中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3月21日，“2018首屆全國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)在電力調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)中應(yīng)用高層研討會(huì)”在太原理工大學(xué)成功召開。
本次研討會(huì)由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)、太原理工大學(xué)、深圳市科陸電子科技股份有限公司、廣東猛獅新能源科技股份有限公司、浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司、惠州億緯鋰能股份有限公司、浙江超威電力有限公司、成都特隆美儲(chǔ)能技術(shù)有限公司、山東圣陽(yáng)電源股份有限公司、陽(yáng)光電源股份有限公司主辦，中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)山西省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院有限公司、北控智慧能源投資有限公司、中天儲(chǔ)能科技有限公司、深圳市雄韜電源科技股份有限公司、北京睿能世紀(jì)科技有限公司、北京國(guó)能伏安節(jié)能科技有限公司、烯晶碳能電子科技無(wú)錫有限公司、萬(wàn)匯通能源科技有限公司、美國(guó)麥克斯威科技有限公司支持，中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)承辦。
在會(huì)議上，惠州億緯鋰能股份有限公司儲(chǔ)能事業(yè)部總經(jīng)理陳翔發(fā)表了題為《調(diào)頻應(yīng)用中鋰電池關(guān)鍵技術(shù)》的主題演講，全文內(nèi)容如下：
陳翔：今天很高興有這個(gè)機(jī)會(huì)在這個(gè)地方跟大家站在一起進(jìn)行這樣的交流。在整個(gè)發(fā)電側(cè)的調(diào)峰調(diào)頻市場(chǎng)里，我們是剛剛才進(jìn)入。前面有很多的嘉賓都跟大家介紹了在調(diào)峰調(diào)頻領(lǐng)域里三大件很大的一塊就是電池。今天我想聚焦一下，主要跟大家分享在我們的理解中，調(diào)峰調(diào)頻對(duì)于電池有哪些要求，我們做了哪些工作，接下來(lái)我們的發(fā)展方向是什么，在這個(gè)方向上給大家做一個(gè)相對(duì)比較定點(diǎn)和聚焦的交流。
我們?cè)谄渌念I(lǐng)域里有十幾年的沉淀，只不過(guò)在調(diào)峰調(diào)頻領(lǐng)域，我們是新來(lái)者，我想先花幾分鐘時(shí)間，把億緯鋰能在這幾年取得的最新進(jìn)展給大家作一個(gè)報(bào)告。
這是對(duì)于公司發(fā)展歷程的介紹，公司成立于2001年，在2009年作為首批28家企業(yè)在創(chuàng)業(yè)板上市。2015年-2017年，公司投入巨資在動(dòng)力和儲(chǔ)能這兩個(gè)市場(chǎng)上進(jìn)行了著力打造，將動(dòng)力和儲(chǔ)能作為公司未來(lái)跨入板一企業(yè)兩個(gè)強(qiáng)大的引擎。目前，公司屬于國(guó)家級(jí)高新技術(shù)企業(yè)，在全國(guó)的布局大概有7個(gè)生產(chǎn)基地，總部在惠州，現(xiàn)在最大的生產(chǎn)基地在湖北省荊門市，如果以這個(gè)地方為原點(diǎn)，以1000公里為半徑做一個(gè)圓的話，可以看到，我們目前生產(chǎn)的覆蓋是覆蓋了整個(gè)中國(guó)絕大部分GDP的地區(qū)。我們的核心團(tuán)隊(duì)以董事長(zhǎng)劉博士帶領(lǐng)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。與其他的公司相比，億緯原始的驅(qū)動(dòng)力和發(fā)展是來(lái)自于技術(shù)以及品質(zhì)方面持續(xù)的改進(jìn)。目前，公司的核心團(tuán)隊(duì)是18名博士，超過(guò)45名的工程研究團(tuán)隊(duì)。我們手上跟鋰電池相關(guān)的國(guó)家和國(guó)際專利一共902項(xiàng)，在2017年，鋰電池產(chǎn)品也獲得了國(guó)家優(yōu)秀專利獎(jiǎng)。目前，在整個(gè)鋰電池產(chǎn)業(yè)的研發(fā)方面，我們跟美國(guó)和國(guó)內(nèi)一流的大學(xué)成立了聯(lián)合研發(fā)中心。
從產(chǎn)品上來(lái)看，我們主要聚焦物聯(lián)網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)。在全中國(guó)乃至世界范圍，我們的鋰電池產(chǎn)品以及解決方案是平類最多的。首先是鋰原電池，鋰原電池在2013年開始做的時(shí)候就是跟國(guó)家電網(wǎng)一起去推行整個(gè)市場(chǎng)的智能化的改進(jìn)。我們又發(fā)展了鋰離子電池，我們把鋰原電池和鋰離子電池的技術(shù)相結(jié)合，就有一個(gè)負(fù)荷電源。大家都看到在校園里有很多小黃車，現(xiàn)在小黃車智能車鎖里面的供電系統(tǒng)都是我們提供的。電源系統(tǒng)主要分為三個(gè)：專業(yè)工具、新能源汽車、儲(chǔ)能市場(chǎng)（現(xiàn)在正在主打的）。
公司在過(guò)去十多年發(fā)展速度非?？?，最新的財(cái)報(bào)出來(lái)，2017年整個(gè)公司應(yīng)收超過(guò)29個(gè)億，相對(duì)于2016年增長(zhǎng)了27%。我們的使命是希望大家在生活的方方面面打開我們的應(yīng)用，都可以挖掘我們的電池。
在整個(gè)調(diào)峰調(diào)頻的應(yīng)用過(guò)程中，從應(yīng)用的角度講，對(duì)于鋰電池的要求就是要求調(diào)頻速度快，要能夠及時(shí)響應(yīng)調(diào)頻的指令。什么樣的鋰電池能夠滿足這樣的要求？目前來(lái)看，這張圖給大家解釋的是，現(xiàn)在鋰電池有很多技術(shù)路線，常用的有這么三大類：1.方型，剛才陽(yáng)光陳總分享的也是方型的電池；2.圓柱；3.軟包?，F(xiàn)在沒有說(shuō)哪類電池在應(yīng)用中具有絕對(duì)的領(lǐng)先性，它是在不同的細(xì)分市場(chǎng)上具有自己獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和相對(duì)的不足。在儲(chǔ)能和調(diào)峰調(diào)頻應(yīng)用中，我們建議采用磷酸鐵鋰，在電芯采用方型硬殼。稀有金屬在整個(gè)鋰電池的產(chǎn)業(yè)里目前還是處于強(qiáng)勢(shì)地位。鋰電池在整個(gè)應(yīng)用過(guò)程中的循環(huán)壽命和安全性相對(duì)有一個(gè)比較好的折中點(diǎn)，回到五年之前去看，國(guó)家的磷酸鐵鋰生產(chǎn)制造的水平是相對(duì)薄弱的。在過(guò)去兩三年，大量的自動(dòng)化設(shè)備的采用，同時(shí)，我們的管理水平的提高，已經(jīng)讓整個(gè)磷酸鐵鋰電池的可靠性和一致性有了非常大的提升。
對(duì)于電芯的特性，一個(gè)是高倍率，一個(gè)是低內(nèi)阻，一個(gè)是長(zhǎng)循環(huán)，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來(lái)講，最核心的是熱管理和安全管理，對(duì)電芯的要求是調(diào)頻速度快，容量可調(diào)。隨著時(shí)間，它是會(huì)發(fā)生變化的，我們現(xiàn)在更多談到的是靜態(tài)的指標(biāo)。在整個(gè)使用過(guò)程中，它的指標(biāo)都會(huì)發(fā)生動(dòng)態(tài)的變化，如何保證在全生命周期的過(guò)程中，我們的電芯和電池系統(tǒng)能夠持續(xù)運(yùn)行。
首先來(lái)看一下高倍率電芯設(shè)計(jì)要點(diǎn)，我們采用的是正、負(fù)極多極耳技術(shù)模切工藝。比如這個(gè)地方我們用小粒徑的材料、高導(dǎo)電性導(dǎo)電添加劑、低粘高電導(dǎo)率電解液、輕量化面密度涂布、涂覆極流體、高孔隔膜。
這幾條曲線大概是5.5c的功率情況，它的一致性趨勢(shì)還是比較趨同的。我們看一下對(duì)比。左邊的這條曲線是高倍率電芯，右邊曲線是普通的磷酸鐵鋰常用的電芯。我們細(xì)看一下這個(gè)曲線，以2C放電，2C現(xiàn)在基本在調(diào)峰調(diào)頻里大部分的配比都是2：1，調(diào)頻的指令時(shí)間段是相關(guān)的。2C本身的曲線，這邊是高倍率放電特性來(lái)講，藍(lán)色的曲線在整個(gè)放電的過(guò)程中，有很大一段電壓平臺(tái)仍然是在3.2V以上；一個(gè)常規(guī)電芯常規(guī)放電初期就已經(jīng)跌落到了2.3V以下，實(shí)際上它的倍率是不夠的。再看一下，到3C的時(shí)候，這條線已經(jīng)跌落到了3.1V以下，而且線本身的斜率是更加平緩的；這邊從高倍率的電芯來(lái)看，下降的趨勢(shì)雖然區(qū)間小，但是它的斜率相對(duì)來(lái)說(shuō)還是比較大的。我們跟BMS的廠家去交流，還在溝通過(guò)程中，如果采用倍率性不高的電芯，與BMS管理的時(shí)候，電壓波動(dòng)的平臺(tái)太窄，所以對(duì)于BMS在管理控制中難度是增加的。反過(guò)來(lái)講，現(xiàn)在BMS的成本要降本，這是一個(gè)矛盾。所以，如果說(shuō)本身從電芯的角度來(lái)講，把高倍率提升之后，對(duì)于BMS設(shè)計(jì)上來(lái)講是可以做簡(jiǎn)化的。與此同時(shí)，電芯的改進(jìn)不僅僅是電芯本身的高倍率性提升了，作為整個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)三大部件最核心的一塊，它的性能提升是可以支撐我相關(guān)部件降本的進(jìn)一步的實(shí)現(xiàn)。
下面這個(gè)是我們?cè)诒堵是闆r下的充放電溫升的特性。我們做了一個(gè)脈沖的充放電測(cè)試，左邊是充電倍率，右邊是放電倍率。在常用的2C充放電過(guò)程中，溫升大概是13°-14°左右。這說(shuō)明，在整個(gè)調(diào)頻應(yīng)用過(guò)程中，對(duì)于我的電芯的管理來(lái)講，我的熱管理是非常重要的一塊。后面我會(huì)給大家分享我們?cè)谡{(diào)峰調(diào)頻應(yīng)用中的嘗試和仿真。另外一個(gè)，磷酸鐵鋰在整個(gè)使用過(guò)程中，是以高頻度的充方運(yùn)行的狀態(tài)，和我們?cè)谟脩魝?cè)嘗試性的充方還不太一樣，從數(shù)據(jù)來(lái)看，它的溫升數(shù)據(jù)是比較一致的。對(duì)我們來(lái)講，在熱管理過(guò)程中，對(duì)于電芯本身的管理就相對(duì)會(huì)簡(jiǎn)單一點(diǎn)。
這是內(nèi)阻，現(xiàn)在對(duì)于儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)講，內(nèi)阻直接決定了我們這個(gè)系統(tǒng)的損耗，其中很大的一塊是熱損耗。這個(gè)數(shù)據(jù)在30°的時(shí)候，我們用了HPPC的測(cè)試方法，它是一種脈沖式的測(cè)試方法，我采用5C的電流持續(xù)5秒，從95%的SOC一直到0，整個(gè)內(nèi)阻的變化范圍，絕大部分都是在0.8%-1.0的范圍之內(nèi)。說(shuō)明現(xiàn)在這種自動(dòng)化的生產(chǎn)部署之后，對(duì)于電池的一致性有非常高的提升。
這個(gè)是循環(huán)壽命特性，目前循環(huán)還再繼續(xù)往下，我們啟動(dòng)了一組數(shù)據(jù)，還在繼續(xù)往下做。磷酸鐵鋰電池在我們進(jìn)行循環(huán)分析的時(shí)候，一般要在500周數(shù)據(jù)以后去進(jìn)行它的數(shù)據(jù)分析。因?yàn)?00周之前，它的數(shù)據(jù)會(huì)有一個(gè)穩(wěn)定的過(guò)程。
電池組熱仿真分析，這個(gè)方案是我們從車用的電池組里借用過(guò)來(lái)的，因?yàn)楝F(xiàn)在調(diào)峰調(diào)頻溫度的管控（熱管理）對(duì)于我們來(lái)說(shuō)是一個(gè)需要去優(yōu)化的方向。如果采用了液冷的熱管理模式，對(duì)于整個(gè)電池組的溫度管理究竟有多大好處，從使用情況來(lái)看，我可以把我的最大溫差控制在1°以內(nèi)。
還有一個(gè)繞不開的話題就是安全性。因?yàn)槲覀儽旧硎亲鰟?dòng)力電池和動(dòng)力電池組，在這塊我們有很多相關(guān)的實(shí)驗(yàn)可以去借鑒。比如跟儲(chǔ)能相關(guān)的擠壓、振動(dòng)、高海拔等等。
下面給大家看一個(gè)視頻，這個(gè)實(shí)驗(yàn)后面會(huì)發(fā)生什么情況。因?yàn)閮?nèi)短路實(shí)現(xiàn)了局部熱失控，后面的安全閥會(huì)爆閥，釋放內(nèi)部的壓力，與此同時(shí)，開始會(huì)冒煙。但是整個(gè)過(guò)程中沒有明火，它會(huì)冒煙，但是不會(huì)出現(xiàn)劇烈的燃燒。這是我們目前采用磷酸鐵鋰體系一個(gè)很重要的原因。為什么要做這樣的實(shí)驗(yàn)，因?yàn)槲覀兊膬?chǔ)能電池更多情況下是一個(gè)靜態(tài)的系統(tǒng)，不會(huì)像車用的電池組那樣會(huì)長(zhǎng)期振動(dòng)，通過(guò)針刺的實(shí)驗(yàn)，我們可以看模組是否合理。之所以電芯能夠達(dá)到現(xiàn)在的技術(shù)水平，這段視頻是我們目前的生產(chǎn)過(guò)程。在最近幾年，整個(gè)鋰電池的制造工藝有了非常大的提升。后面這一段是我們目前在儲(chǔ)能上面用的電池模組的情況，我們采用的是全自動(dòng)化的焊接線。正是因?yàn)檫@些新技術(shù)的采用，從而使我們整個(gè)電池包系統(tǒng)的可靠性、一致性、穩(wěn)定性有了非常大的提升。之所以用激光焊，也是為了降低內(nèi)阻，提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。
開放合作，共同推動(dòng)儲(chǔ)能事業(yè)的發(fā)展。億緯鋰能的想法很樸素，我們是專業(yè)做鋰電池的，我們要做的專業(yè)事情就是把我們的鋰電池、鋰電芯做好，當(dāng)然前面還有很多相關(guān)的設(shè)備，才能把這個(gè)系統(tǒng)搭起來(lái)。我們是開放的心態(tài)，和業(yè)界很多朋友一起把這個(gè)事情推進(jìn)下去。我的匯報(bào)就到這里，謝謝大家！
（本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
