中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊:11月10-11日,由湖南省能源局指導(dǎo),中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)主辦的“第三屆全國電源側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用高層研討會(huì)”在長沙華天酒店召開。來自電網(wǎng)公司、設(shè)計(jì)院、系統(tǒng)集成商等領(lǐng)域的400余人參加了本次研討會(huì)。
會(huì)議期間,銀隆新能源股份有限公司副總裁蔣世用分享了主題報(bào)告《鈦酸鋰在功率型儲(chǔ)能應(yīng)用場景的探索》。中國儲(chǔ)能網(wǎng)對其演講內(nèi)容進(jìn)行了梳理,并在此分享給大家,供大家學(xué)習(xí)、交流。演講內(nèi)容如下:
蔣世用:在座的各位伙伴,各位友商,大家下午好,我是來自銀隆新能源的蔣世用。今天非常榮幸能夠在這里跟大家一起分享鈦酸鋰在功率型儲(chǔ)能應(yīng)用場景的應(yīng)用探索。其實(shí)作為銀隆來講,鈦酸鋰是銀隆在動(dòng)力電池領(lǐng)域的一個(gè)立足之本,所以說今天主要是圍繞著鈦酸鋰,從以下四個(gè)大的方面向在座各位做一個(gè)介紹。
第一部分介紹一下我們企業(yè)
我也希望借著今天這個(gè)場合,能夠增進(jìn)在座各位對銀隆的了解,尤其是銀隆的技術(shù)跟產(chǎn)品。銀隆新能源成立于2008年,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋納米碳酸鋰負(fù)極材料以及電池,包括電氣電控還有充電設(shè)備、新能源汽車、純電動(dòng)、氫燃料以及混動(dòng)汽車,還有一些銀隆儲(chǔ)能應(yīng)用產(chǎn)品,包括電池回收。經(jīng)過11年的發(fā)展,銀隆新能源目前已經(jīng)從單一的設(shè)備供應(yīng)商,發(fā)展成為目前能夠進(jìn)行全球綜合能源系統(tǒng)集成和服務(wù)提供商。在2018年,銀隆新能源整車銷售位居全國前三,在2019年獲得獨(dú)角獸企業(yè)稱號(hào)。公司總部位于珠海,共擁有八大產(chǎn)業(yè)園區(qū),包括邯鄲、石家莊、成都、天津、南京、洛陽以及蘭州,還包括位于美國里洛以及安德森兩家海外研究中心。集團(tuán)旗下包括廣通汽車以及奧鈦儲(chǔ)能兩大品牌,公司緊密圍繞著“一體兩翼”的開發(fā)戰(zhàn)略,立足于鈦酸鋰的技術(shù)生產(chǎn),既開發(fā)同時(shí)發(fā)展多元。一方面我們針對電動(dòng)汽車的上下游進(jìn)行不斷的延伸,另外一方面,加大力度拓展儲(chǔ)能產(chǎn)品,在工業(yè)調(diào)峰、電網(wǎng)調(diào)頻、通信基站等這些場景的拓展。
第二部分向大家介紹一下銀隆鈦酸鋰電池的一些核心優(yōu)勢,
高安全,眾所周知,我們的這個(gè)理念不管是應(yīng)用于EV還是ESS,放在第一位的一定是安全,銀隆鈦酸鋰電池經(jīng)過電鉆,水中的針刺以及切割還有高溫等外用的測試,測試結(jié)果均沒有出現(xiàn)冒煙、起火、燃燒、爆炸等一些現(xiàn)象,也正是基于這樣的高安全性,銀隆目前為止投放到市場兩萬多臺(tái)裝載鈦酸鋰電池的EV當(dāng)中,因?yàn)殡姵卣T發(fā)所導(dǎo)致的起火事故為零,銀隆鈦酸鋰有這樣高的安全性主要是基于鈦酸鋰,鈦酸鋰1.55V鉛鋰電位不易產(chǎn)生鋰枝晶,同時(shí)放電電壓比較平穩(wěn),所以保證了鈦酸鋰電池的高安全性。
長壽命,這主要是基于碳酸鋰材料穩(wěn)定的結(jié)構(gòu),因?yàn)殇囯x子在脫嵌過程當(dāng)中,鈦酸鋰體積變化率不會(huì)超過±0.3%,幾乎零應(yīng)變,而常規(guī)石墨在鋰離子脫嵌過程當(dāng)中,體積變化率達(dá)到了正負(fù)10%,嚴(yán)重降低了它的循環(huán)壽命。
快充放,大倍率滿足快速充放電的需求,這是基于鈦酸鋰具有三維鋰離子通道,可以實(shí)現(xiàn)鋰離子快速脫嵌,同時(shí)這里最核心的就是銀隆的納米鈦酸鋰材料,鋰離子一次粒子在40-60納米之間,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于市面上其他大于500納米的鈦酸鋰。這是我們做的一個(gè)10C充電組件測試圖,400A的恒流充放,可以滿足整車在六分鐘內(nèi)快速充滿電的需求。
耐寬溫,基于銀隆碳酸鋰的這種三維鋰離子通道以及納米特性,這也決定了銀隆鈦酸鋰耐寬溫特性。其實(shí)從邊上那個(gè)圖我們可以看出,對比磷酸鐵鋰可以看出來,在零下負(fù)20度的時(shí)候,放電容量可以達(dá)到將近80%,在零下50度也能達(dá)到65%左右。
第三部分碳酸鋰在功率型儲(chǔ)能場景的一些應(yīng)用案例
作為功率型的應(yīng)用,它的典型特征主要有兩個(gè)。第一個(gè)要求具備快速的響應(yīng)能力,第二個(gè)要求響應(yīng)的時(shí)間不需要太長。那么對于一些典型的場景,包括電能質(zhì)量改善中的電壓暫降治理以及電力輔助調(diào)頻,包括分布式微電網(wǎng)里面的一些擴(kuò)容需求。針對這些典型的應(yīng)用,它的關(guān)鍵需求著重集中在兩點(diǎn),一個(gè)是成本,另一個(gè)就是安全。
對于成本來講,這一應(yīng)用可以完全發(fā)揮出鈦酸鋰的一個(gè)倍率優(yōu)勢,來間接降低成本,那么對于安全在第二部分已經(jīng)做了非常詳細(xì)的說明,所以在這里我也就不再贅述了。
功率型應(yīng)用場景之一,電壓暫降。
它的現(xiàn)象主要電力系統(tǒng)電壓出現(xiàn)驟然降低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于正常電壓,導(dǎo)致原因主要是電力系統(tǒng)局部的短路故障,包括一些大的復(fù)合接入,比如感應(yīng)電機(jī)的啟動(dòng),還有雷擊、操作等等,這些危害會(huì)導(dǎo)致半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備非正常停機(jī),還有像電纜廠、銅管廠,它的拉絲粗細(xì)不均勻。行業(yè)里面針對這種電壓暫降的處理方案基本上和右邊這一副圖的方案基本上類似,在正常的時(shí)候,我們的電網(wǎng)通過AC/DC變換器,對中間的儲(chǔ)能進(jìn)行小倍率的充電,當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)異常的時(shí)候,經(jīng)過升壓的DCDC續(xù)流二極管,對母線進(jìn)行支撐,保證在母線跌落時(shí),及時(shí)對母線做出支撐,保證設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
兩種儲(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)經(jīng)濟(jì)對比,對于鈦酸鋰來講可以減少人工的維護(hù)費(fèi)用,包括電池狀態(tài)明確保證可靠,在整個(gè)15年全生命運(yùn)營周期內(nèi)部,它的成本相當(dāng)于鉛炭電池的2/3。
功率型應(yīng)用場景之二
隨著新能源的發(fā)展,包括新基建的提出,盡管我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性,甚至是儲(chǔ)放性在全球范圍來講還算可以。但是像光伏、風(fēng)電以及像EV還有充電樁的一些接入,給我們這個(gè)現(xiàn)代電力系統(tǒng)還是帶來了非常大的挑戰(zhàn)。作為緩解途徑之一,分布式微電網(wǎng)得到快速的發(fā)展,那么分布式微力量在這種情況下,它的功率型儲(chǔ)能系統(tǒng),在源網(wǎng)荷儲(chǔ)一體化系統(tǒng)當(dāng)中,更應(yīng)該發(fā)揮的是功率調(diào)節(jié),而非能量存儲(chǔ)的作用,只有這樣才能夠保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行,才能進(jìn)行比較大的功率支撐。
這里我簡單分享一下,大家可以看一下左邊這個(gè)柱狀圖,是我們針對這一個(gè)應(yīng)用場景,去做了一段時(shí)間的數(shù)據(jù)采樣,這個(gè)曲線代表的是在三樁停用、單樁充電、兩樁充電以及三樁充電,在一天之內(nèi)出現(xiàn)一個(gè)概率。比如說三樁停用的時(shí)候,它出現(xiàn)的概率是10%,實(shí)際上這個(gè)時(shí)間段就相當(dāng)于零點(diǎn)到早上五點(diǎn)這個(gè)時(shí)間段內(nèi),它所產(chǎn)生的需求為零。但是,儲(chǔ)能充放電功率500完全拿來作為這個(gè)儲(chǔ)能的充電,那么在單樁充電的時(shí)候,它出現(xiàn)的概率是34%,那么單樁充電的時(shí)候呢,他的需求功率是250千瓦,250千瓦中實(shí)際上由變壓器全部來提供功率,多余的150千瓦給儲(chǔ)能進(jìn)行充電。在兩樁充電的時(shí)候,充電器的功率達(dá)到了500千瓦,其中的400由變壓器提供,剩余的100是由儲(chǔ)能來提供。相應(yīng)的三樁充電的時(shí)候概率出現(xiàn)16%,它的一個(gè)充電功率達(dá)到了750個(gè)千瓦,我們的這邊變壓器只能提供其中的400千瓦,剩余的350千瓦也是需要儲(chǔ)能來提供的。當(dāng)然這個(gè)地方我們只是簡單的描述了三個(gè)充電樁的情況,如果說出現(xiàn)四個(gè)、五個(gè),甚至六個(gè)、七個(gè)、八個(gè),那這個(gè)時(shí)候?qū)τ谖覀儍?chǔ)能系統(tǒng)倍率要求會(huì)進(jìn)一步提升,這就是我們在這個(gè)項(xiàng)目里面做的單,所以這里僅僅介紹了安裝充電的情況。那么整個(gè)項(xiàng)目里面,因?yàn)槭前ㄋ膫€(gè)子項(xiàng)目,分別位于機(jī)場的四個(gè)門,加入銀隆的鈦酸鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)以后,現(xiàn)場車位處,包括可充電的功率,都擴(kuò)充了將近一倍。當(dāng)然剛剛所說的這些,主要是在這個(gè)功率層面進(jìn)行了說明,實(shí)際上跟它配套的還有我們這人員管理,包括相映調(diào)度策略所發(fā)揮一些作用,這里不再詳述。
這是我們今年做的,就是另外兩個(gè)光儲(chǔ)充的應(yīng)用案例,一個(gè)是中科院大同所的智慧儲(chǔ)能系統(tǒng)項(xiàng)目,風(fēng)光存儲(chǔ)一體化系統(tǒng)1MWh,另一個(gè)是廣東某個(gè)園區(qū)的風(fēng)光儲(chǔ)能多能互補(bǔ)的示范項(xiàng)目5MWh、16MWh。
功率應(yīng)用場景之三,就是調(diào)頻
ADC調(diào)頻來講,它的特點(diǎn)一般集中在幾秒鐘到15分鐘之間不等,每小時(shí)20-30次,它對于電池循環(huán)和倍率要求和倍率特性提出了比較高的要求。
這里我們拿到了某個(gè)電廠兩個(gè)小時(shí)ADC調(diào)頻的指令數(shù)據(jù),這個(gè)圖片上看的不是很清晰,我們從后臺(tái)這個(gè)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)來看,在第一個(gè)調(diào)度周期內(nèi)(我們這里是以180秒作為一個(gè)調(diào)度周期),從后臺(tái)數(shù)據(jù)來看,在第一個(gè)調(diào)度周期內(nèi),它的最大爬坡功率可以達(dá)到2853千瓦,那么在這個(gè)180秒內(nèi),這個(gè)功率對這個(gè)時(shí)間就得到我們調(diào)度周期所需要的電量,這就屬于典型的這種“小電量大功率”的一種應(yīng)用場景。那么對于消費(fèi)者來講,實(shí)際上在這一塊,我們其實(shí)更多的是要考慮功率型的單價(jià),對于我們設(shè)計(jì),對于我們基層上來講,功率成本的下降是我們是我們思考一個(gè)主要的問題。
對調(diào)頻的儲(chǔ)能電站也進(jìn)行了成本分析,尤其是在廣東,今年9月1號(hào)開始執(zhí)行K值開根號(hào)以后,意味著我們每一年的這個(gè)補(bǔ)償收益逐漸下降,倒逼我們企業(yè)降成本。作為企業(yè)來講,也不可能以犧牲質(zhì)量為代價(jià),所以說我們需要重點(diǎn)關(guān)注的是里程成本,為什么呢?因?yàn)槲覀兊难a(bǔ)償收益,從這個(gè)公式來看,如果不考慮這種競價(jià)方面這樣一些因素呢,實(shí)際上它就取決于我們的一個(gè)調(diào)頻里程,近而取決于我們儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大功率,所以我們也對比鐵鋰和這個(gè)鈦酸鋰,作為這調(diào)頻儲(chǔ)能電站它的里程成本,像鐵鋰這個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的倍率是2C,鈦酸鋰今年我們有一款4C產(chǎn)品,對應(yīng)的調(diào)頻里程,就是1:2關(guān)系,那么相應(yīng)的電池壽命,鐵鋰和鈦酸鋰目前選的是比較保守,1:3來進(jìn)行測算,它相關(guān)的里程成本實(shí)際上對應(yīng)我們系統(tǒng)成本除以里程乘以壽命,那么回到底下這兩個(gè)公式來看,在分母保持一致的情況下,我們來比較x和六分之y,這是個(gè)什么意思呢?
簡單說明一下,如果說我們鈦酸鋰的這個(gè)系統(tǒng)成本和磷酸鐵鋰的這個(gè)系統(tǒng)成本能夠持平,那么鈦酸鋰?yán)锍坛杀究梢宰龅搅姿徼F鋰的1/6,如果鈦酸鋰的系統(tǒng)成本做到磷酸鐵鋰的兩倍,那么鈦酸鋰的里程成本相對于磷酸鐵鋰的1/3。相應(yīng)的,如果做到三倍,那就是1/2,作為我們銀隆來講,我們鈦酸鋰調(diào)頻儲(chǔ)能目標(biāo)是不超過磷酸鐵鋰總成本的兩倍,這種情況下呢,競爭優(yōu)勢就比較明顯。以典型的2C調(diào)頻項(xiàng)目,我們做一個(gè)收益對比,就是對于這個(gè)項(xiàng)目的年末未回收成本,從比較中可以看出它的回收期相比可以縮短1.45年。整個(gè)系統(tǒng)優(yōu)勢,出席配置可以減少,我們整體投入可以降低20%,同時(shí)中途不需要更換電池。這是我們從電工電能新技術(shù)上面截取的一部分?jǐn)?shù)據(jù),這是針對不同類型儲(chǔ)能電池里程成本的對比,實(shí)際上從這里面也可以看得出來,鈦酸鋰相對于其他幾個(gè)這個(gè)不同技術(shù)路線,有比較明顯的優(yōu)勢。
今天時(shí)間有限,能夠開展深入交流的內(nèi)容不是很多,但是我相信在新能源行業(yè)沒有永遠(yuǎn)的競爭對手,只有共贏合作伙伴,真誠邀請志同道合的伙伴來探討合作發(fā)展,謝謝大家。