最近兩年,行業(yè)內對于儲能電池的選擇普遍轉向磷酸鐵鋰,這是因為磷酸鐵鋰比三元鋰電池更安全。尤其2018年前后韓國出現多起三元鋰電池儲能電站著火事故,加上國內磷酸鐵鋰電池技術路線更早起步,更成熟,成本也比三元鋰電池有一定的優(yōu)勢,磷酸鐵鋰在國內儲能市場占據了行業(yè)的主導地位。而儲能領域門檻比較高的火電廠儲能調頻應用,電池的選擇除了鐵鋰三元之爭外,還一直存在著倍率之爭。
儲能100曾經有過一篇文章比較清楚的闡述了2C和1C鐵鋰電池選擇的不同聲音。
融和元儲作為火電廠調頻領域的參與者,從其他方面分析磷酸鐵鋰的倍率選擇問題。
首先,火電廠調頻應用儲能電池的選擇應該從應用出發(fā)。火電廠調頻應用是儲能系統(tǒng)聯合機組跟蹤調度AGC指令,一般一個指令持續(xù)時間為2分鐘左右,假設考慮5個連續(xù)爬升指令,儲能的滿功率放電總計也不超過10分鐘,也就是說配置10分鐘電池容量就可以滿足應用要求了。從相關報告可見,美國的調頻應用項目一般配置15分鐘。
僅從應用需求考慮,應該使用至少4C以上的電池,當然,2C電池配置功率滿足要求的情況下,也可以干4C的活,并且電量更足。同理,1C甚至更低倍率的電池,只要配置功率夠了,都可以滿足調頻應用需求。以30萬機組,配置9MW儲能系統(tǒng)為例,不同倍率電池的配置方案如下:
可見,功率相同的情況下,不同倍率的電池配置的容量是不同的,但是完成的工作是一樣的。
第二,技術成熟度。早在2011年,國內第一個火電廠儲能調頻電站由北京睿能世紀開發(fā)建設并驗證了技術的可行性,也為國內儲能參與火電調頻拉開了序幕。石景山項目選擇的是美國A123的電池和ABB的2MW儲能變流器系統(tǒng),配置容量約為500kWh/2MW,可見,電池系統(tǒng)倍率可達到4C。注意這里說的是系統(tǒng),而不是電芯,通常大家說的1C和2C指的是電芯倍率,而不是系統(tǒng)倍率。電芯倍率和系統(tǒng)倍率的區(qū)別在哪里呢?
眾所周知,電池有一致性的問題,組成系統(tǒng)后就會有木桶效應,性能最差的電芯決定了系統(tǒng)性能;因此,2C倍率的電芯很難做出來2C的系統(tǒng)。此外,考慮到電池放電時電壓降低的影響,系統(tǒng)倍率會進一步打折扣。通常情況下,磷酸鐵鋰電池的額定電壓是3.2V,當放電時,電壓可能會降低到2.8V~3V左右,而儲能系統(tǒng)功率恒定的情況下,電流倍率會上升至3.2/2.8=1.14倍。為了不讓電芯倍率超過設計倍率,并且不考慮系統(tǒng)降容的情況下,建議的配置方案如下:
從技術成熟度角度出發(fā),各種倍率電池都有成熟的應用案例,尤其近幾年,國內鋰電池大廠,比如比亞迪、寧德時代、天津力神等也都推出了高倍率電池,因此倍率之爭遠不是技術成熟度的問題。
第三,經濟性。從上面分析可見,技術上不同倍率電池都可以滿足要求,配置方案的不同,必然帶來經濟性的差異。從過去多年市場的選擇來看,曾經是4C和2C的競爭,然后是2C和1C的競爭,那么未來會不會是1C和0.5C的競爭呢?2C和1C的競爭一定是1C勝出嗎?相信市場會給出答案。這里,僅從如下幾個方面分析經濟性:
1)電池本身的成本。毫無疑問,倍率越高,單位Wh電芯的價格越高。從成本考慮,4C電芯的成本肯定不是2倍的2C電芯的成本,同樣,2C電芯成本也不是1C電芯成本的兩倍。
2)系統(tǒng)成本。倍率越高的電池,越不適合做大。而容量較小的電芯的外圍集成成本會也會高于大電芯的外圍成本。根據近期投標數據顯示,2C系統(tǒng)單位Wh造價大約比1C系統(tǒng)高,但是系統(tǒng)總體造價,2C系統(tǒng)比1C系統(tǒng)造價低30%左右。
3)更換維護費用。在產品質量一致的情況下,顯然倍率越高的電池,節(jié)點越多,同樣的充放電電量,高倍率電池更換的頻次也會越多。視乎高倍率電池維護費用要高于低倍率電池,那么問題是,高倍率電池的一個pack容量可能是1.5kWh,而低倍率電池一個pack的容量可能是10kWh,同樣更換一個節(jié)點(pack),哪個的更換維護費用高呢?此外,在調頻這種應用情況下,高倍率電池的循環(huán)壽命到底怎么計算,從各種運行數據來看,還不能僅僅把電量累積作為電池循環(huán)壽命的唯一判斷依據。還應該考慮溫升、實際工作倍率、DOD深度等綜合因素。
4)可靠性和安全性。儲能100文中提到安全性轉移問題,但是這個與倍率選擇無關,安全性和可靠性應該是廠家應該持之以恒追求的最基本要求。
第四,投資風險。顯然,在政策變動較快的情況下,用盡可能少的資金快速回本是降低風險的有效手段。
綜合上述分析,到底應該選擇1C電池還是2C電池系統(tǒng),應該綜合考慮上述因素,而最終的選擇應該歸結為充放電單位電量的收益是多少錢,比如假設9MW4.5MWh的項目,每天循環(huán)2個循環(huán),收益是4.5萬元,那么充放一度電的收益為4.5萬元/4.5MWh/2= 5元/kWh, 而目前的度電成本假設是0.5元,那么每度電的毛利潤為4.5元。
儲能100曾經有過一篇文章比較清楚的闡述了2C和1C鐵鋰電池選擇的不同聲音。
融和元儲作為火電廠調頻領域的參與者,從其他方面分析磷酸鐵鋰的倍率選擇問題。
首先,火電廠調頻應用儲能電池的選擇應該從應用出發(fā)。火電廠調頻應用是儲能系統(tǒng)聯合機組跟蹤調度AGC指令,一般一個指令持續(xù)時間為2分鐘左右,假設考慮5個連續(xù)爬升指令,儲能的滿功率放電總計也不超過10分鐘,也就是說配置10分鐘電池容量就可以滿足應用要求了。從相關報告可見,美國的調頻應用項目一般配置15分鐘。
僅從應用需求考慮,應該使用至少4C以上的電池,當然,2C電池配置功率滿足要求的情況下,也可以干4C的活,并且電量更足。同理,1C甚至更低倍率的電池,只要配置功率夠了,都可以滿足調頻應用需求。以30萬機組,配置9MW儲能系統(tǒng)為例,不同倍率電池的配置方案如下:
可見,功率相同的情況下,不同倍率的電池配置的容量是不同的,但是完成的工作是一樣的。
第二,技術成熟度。早在2011年,國內第一個火電廠儲能調頻電站由北京睿能世紀開發(fā)建設并驗證了技術的可行性,也為國內儲能參與火電調頻拉開了序幕。石景山項目選擇的是美國A123的電池和ABB的2MW儲能變流器系統(tǒng),配置容量約為500kWh/2MW,可見,電池系統(tǒng)倍率可達到4C。注意這里說的是系統(tǒng),而不是電芯,通常大家說的1C和2C指的是電芯倍率,而不是系統(tǒng)倍率。電芯倍率和系統(tǒng)倍率的區(qū)別在哪里呢?
眾所周知,電池有一致性的問題,組成系統(tǒng)后就會有木桶效應,性能最差的電芯決定了系統(tǒng)性能;因此,2C倍率的電芯很難做出來2C的系統(tǒng)。此外,考慮到電池放電時電壓降低的影響,系統(tǒng)倍率會進一步打折扣。通常情況下,磷酸鐵鋰電池的額定電壓是3.2V,當放電時,電壓可能會降低到2.8V~3V左右,而儲能系統(tǒng)功率恒定的情況下,電流倍率會上升至3.2/2.8=1.14倍。為了不讓電芯倍率超過設計倍率,并且不考慮系統(tǒng)降容的情況下,建議的配置方案如下:
從技術成熟度角度出發(fā),各種倍率電池都有成熟的應用案例,尤其近幾年,國內鋰電池大廠,比如比亞迪、寧德時代、天津力神等也都推出了高倍率電池,因此倍率之爭遠不是技術成熟度的問題。
第三,經濟性。從上面分析可見,技術上不同倍率電池都可以滿足要求,配置方案的不同,必然帶來經濟性的差異。從過去多年市場的選擇來看,曾經是4C和2C的競爭,然后是2C和1C的競爭,那么未來會不會是1C和0.5C的競爭呢?2C和1C的競爭一定是1C勝出嗎?相信市場會給出答案。這里,僅從如下幾個方面分析經濟性:
1)電池本身的成本。毫無疑問,倍率越高,單位Wh電芯的價格越高。從成本考慮,4C電芯的成本肯定不是2倍的2C電芯的成本,同樣,2C電芯成本也不是1C電芯成本的兩倍。
2)系統(tǒng)成本。倍率越高的電池,越不適合做大。而容量較小的電芯的外圍集成成本會也會高于大電芯的外圍成本。根據近期投標數據顯示,2C系統(tǒng)單位Wh造價大約比1C系統(tǒng)高,但是系統(tǒng)總體造價,2C系統(tǒng)比1C系統(tǒng)造價低30%左右。
3)更換維護費用。在產品質量一致的情況下,顯然倍率越高的電池,節(jié)點越多,同樣的充放電電量,高倍率電池更換的頻次也會越多。視乎高倍率電池維護費用要高于低倍率電池,那么問題是,高倍率電池的一個pack容量可能是1.5kWh,而低倍率電池一個pack的容量可能是10kWh,同樣更換一個節(jié)點(pack),哪個的更換維護費用高呢?此外,在調頻這種應用情況下,高倍率電池的循環(huán)壽命到底怎么計算,從各種運行數據來看,還不能僅僅把電量累積作為電池循環(huán)壽命的唯一判斷依據。還應該考慮溫升、實際工作倍率、DOD深度等綜合因素。
4)可靠性和安全性。儲能100文中提到安全性轉移問題,但是這個與倍率選擇無關,安全性和可靠性應該是廠家應該持之以恒追求的最基本要求。
第四,投資風險。顯然,在政策變動較快的情況下,用盡可能少的資金快速回本是降低風險的有效手段。
綜合上述分析,到底應該選擇1C電池還是2C電池系統(tǒng),應該綜合考慮上述因素,而最終的選擇應該歸結為充放電單位電量的收益是多少錢,比如假設9MW4.5MWh的項目,每天循環(huán)2個循環(huán),收益是4.5萬元,那么充放一度電的收益為4.5萬元/4.5MWh/2= 5元/kWh, 而目前的度電成本假設是0.5元,那么每度電的毛利潤為4.5元。