磷酸鐵鋰電池是否是未來數年的“CHOSEN ONE”仍存在爭議，鉛蓄電池由于其價格低的優勢，在儲能市場與磷酸鐵鋰電池平分秋色。彼時的儲能市場，磷酸鐵鋰電池電芯容量普遍在100Ah以下，電芯價格在1.2元/Wh左右，儲能變流器價格在0.4元/kW左右，磷酸鐵鋰電池儲能設備價格較高。以市場主流的儲能單元集成方式為例，單個40呎電池艙為例，艙體一般采用步入式艙體，單艙電芯能量2.5MWh左右，直流側接入一臺500kW或630kW的PCS，PCS直流側最高電壓不超過1000V。

寧德時代推出271Ah的大容量電芯開啟大容量電芯時代，也給儲能單元的集成方式帶來了深刻的變革，隨后產品也迭代升級，電芯容量確定為280Ah。由于大容量電芯有效的降低了儲能電芯成本和集成成本，行業主流電池廠家紛紛跟進，眾多廠家推出280Ah電芯甚至更大容量的電芯，大容量電芯逐步成為行業的首選。

2020年來，1500V直流系統逐步在國內儲能電站得到應用，相對于以往的1000V直流儲能系統，1500V直流儲能系統極大的提高了PCS的功率密度和電池艙的能量密度。以某廠家設備參數為例，單臺PCS額定功率由630kW提高到1725kW，單個步入式40呎電池艙（風冷）電芯能量由2.5MWh提高到3.8MWh左右，能量密度提高50%左右。若采用非步入式結構，能量密度可進一步提升，40呎電池艙（風冷）電芯能量密度可提高到5MWh左右。同時，由于功率和能量密度的提高，PCS價格大幅下降，同時同等規模儲能電站可減少電池管理系統、艙體、輔助設施等費用，儲能單元設備可降低約0.1元/Wh，有效節省占地面積，降低土建和安裝成本。

2021年來，儲能行業刮起一股“液冷”風，包括寧德時代、比亞迪、陽光電源、科華、遠景等多個廠家紛紛推出液冷集成技術的儲能電池成套設備。相對于以往的風冷儲能單元，液冷系統一般采用乙二醇水溶液作為冷卻液組成閉式循環系統，特別是結合大容量電芯、CTP技術、1500V直流儲能系統、非步入式艙體等各類技術或集成方式，全壽命周期性能和價格優勢明顯，具有能量密度高、輔助用電負荷低、安裝方便，占地面積小等特點，特別是液冷技術可控制電芯溫差在3-5℃左右，相對于風冷系統10℃左右的溫差，可極大的提高電池系統的一致性水平，提升儲能系統的全壽命周期性能和安全水平，液冷技術有望成為未來主要的技術路線模式。

在碳酸鋰等電池原材料價格依舊高位徘徊的背景下，由于雙碳背景下儲能的“風口”，眾多廠家跨接進入儲能領域，行業競爭激烈。儲能單元集成也不僅僅是電池模塊簡單的堆砌，而是集電力電子、電氣、材料、結構、暖通、消防等多專業融合的系統。行業頭牌廠家加快技術研發，通過技術升級和集成優化降低儲系統的設備成本，提升全壽命周期性能，增強市場競爭力，促進行業的健康發展和儲能的商業化進程。

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