摘要：能源新聞網(wǎng)訊，9月16日，以能源安全 綠色轉(zhuǎn)型為主題的2023全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇在昌平區(qū)未來科學(xué)城開幕。開幕式后，與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)來到華為、
能源新聞網(wǎng)訊，9月16日，以“能源安全 綠色轉(zhuǎn)型”為主題的2023全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇在昌平區(qū)未來科學(xué)城開幕。 開幕式后，與會(huì)領(lǐng)導(dǎo)來到華為、國(guó)家能源集團(tuán)、隆基等展區(qū)，參觀了論壇舉辦的科技成果展覽展示。論壇期間，還將舉行主論壇、九大專題分論壇、簽約和揭牌儀式等活動(dòng)。 下面是九大專題分論壇之儲(chǔ)能產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展論壇活動(dòng)中惠州億緯鋰能股份有限公司動(dòng)力電池研究院副院長(zhǎng)苑丁丁先生的發(fā)言： 尊敬的各位領(lǐng)導(dǎo)、專家，下午好!我是來自億緯鋰能的苑丁丁。今天給大家匯報(bào)的題目是《全“芯”出發(fā)，創(chuàng)新引領(lǐng)大儲(chǔ)時(shí)代》，從電芯角度，億緯鋰能怎么創(chuàng)新引領(lǐng)未來大規(guī)模儲(chǔ)能時(shí)代。 報(bào)告從五個(gè)方面： 一、新型電力系統(tǒng) 從新型電力系統(tǒng)角度，我從工作以來，主要做的工作是電池，從2015年到現(xiàn)在，最開始入職的是動(dòng)力電池汽車的電池開發(fā)，到現(xiàn)在做儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的電池開發(fā)，這一路走來發(fā)現(xiàn)，自己一個(gè)學(xué)電化學(xué)專業(yè)的，逐漸要在工科電力行業(yè)里汲取一些知識(shí)和成長(zhǎng)。面對(duì)國(guó)家碳中和的大政策，可以發(fā)揮出自己的一些貢獻(xiàn)，對(duì)相關(guān)的汲取和進(jìn)步有很深的感受。 根據(jù)碳中和政策，未來的風(fēng)電和太陽(yáng)能將會(huì)得到一個(gè)爆發(fā)式增長(zhǎng)，在這個(gè)過程中，電芯作為風(fēng)電和光電這種間歇性和波動(dòng)性非常重要的補(bǔ)充，或者說也是一個(gè)非常必要的存在，使得未來新型電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定地發(fā)展，我們做電池的可以做更多工作。 在新型電力系統(tǒng)的變化過程中，從傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)到新型電力系統(tǒng)，對(duì)于我們公司來說最主要的，我們?cè)趺慈プ鲭姵?怎么更好地保證電池的安全可靠、保證電池的壽命，這是我們一直在努力做的工作。我們?cè)谶^程中也不斷學(xué)習(xí)，吸收電力行業(yè)相關(guān)知識(shí)，對(duì)中國(guó)的電力市場(chǎng)以及全球電力市場(chǎng)有了一個(gè)比較好的認(rèn)識(shí)，在這種情況下，對(duì)我們做電池的工程師來說是十分重要的一個(gè)變化。 再反觀儲(chǔ)能在新型電力系統(tǒng)中的作用，今天也有非常多的專家，來討論儲(chǔ)能的必要性和儲(chǔ)能未來的發(fā)展。我也算了一個(gè)賬，基于100MWh的太陽(yáng)能光伏電站，儲(chǔ)能在全生命周期中起到的作用是非常小的，它可以存儲(chǔ)和放出來的電也是非常少的，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的電池系統(tǒng)還是非常貴的，在這種情況下大家都傾向于用非常少的電池疑似一下就放在那。 如果我們朝前看，朝2030年、2050年來看，相信儲(chǔ)能配置，尤其在光儲(chǔ)一體場(chǎng)景應(yīng)用中，它的配置量應(yīng)該非常高。也就是說要從現(xiàn)有的1小時(shí)、2小時(shí)配儲(chǔ)，到未來的4小時(shí)或者更長(zhǎng)時(shí)間配儲(chǔ)的情況下，這個(gè)儲(chǔ)能價(jià)值才能得到更大的體現(xiàn)。 二、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 反觀儲(chǔ)能發(fā)展趨勢(shì)和2030年、2050年、2060年對(duì)于儲(chǔ)能的大規(guī)模要求，這里有兩個(gè)點(diǎn)是儲(chǔ)能必須要解決的事情，也就是說我們這些電池工程師要努力做出貢獻(xiàn)的地方。 第一個(gè)，我認(rèn)為應(yīng)該是安全。的確現(xiàn)在看到有比較多的海外儲(chǔ)能電站安全事故，包括我們國(guó)內(nèi)已一些。我作為做電芯的，其實(shí)出現(xiàn)這種事情的時(shí)候，再加上我們之前可以看到新能源汽車也有非常多安全事情，我們做電芯的也經(jīng)受了非常大壓力，怎樣讓電池更安全。另外，電池作為能量載體，好像把它做到絕對(duì)安全又是一個(gè)不可能完成的任務(wù)。所以這種壓力的來源就使得我們，一方面認(rèn)為電池的安全性逐步在提高，另一方面，市場(chǎng)的需求要求的是絕對(duì)安全，我們可能又達(dá)不到，有這樣一個(gè)比較矛盾的地方。但是現(xiàn)在來看安全，從2014年開始，從做動(dòng)力電池開始，到現(xiàn)在電池安全進(jìn)步的確非常大，不光從電芯層級(jí)，還是從系統(tǒng)層級(jí)，都取得了非常重要的成果。 第二個(gè)是經(jīng)濟(jì)性。剛才我講到，未來儲(chǔ)能肯定是在光儲(chǔ)一體化情況下，配的數(shù)量更多，這就要求儲(chǔ)能的成本可以降到非常低，最好可以和抽蓄儲(chǔ)能一樣，或者比它還低。 反過來看電芯的產(chǎn)業(yè)鏈，首先看電芯的生產(chǎn)制造，的確看起來非常復(fù)雜，然后再看系統(tǒng)集成，整體來看，在現(xiàn)階段，畢竟現(xiàn)在1個(gè)MWh的電站大概需要130萬顆的電池，100MWh需要1.3億，后面1TWh又要乘以千倍。所以在這種情況下，地芯的這種復(fù)雜的制造，電芯非常多的數(shù)量，怎么能夠滿足未來儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性要求，所以還有一些非常大的事情等著我們?nèi)ソ鉀Q。 現(xiàn)在儲(chǔ)能對(duì)于我們來說，我們看到的是儲(chǔ)能集裝箱的發(fā)展，我最早做的電池最多也就2MWh，現(xiàn)在3.4MWh，也有的企業(yè)推出5MWh的系統(tǒng)，后面能不能做到10MWh，在這個(gè)方向上，我們做電芯的公司和做系統(tǒng)集成的同仁都在做非常多工作，使得這套系統(tǒng)更加高科技和更加積極性。 下面是電芯的技術(shù)，因?yàn)閮?chǔ)能聚焦在電化學(xué)，聚焦在電芯的技術(shù)進(jìn)步，現(xiàn)在可以實(shí)現(xiàn)8000+循環(huán)，20年日歷壽命，朝著1500+循環(huán)，30年日歷壽命發(fā)展。第二個(gè)，現(xiàn)在因?yàn)橘Y源的問題，包括未來的鋰比較多都在海外，由石油對(duì)我們“卡脖子”變成了金屬“卡脖子”，所以鈉鋰相關(guān)產(chǎn)品和產(chǎn)業(yè)化工作有非常多同仁不斷努力，使鈉離子產(chǎn)業(yè)化。目前我們認(rèn)為在這個(gè)聚陰離子硬碳化學(xué)體系更加適合儲(chǔ)能電池，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有280的電池8000次循環(huán)。另外，鈉鋰電池想實(shí)現(xiàn)更高的循環(huán)，目前它實(shí)現(xiàn)12000次比鋰電池還要簡(jiǎn)單一些，也就是說目前基于鈉離子來做更長(zhǎng)壽命的電池，是有非常高技術(shù)成熟度的。 同時(shí)，作為電芯每天面臨非常多客戶新的需求，包括市場(chǎng)、銷售等等，和客戶互動(dòng)溝通中，對(duì)于我們做電池工程師提出了一些他們認(rèn)為未來電池發(fā)展的方向：第一個(gè)是高溫電池，我們現(xiàn)在的電池像1500V液冷純集裝箱，大部分情況下，尤其是在海南，包括很多在海外赤道附近，即使把液冷看得再好，電池的溫度還是非常高的。所以怎樣以現(xiàn)有25℃設(shè)計(jì)的電池朝著高溫電池，還是有非常多技術(shù)上的工作可以實(shí)現(xiàn)。第二個(gè)是我們的電池目前大部分集中在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆，這些地方平均氣溫不是特別高的。大部分是靠液冷加熱或者空調(diào)加熱對(duì)它升溫，保證它15-25℃地運(yùn)作，讓我們的電池可以在0℃左右進(jìn)行工作，我們也有一些相關(guān)的技術(shù)可以交流。 同樣，還有一些客戶講調(diào)頻應(yīng)用、高功能應(yīng)用，電池實(shí)現(xiàn)3C到6C的應(yīng)用，我講到的鈉鋰電池就非常適用于調(diào)頻功耗。也可以把鋰離子電池設(shè)計(jì)成一匹、兩匹的電池，我們和廣東客戶做了非常多調(diào)頻的項(xiàng)目，目前運(yùn)作得比較好。有的客戶說你能不能做出來一個(gè)循環(huán)500次的鐵鋰電池?讓它低于3000次都有難度，何況做到500次，對(duì)我來說有比較大的難度。 現(xiàn)在還有非常多的數(shù)據(jù)中心，一直在做SOC工作，還要保證15年壽命，怎么去做?這些多種多樣的需求，在推動(dòng)著我作為電池工程師，在研發(fā)不同的單純出口有非常多市場(chǎng)細(xì)分，對(duì)于整個(gè)的電池技術(shù)有了比較全面的了解。 三、大規(guī)模儲(chǔ)能與超大電池技術(shù) 基于儲(chǔ)能的發(fā)展和我們公司的發(fā)展，在想在這個(gè)大規(guī)模儲(chǔ)能下，未來儲(chǔ)能電池會(huì)朝什么樣的方向發(fā)展。 回顧我們國(guó)家電池發(fā)展歷程，循環(huán)從最早的不到2000次，到4年前能做到6000次，到現(xiàn)在做到12000次，所以在這個(gè)過程中，電池性能的確在不斷進(jìn)步。第二個(gè)是結(jié)構(gòu)上，我們也可以看到來源于車的應(yīng)用，從我們最早的系統(tǒng)集成的模組，到CtP，到未來的CtC，在系統(tǒng)集成角度有了一些非常大的技術(shù)進(jìn)步。但是反觀電芯來說，看到的是比能量。 所以我們公司在想，怎么針對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能有定制的電池，或者專門為大規(guī)模儲(chǔ)能電池的思想到底有沒有?我們?cè)谶@種情況下提出了我們的解決方案，叫CtT，突出的是TWh級(jí)儲(chǔ)能規(guī)模下電芯技術(shù)創(chuàng)新。 儲(chǔ)能電站1GWh需要130萬顆電芯，這種情況下非常難以集成，把130萬顆電芯生產(chǎn)出來也是有難度的，何況TWh是1300億的規(guī)模。所以根據(jù)電池的發(fā)展方向，我們從最早的2016年開始做50安時(shí)電池，到2018年推出90Ah電池，2020年推出280Ah的情況下，去年率先發(fā)布一款LF560K電池，它最大的特征是容量從280Ah升級(jí)到560Ah。在這種規(guī)模下，意味著1.3億可以降低到5000萬次。這種情況下，我們也做了思考，把數(shù)量少的電池做出來，再進(jìn)行系統(tǒng)集成，肯定有它比較好的一些優(yōu)勢(shì)。 所以我們就基于這樣的創(chuàng)新思路，推出LF560K的產(chǎn)品。我們的目標(biāo)，第一個(gè)是在極致簡(jiǎn)化下可以降低儲(chǔ)能的成本，第二個(gè)是針對(duì)這個(gè)電池把容量提升到628Ah，這個(gè)電池具有2度電能量，循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)12000次。我們將這款電池進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)集成，這個(gè)電池在我們內(nèi)部宣傳叫“Mr.Big”，這個(gè)叫“Mr.Giant”系統(tǒng)，它的特性是集裝箱電量提升45.7%，系統(tǒng)體積能量提升45.7%，相關(guān)設(shè)計(jì)利用我們公司在車和儲(chǔ)能上這幾年相關(guān)時(shí)間成果，推出了一款這樣的“電芯+系統(tǒng)”的解決方案。 將它歸結(jié)為三點(diǎn)：第一點(diǎn)，更便捷：這就是我們講的大容量、數(shù)量少，更容易集成，然后是模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的電芯更容易管理和安裝。第二點(diǎn)，更安全：從我們車用集成相關(guān)技術(shù)引入這個(gè)系統(tǒng)，從電池級(jí)、PACK級(jí)、系統(tǒng)級(jí)都有相應(yīng)的技術(shù)支撐我們這款產(chǎn)品在安全上可以更加地上臺(tái)階、升級(jí)。第三點(diǎn)，更經(jīng)濟(jì)：我們核算下來系統(tǒng)的CAPEX成本，我們認(rèn)為可以降低10%以上。所以針對(duì)這個(gè)解決方案，我們可以定義為未來光儲(chǔ)一體化下需要配置更多儲(chǔ)能電池，可以實(shí)現(xiàn)4小時(shí)以上的備電，可以滿足更好的經(jīng)濟(jì)性和安全性，希望這款產(chǎn)品可以為未來新能源并網(wǎng)解決太陽(yáng)能的波動(dòng)性和間歇性。 四、安全第一 因?yàn)槲覀冏隽诉@么一款大的電池，首先要解決的問題還是安全，這里主要是從安全測(cè)試的角度，當(dāng)然，安全肯定不只是測(cè)試，還有更多工作在做。 第一個(gè)，在電氣安全、機(jī)械安全、熱安全、環(huán)境適應(yīng)性上做了非常多的測(cè)試，目前這款產(chǎn)品都可以通過這些測(cè)試。包括熱安全測(cè)試?yán)锏膾伾潴w(拋射體就是用一個(gè)噴射的火焰來加熱電池)、熱失控等等。這款電池針對(duì)不同的工況，包括4小時(shí)、2小時(shí)，在做同步測(cè)試。目前已經(jīng)完成了230多項(xiàng)驗(yàn)證，目前來看可以滿足電力儲(chǔ)能的要求。 在安全上我要多說一下，第一個(gè)，在電芯層級(jí)，我們從隔膜的角度，因?yàn)楦裟ぴ陔姵乩飳儆诟艚^正極和負(fù)極，我們?cè)诟裟ど献隽朔浅６喙ぷ?，來提升隔膜的耐溫性，并降低電池短路風(fēng)險(xiǎn)。我們將車上的隔熱、防擴(kuò)散、泄壓和滅火相應(yīng)技術(shù)，引入到我們這款產(chǎn)品上，通過大量實(shí)驗(yàn)來保證我們最終產(chǎn)品的安全性。 同樣，基于非常多這種客戶提的需求，整體來看，他們希望我的電池叫“絕對(duì)的安全”，“絕對(duì)的安全”意味著什么?這個(gè)電池就像一個(gè)磚頭一樣。一開始時(shí)，我認(rèn)為這種屬于外行人根本不懂電池的表達(dá)，但是最近兩年，我在交流過程中深深地感覺到我們的電池就要朝著“絕對(duì)安全”的方向走，雖然這里有非常多工作需要我們電池同仁去做，但是等我們把這樣的電池做出來的時(shí)候，才真正可以解決儲(chǔ)能上面的最為基礎(chǔ)、最為重要的要求。 在我們內(nèi)部，做了這樣一個(gè)定義，第一個(gè)叫本征安全，第二個(gè)叫超級(jí)安全。目前我們的電池定義在“本征安全”，它相比目前磷酸鐵鋰體系在鋰離子電池體系里是最穩(wěn)定、最安全的，這一點(diǎn)在這種情況下是可以講的，但是很多專家也會(huì)講還有類似的鈦酸鋰電池，但是從我們這個(gè)可以支撐目前儲(chǔ)能的市場(chǎng)化的角度來看，鋰電池的確是最安全的。 第二個(gè)，我們要朝著“超級(jí)安全”的方向走，這方面主要做兩個(gè)工作，一個(gè)是隔膜，怎么提升隔膜耐溫性，怎么讓隔膜有比較好的抗刺穿強(qiáng)度，也就是說我們電池內(nèi)部生產(chǎn)制造中引入的顆粒不刺穿隔膜而使得正負(fù)極短路。第二個(gè)是我們對(duì)隔膜的溫度提出了個(gè)要求是300℃，目前來看，可以滿足300℃的塑料材質(zhì)或者高分子材料的化合物比較少，做不成隔膜或者做出來的隔膜不能用，所以還有非常多電芯技術(shù)的進(jìn)步，比如當(dāng)把電極極片做到非常厚的時(shí)候可以用非常厚的，這里有非常多交叉技術(shù)等著全體同仁去做。電解液叫阻燃電解液，開發(fā)了很多年，現(xiàn)在離產(chǎn)業(yè)化還很遠(yuǎn)，匯總之后我認(rèn)為這項(xiàng)工作非常值得去做，我們也會(huì)沿著我們定下來這樣一個(gè)“安全進(jìn)階”的理念去持續(xù)提高電池的安全性。為中國(guó)的碳中和貢獻(xiàn)一份力量。 五、生產(chǎn)制造革新 針對(duì)上面的一款電池，我們?cè)谏a(chǎn)制造上也做了一些革新的工作。 第一個(gè)最典型的是單線產(chǎn)能可以到15GWh，我們現(xiàn)有的280產(chǎn)線，一條線的產(chǎn)能大概在3.5GWh左右，也就是說它可以提升4倍。這種情況下，再加上未來的數(shù)字化技術(shù)，更加自動(dòng)化的設(shè)備，整體評(píng)估下來使單GWh的投資額降低38%，能耗降低20%，人員降低30%。億緯鋰能希望這套128的大電池解決方案，可以為未來中國(guó)大規(guī)模的光儲(chǔ)一體化解決方案有一個(gè)經(jīng)濟(jì)性的準(zhǔn)備。 最后，這是我們公司最近提的，我們?nèi)祟惖拇_對(duì)地球做出了非常多不好的事情，有很多需要我們?cè)偃ヅσ幌碌墓ぷ鳎晕覀儍|緯鋰能一起努力，來“修復(fù)工業(yè)革命300年對(duì)地球的傷害”。 謝謝! 本文系能源新聞網(wǎng)整理自苑丁丁在全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇中九大專題分論壇之儲(chǔ)能產(chǎn)學(xué)研融合發(fā)展論壇演講實(shí)錄，未經(jīng)本人審閱。
