中國儲能網訊：為加快推進電子信息技術與新能源協同發(fā)展，進一步支撐產業(yè)融通創(chuàng)新，2023年11月8日—10日，國內首個能源電子博覽會如約在珠海國際會展中心召開。
2023能源電子產業(yè)發(fā)展大會暨廣東新型儲能產業(yè)發(fā)展高峰論壇由珠海市人民政府、廣東省工業(yè)和信息化廳、中國電子信息產業(yè)發(fā)展研究院、中國光伏行業(yè)協會、中國半導體行業(yè)協會、中國化學與物理電源行業(yè)協會聯合主辦。由珠海市工業(yè)和信息化局、北京賽迪會展有限公司、珠海華發(fā)集團有限公司承辦。廣東新型儲能國家研究院有限公司、中國化學與物理電源行業(yè)協會儲能應用分會、廣東省太陽能協會協辦。
會議期間，珠海冠宇電池股份有限公司儲能系統解決方案總監(jiān)諸志明發(fā)表演講：《新一代鋰電儲能系統的可靠性設計》。
諸志明：各位領導、來賓大家上午好，我是來自冠宇電池的諸志明，非常榮幸今天與大家分享“新一代鋰電儲能系統的可靠性設計”的主題報告。
我的報告分為三部分，首先聊聊儲能的發(fā)展和所面臨的挑戰(zhàn)。
前面有嘉賓提到目前國內已經投運的新型儲能系統容量非常大了，我這邊也做了一個數據展示，可以看到，截止到2023年第三季度，國內新型儲能累計裝機規(guī)模已達到53GWh，其中1-6月份的新增儲能裝機容量是歷年裝機量的總和，配置儲能的時長平均下來也在2個小時左右。
我們對新型儲能快速發(fā)展的原因進行分析，主要有以下4個方面：首先，國家雙碳目標的快速推進，截至今年6月份，國內可再生能源裝機容量達到13億千瓦，約占國內電源總裝機的48%，歷史性超過傳統煤電的裝機容量。第二，國內頂層政策設計的不斷完善，進一步推動新型儲能參與電力市場，并被科學優(yōu)先調用，產生了很多創(chuàng)新的商業(yè)模式。第三，新型儲能和傳統抽蓄調節(jié)資源的深度融合，他們之間的互補性強，可以在不同的場景中為新能源并網消納提供很好的解決方案。第四，政府、企業(yè)、高校對發(fā)展新型儲能技術和工程項目應用的熱情空前高漲，據統計，目前國內已開設儲能科學與工程專業(yè)的大學數量超過60家，全國與儲能相關的企業(yè)超過了十三萬家，整個行業(yè)是一個空前的快速發(fā)展的狀態(tài)。
從不同儲能技術的裝機規(guī)模占比上我們可以看到，鋰電的規(guī)模體量占據了主導地位，除鋰電外，飛輪、超級電容、液流電池等不同路線的儲能技術應用也在不斷增多，總體呈現出一個百家爭鳴、百花齊放的態(tài)勢。在儲能不同應用場景中，電網側和電源側的儲能裝機規(guī)模在大幅增長，用戶側儲能的項目數量也在快速增加，據不完全統計，僅6月份全國新型儲能在用戶側的備案數量已超過了2.7GWh。用戶側儲能市場之所以爆發(fā)和盈利模式比較明確密不可分，在這也給大家分享一下，用戶側儲能的主要盈利點為電價峰谷套利，此外一部分未被量化的收益，也隨著利好政策的出臺被認可，所以我們可以看到，儲能的應用從之前的輔助狀態(tài)變?yōu)楹芏嗥髽I(yè)的剛性需求，企業(yè)安裝儲能系統也從一開始的被動示范變成積極使用、主動聯系儲能企業(yè)進行安裝，儲能的經濟價值被用戶所認可，直接推動了儲能在用戶側的快速發(fā)展。
標準規(guī)劃方面，我們也看到國家形成了比較完善的新型儲能標準體系，包含八個方面共205項標準，目前即將實施的儲能標準大概有14項，正在批準待實施的儲能標準有16項，兩者之和為30項，離標準體系建設完成還有一定的差距，標準的暫時缺失造成目前部分儲能項目存在不規(guī)范設計和建設的情況，也有著較大的運營風險。
下面是我們總結的目前部分儲能項目上存在的一些挑戰(zhàn)，首先大家知道儲能是電池成本占比非常高的一套系統，電池最重要的參數就是瓦時，以瓦時作為儲能項目的單價也是行業(yè)內的普遍做法，比如大家在進行項目分析對比時也常會把瓦時單價作為關鍵性指標甚至唯一指標，但這種分析往往會忽略掉很多重要信息。因為儲能系統不是一款單一產品，是具有跨專業(yè)、多學科、技術要求復雜的系統產品，簡單的以瓦時單價作為評價項目的標準，容易忽略不同的設備配置和產品的優(yōu)劣，這也造成有些企業(yè)在儲能產品設計時對看不見的地方進行大量的不好的降本“優(yōu)化”。
第二，在2021年之前儲能實際上是一個規(guī)模相對較小的市場，包含前面有嘉賓提到儲能調頻市場和早期的用戶側儲能市場等對行業(yè)規(guī)?；l(fā)展的促進作用有限。最近兩年，新能源強制配儲和用戶側儲能商業(yè)化模式的日趨成熟，儲能行業(yè)的發(fā)展速度空前，但快速膨脹的市場，必然充斥著諸多稂莠不齊的產品，很多的產品在設計和功能沒有被充分驗證的情況下就推向了市場，所以產品的運營效果也可想而知。
第三，大家可能會發(fā)現，無論是空調、消防、艙體等設備在市場上都有配套的企業(yè)可以提供完整的系統解決方案，所以在對整個儲能系統進行集成設計的時候，很多企業(yè)僅是對各獨立子系統進行一個簡單的“拼接”工作，不同子系統之間的協同和控制管理很缺乏。說句玩笑話，很多朋友會說儲能系統就類似于搭積木，動手能力強的就可以組裝出來。
第四，鋰電儲能系統相對于其他儲能技術的商業(yè)化程度較高，大部分設備可在工廠進行預裝，所以整體的交付周期就比較短，這也就切合了很多項目對短工期的要求。但當一部分項目的交付周期過緊，且有一些特殊定制要求時，企業(yè)往往只能以交付為目標進行項目產品設計，而一些需要長周期測試的指標如：壽命、效率等就很難有保證。
以上整理出的4個方面的問題可能不夠完全，但具有一定的代表性。作為鋰電池和儲能產品企業(yè)，我們希望建立一個比較完整的儲能系統架構，加強系統內部各獨立子系統的融合設計，做到各子系統的軟硬件充分有效的協調管理。我們堅持以底盤思維來做儲能，以提高儲能系統設計的安全性和產品的可靠性作為我們的目標。但避免純粹堆配置“多即是好”的做法，和配置沒有被充分發(fā)揮“有而無為”的情況，讓儲能產品真正實現能用、好用并且是容易被普通用戶所了解和運維掌握。
這里我們對近年來儲能產品相關技術的演化做了一些梳理、總結，也不一定完整，因為很多企業(yè)還是非常有創(chuàng)新性，所以下面介紹的內容僅供參考。
首先儲能系統中最重要的是電芯，無論在安全上，還是成本上。我們看到目前儲能電芯從280Ah逐步過渡到300Ah+，電芯在往大容量方向走。
第二塊，我們看下電池管理系統BMS的發(fā)展，BMS從最開始只針對直流側電池系統進行管理，到現在管理范圍已經覆蓋到整個儲能直流系統，一般的儲能BMS是三級架構，現在很多企業(yè)在提四級、五級BMS的概念，也是把之前很多分散設備的控制管理功能與BMS進行融合。其次BMS與EMS交互一般與其他設備的數據共用信息通道，并以本地存儲為主，目前出于安全性考慮，一些需求希望BMS提供獨立組網和存儲的功能，實現在火災等特殊情況下BMS數據的可追溯性和可分析性。此外，BMS一般都是固定方案，儲能集成企業(yè)根據第三方BMS企業(yè)能提供的功能進行直接應用，但隨著儲能應用場景和需求的不斷變化，儲能BMS也產生了很多定制化需求，一些企業(yè)針對新的需求也能提供更多差異化的BMS產品。
第三塊，儲能雙向變流器的電壓等級上，從早期的一千伏直流系統，到一千五百伏直流系統，再到一千五百伏+直流系統；儲能雙向變流器的應用形式上，從早期的集中式、和模塊化的多支路，到現在的組串式方案，大家對儲能系統的運行效率和全生命周期管理越來越重視；從應用需求上，大型儲能電站雙向變流器在逐步往具備構網能力進行發(fā)展。
第四塊，早期儲能系統的調用需求比較簡單，能實現本地化的監(jiān)視功能基本就夠了；后面隨著儲能站點的不斷增多，多站點運維就需要有遠程監(jiān)控和控制功能；目前儲能系統在云端控制管理和參與電力市場交易等方面有著很多的應用需求。
第五塊，目前儲能電池容量越做越大，單個集裝箱的能量越來越多，對應的散熱方案也在不斷發(fā)展；從集中式風冷到分散式風冷，從板式液冷到浸沒式液冷，都是為了實現更有效的熱管理而做的努力。
第六塊，在消防系統上目前的幾種方案比較融合，早期的儲能系統僅應用七氟丙烷氣體滅火，目前很多項目的滅火氣體也更換為了全氟己酮；此外氣體+水消防的雙重滅火方案也成為了基本共識；從滅火區(qū)域來看，早期的消防氣體主要針對艙級，目前可以做到簇級以及PACK級，滅火方式也從一次噴射到多段噴射，這些措施是否行之有效，可能有待驗證?；馂奶綔y方式上，在早期的煙溫感基礎上增加了可燃氣體探測，現在有一些示范應用在聲、光、力等傳感器方面進行了探索，這些都是為了與現有探測手段進行互補，以期實現更好的火災早期預警效果。
最后是集成技術的發(fā)展，早期儲能系統規(guī)模沒有這么大，單個40英尺集裝箱安裝2.5兆瓦時是常規(guī)方案；后面發(fā)展為采用20英尺外維護集裝箱安裝3.44兆瓦時電池是主流方案；現在采用314Ah電池的20英尺已經做到了5兆瓦時的容量，能量密度的提升非常明顯。另外交直流設備的組合方式也有很大的不同，早期因為項目容量小，交直流集成在一個集裝箱內是普遍現象，和儲能戶外柜也比較類似，可以減少了設備成本和占地面積；現在項目的體量不斷變大，所以很多項目的交直流設備是分倉布置的。
我們在鋰電池儲能可靠性方面重點打造了兩個能力，一個是仿真能力，另一個是應用技術能力，我們在電芯、電池包、儲能系統方面有大量仿真的實例，也有一些非常有經驗的工程師，推出了一些具有代表性的優(yōu)秀產品。
下面是我們結構上的仿真內容展示。以及熱管理方面，這是一個液冷系統，當然是一個模擬的圖示。消防這邊我們對艙體、水消防等內容也做了大量的研究。以下是我們儲能產品的三個技術平臺，首先是集裝箱式儲能，還有應用于工商業(yè)企業(yè)的戶外柜式儲能，第三個是家庭儲能。我們在擁有儲能電芯的基礎能力上打造形成了三款標準的液冷PACK產品和一款標準的風冷PACK產品，可以通過不同的組合方案，從而更接近客戶最真實的容量需求；另外在后期可能長達十幾年甚至二十年長周期的使用壽命上我們也能結合標準化產品提供更全面更持久的運維服務。
系統級產品上，我們目前形成了45英尺、20英尺、40英尺幾款標準尺寸的集裝箱儲能產品，在高安全、長壽命、多場景應用以及高度集成化幾個方面打造我們的優(yōu)勢。戶外柜儲能產品的容量規(guī)格比較多，從143度電到573度電都已形成了成熟應用。
下面向各位來賓介紹一下冠宇電池的情況，我們從1998年開始涉足鋰電池的研發(fā)制造，在電池行業(yè)深耕多年，2021年在科創(chuàng)板上市，去年的營收是109.7億元。目前公司在全球智能手機電池出貨量占比為7%，全球排名第5，筆記本電腦電池出貨量占比為31%，全球排名第2，這個是去年披露的年報數據，今年還有一個穩(wěn)步的提升。
我們在全球布局有4個產業(yè)園，15家子公司，19個獨立車間。我們國內的生產的布局包含珠?？偛炕兀憬瓋δ軇恿偛炕?，在重慶布局了電池和PACK生產基地。
以下是冠宇的企業(yè)發(fā)展歷程，1998年開啟鋰離子電池研發(fā)；2007年建立珠海總部工廠；2010年成為筆記本第一品牌的供應商；2011年我們在競速電摩上提供了完整的電池解決方案；2015年我們成為全球第五名的聚合物鋰電池供應商；2018年重慶工廠正式投運；2020年成為全球第二的聚合物鋰電池供應商，也是當年獲得針對高可靠長壽命鋰離子電池關鍵技術及產業(yè)化應用的國家科學進步二等獎，這個也是行業(yè)對我們的認可；2021年成功在科創(chuàng)板上市，也是在當年營收首次突破百億；2022年浙江工廠正式投運。
下面是我們2017-2022年的營收情況，隨著營收的不斷增長，我們在研發(fā)端的投入也在不斷加強，從去年數據看到，我們的研發(fā)營收占比7.14%，今年有望再上一個臺階。目前我們研發(fā)人員超過兩千四百多人，申請專利數量超過三千項，已授權國內外專利超過一千三百多項。我們的產品出口全球非常多的國家，所以相關認證比較全面。
在產學研方面我們和國內外知名高校有很深的合作，因為我們是一家以技術立足的企業(yè)，所以技術上的投入一直都是非常的穩(wěn)定。產品服務質量上，我們在十多二十多年的生產中，始終保持著零重大安全事故、零召回事件的紀錄。
另外我們也是工信部列出的國家制造業(yè)單項冠軍，下面是冠宇的一些榮譽介紹。在社會責任上，冠宇將可持續(xù)發(fā)展管理理念融入業(yè)務運營中，致力于構建可持續(xù)發(fā)展管理體系，目前也是工信部認可的國家綠色工廠。
以上是我的報告內容，謝謝大家。
