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“探路”电力储能梯次应用

2019-08-13 浏览次数:1,514 次 高工锂电网

尽管对于退役电池在电力储能领域的梯次应用存在近乎难以逾越的认知争议,但这并并没有妨碍电网和储能企业在该领域进行“探路先行”。

2019 年 8 月 6 日,比克电池与南方电网综合能源服务公司合作,共同建成的2.15MW/7.27MWh 梯次电池储能项目投入运营,作为用户侧储能项目,将应用于工商业园区,主要功能是实现用电负荷的削峰填谷、提供电力辅助服务。

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南网综合能源-比克电池梯次储能电站

在梯次电池在电力储能应用的探索中,比克并非第一个吃螃蟹的,在其之前,已经有多家电网企业和储能配套企业。

一年前的2018年9月1日,由中恒电气旗下煦达新能源和中恒普瑞联合承建的1MW/7MWh在南通如东成功投运,该项目也是国内首个梯次储能商业化项目。

和比克投建的梯次电池储能项目一样,上述项目同样是利用峰谷价差优势,采用削峰填谷为主,需量调控为辅的控制策略用于白天生产照明,作为公司生产可靠用电的补充方式,谷电价阶段厂区供电系统向储能系统充电,峰电价阶段储能系统向厂区负载供电,以合同能源管理的商务模式跟客户分享峰谷价差带来的收益。

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胃口更大的是雄安新区,今年5月,雄安新区对外发布了其在储能领域的规划:初步规划每个区、县、小城镇均配置1个储能电站,每个储能电站规模在10MW/40MWh左右,总体规模在500MW/2000MWh左右。

值得关注的是,对于上述规划的招标,雄安新区对招标人的明确要求是:该电池储能站主要作为调峰调频电站,集中梯次利用本地及京津冀地区电动汽车退役的动力电池,用电低谷时段消纳来自内蒙古、张北等地区的富余风电,在雄安地区日用电高峰顶峰发电,同时提供应急备用等服务。

近2GWh的调峰调频电站规划,全部采用电动汽车退役梯次电池,此举也一度把退役动力电池的梯次利用争论推向了行业的风口浪尖。

事实上,在基站储能领域上,退役动力电池梯次利用已经得到了规模化应用,主要原因在于基站储能为备电场景,对于电池的循环、倍率等要求并不高,完全满足其应用要求,而且价格也具备足够的竞争力。

然而,在电力储能领域,退役电池是否适合,外界更多的持有的是怀疑甚至否定的态度,他们认为,无论是从产品设计、经济性测算、安全性等角度来考量,都还存在很大的问题。

这些怀疑主要体现在以下四点:

第一,随着动力电池衰减,电池寿命大打折扣,经济性算不过来;第二,退役电池从回收到运输再进行检测,隐形成本很高;第三,动力电池主流是三元,处于生命末端的三元电池去做储能,存在安全隐患;第四,未来动力电池和储能电池技术路线会分开,动力电池提升能量密度后循环寿命会越降越少。

尽管存在怀疑,但必须正视的是,即将到来的庞大的退役动力电池数量,必定需要找到出海口。

用比克电池副总裁李丹的话说就是,退役电池不是要不要梯次利用的问题,而是必须要考虑且必须得到合理有效解决的社会性问题,从这个角度出发,倒逼着产业必须去做相应的尝试和验证。

事实的确如此,根据工信部数据,2018 年,中国新能源汽车产销分别完成 127 万辆和 125.6 万辆,到 2020 年,动力电池退役量将达到 24GWh。

面对如此巨大的退役量,政策层面也已经制定了引导性的方向,由工信部、科技部、环保部、交通部、商务部、质检总局和能源局等七部委联合制定于 2018 年初,从 2018 年 8 月 1 日起正式实施的《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》。

这是一份被称作是掀起行业澎湃潮流的指导性文件。业内观察认为,其至少从以下层面产生了直接的影响:

首先,明确了先梯次利用后再生利用的原则,要将可以梯次利用的退役电池,引导至储能和备能等领域。其次,开展动力电池全生命周期管理,并以电池编码为载体,构建动力电池溯源信息系统。第三,试点范围扩大,储能项目因此增多,无形中也推动了市场容量进一步增大。

政策层面的定调,也让包括电池企业、储能系统企业、电网企业开始形成联动,并通过一些共建项目来探路梯次电池在电力储能领域中的应用。

这其中,包括南方电网综合能源、比克电池、江苏国网、煦达新能源、南方电网雄安公司等就是先行探路代表。而从这些探路者的应用尝试中,我们似乎也能找到一定的技术和商业上的共通性。

在应用场景的选择上,无论是比克电池、煦达新能源,还是南方电网雄安公司的项目规划,都将梯次动力电池在电力储能领域的应用场景锁定在了工商业用户侧场景,主要功能是实现用电负荷的削峰填谷、提供电力辅助服务。短期来看,这是梯次利用再电力储能中最为合适的场景。

在技术路线及实现上,比克电池和煦达新能源都采用的是整包不拆解的方式,保留原有BMS和机构设计,降低了拆解、重组等成本,煦达新能源透露,这使得整个梯次储能系统成本低至1元/Wh, 投资回报期缩短40-60%。

而在电池的技术路线选择上,目前主要以磷酸铁锂为主,但三元也已经纳入到试点范围。

比克电池与南网能源共同投建的深圳项目,就同时采用磷酸铁锂和三元锂电池,三元电池还略多一些。其主要考量就是,希望能够通过同一项目比对,得出基于规模项目运行考验的数据。

与此同时,上述项目负责人都提及的点是,梯次利用储能最为关键的问题就是检测环节,只有正确判断退役电芯或模组的工作状态,才能进行相匹配的梯次利用。

业内共识是,梯次电池在储能上的应用,都要基于电池编码为载体,对退役电池进行检测可对退役电池的残值、信息追溯、梯次利用方案等进行全方位支持。而这也与政策层面的要求一脉相通。

在保证系统的安全可靠和稳定性上,比克采用了模块化PCS多分支方案,可实现不同的电压、容量组成系统,实现一对一电池包管理。而煦达新能源的策略则是通过组串分布式架构,解决电池一致性,同时,采用浅充浅放策略(<0.2C),通过对放电倍率和放电深度的控制,增加了梯次利用储能系统的安全可靠性。

除了技术上的实现,商业模式与服务模式也是推动梯次电池在电力储能领域应用的关键。

在商业模式上,工商业用户建设储能系统已经逐步被市场接受。一则可以通过用电峰谷价差实现营收;二则可以有效调节用户的负荷峰谷差,是在容量电价上实现增值收益;三则在电网故障情况下,可实现重要负荷的应急保障供电,大大提高用户用电可靠性。

用户侧储能的大规模建设,主要取决于技术、度电成本和商业模式。当下,工商业用户侧储能技术已经通过多个示范项目得以验证,度电成本也已大幅度下降,合适的商业模式自然成为了用户侧储能规模发展的关键。

以比克电池的梯次储能项目为例,其采用的是EPC总包合作形式展开,由南网综合能源投资,比克电池负责需求分析、系统方案设计、产品集成、施工、调试等全过程的EPC整体解决方案交付。这种方式解决了投资方、总包方、集成方、用户、运维方等多方利益诉求,也是一种可复制的用户侧储能商业模式。

争议客观存在,但产业也亟待前行。政策的引导、电网的试点导入、企业层面的布局,多方的联动,或许会逐步拨开退役电池在储能领域梯次利用的迷雾。

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