“儲能元年”的口號喊了幾年,似乎今年才是真正意義上的爆發。根據國家能源局最新數據,2023年上半年中國儲能新投運裝機規模相當于此前歷年累計裝機規模總和,并且以目前的市場增速來看,預計今年年底儲能各項數據將更為亮眼。
蛋糕越大,來分蛋糕的人就越多。儲能目前各個環節的競爭日益加大,尤其是儲能系統賽道已經異常擁擠。而且市場規模化發展,不僅聚集了產業鏈上下無數目光,也推動了技術成果的加速轉化。
提到我國儲能技術發展,繞不開的一所高校就是西安交通大學。作為國內第一所設立儲能技術專業的高等院校,西安交大正如其校歌“為世界之光”一樣普惠新能源行業,為電力能源領域帶來更高水平的能源技術解決方案。而這也是“西安為光能源科技有限公司”的設立初衷。這家由西安交大校友郝翔博士和西安交大教授聯合創立的儲能企業,正向市場展示它的雄雄野心。
儲能系統已經具備明顯的代際特征
自鉛酸蓄電池為代表的電化學儲能技術起步,儲能系統已經具備明顯的代際特征。為光能源總工程師黃浪博士向北極星儲能網表示,當前儲能系統已經進階到第三代。
第一代即多簇集裝箱式集成+集中式PCS+空調風冷被動散熱+七氟丙烷被動安全,這種儲能系統大量電芯串并聯,現在來看具有一致性差、電量失配損失大、溫差大、運行壽命短等劣勢;第二代則是單簇獨立成柜+組串式PCS +液冷被動散熱+全氟己酮被動安全,這種儲能系統雖然沒有了電池簇的直接并聯,但簇內依然大量電芯串聯,有明顯的串聯失配問題,且單級PCS架構在電網異常時有較高安全風險。為光能源在此基礎上推出了第三代儲能系統——易方系列產品,構建了“需求維度-技術維度-時間維度”的3D矩陣式系統集成體系。
第三代矩陣式儲能系統E3Matrix
在需求維度上,為光能源將傳統各自獨立的消防、散熱、充放電管理升級為了“電-熱-安全”耦合式、系統化的3D管理;在技術維度上,將電化學、電力電子、電力系統、熱物理與數智控制等五個學科與技術進行了深度融合創新;在時間尺度上,將傳統的事后被動式監測與處理升級為主動式監測與管理。
此外,為光能源的產品名稱“易方”十分有深意,黃浪博士解釋稱,易有三層意思,一是“不易”,即我們做儲能堅持“安全用好每一度電”的初心不易不變,二是“變易”,即我們的儲能技術是電力電子深度滲透,可實現智能全控,靈活重構,三是“簡易”,即儲能采用的是單柜集成,堅持把復雜交給專業,把簡單交給客戶;易方的方也有三層意思,一是“方正正直”,堅持全方位守護儲能的安全可靠,二是“方子”,為光能源的儲能是為新能源、新型電力系統開的“藥方子”,三是“方塊”,為光能源的儲能是方塊式的單柜集成。
儲能變流器E2C2000
儲能市場大的原因之一也是應用場景多,進而演化的技術路線也呈多元發展。近期,高壓直掛儲能在市場中頻繁出現,但黃浪表示,就目前來說,我國高壓直掛儲能仍處于初期發展階段。因為高壓直掛儲能技術要求高,對安全要求更高,同時還存在電池超配以及冗余等問題。而為光能源推出了基于電力電子變壓器和電力電子電池包的全電力電子高壓直掛儲能方案,即“易四方E4Matrix”,既可實現交流側高壓直掛,又可實現電池低電位的安全布置,比傳統高壓直掛方案更安全。
全電力電子高壓直掛儲能矩陣E4Matrix
多管齊下,為光能源或將樹立新一代儲能系統的標桿。
儲能移不開的兩座“五指山”
回看儲能發展這些年,“安全”與“經濟”是繞不開的話題。
2021年-2022年,韓國陸續發生了5起儲能電站著火事故,造成大量財產損失,國內“4.16”北京大紅門儲能電站起火爆炸事故,也首次讓儲能成為公眾視野內焦點,2023年上半年,美國連續發生三起儲能電站起火事故……“目前嚴格來說,并沒有絕對不失火的儲能,所有的安全措施,都在防止火勢擴大蔓延,以防造成更大損失。儲能安全需要電池、系統、消防三位一體地共同守護。”黃浪博士說。
為光能源推出的易方系列矩陣式儲能系統,實現了一包多管理、深度精細化,徹底解決串聯和并聯的電量失配問題,實現了主動均衡熱管理,溫差<2℃,大幅提高系統運行壽命,實現了基于EIS的主動安全,實現了芯網故障隔離、故障模組主動退出,將系統的“電-熱-安全”被動管理模式全面升級為主動管理,全面引領第三代儲能,徹底解決儲能的“安全-經濟”痛點。
由于對儲能電站安全性的考量,業內反對動力電池梯次利用儲能的聲音一度到了要求“禁用”的程度。據黃浪博士介紹,動力電池梯次利用儲能的主要難點還是在于梯次電池的檢測難度高、一致性差,以及由此帶來的高安全風險,因而不太適合大規模儲能。
為光能源推出的電力電子電池包技術,可將“被動式的接納差異性”的系統集成方式升級為“主動式的管理差異性”的系統集成技術,有效的解決梯次電池利用的諸多難點。目前正在通信基站和小型數據中心等備電需求場景進行推廣。
電力電子電池包E2Pack
通信基站、數據中心等場景的備電式儲能,由于運行次數少、運行工況相對單一簡單,對于梯次利用電池來說是非常合適的應用場景。黃浪表示:“我們做梯次電池利用儲能的初衷,還是希望能夠解決大量動力電池的回收問題,希望借此能夠為社會節約資源,為環境保護問題貢獻綿薄之力。”
儲能系統的價格戰已經打響,系統集成成本已經低至0.9元/Wh。首次迎來低超1元/Wh,給市場不小的震動。這種成本下行趨勢,就像不斷漲潮的大海,逐漸擠壓著海岸上企業的生存空間。深耕行業多年的黃浪博士也是深有體會。
“成本和質量都是產品的自身屬性之一,并非產品的兩個對立面。”黃浪提到,儲能系統其實是一個跨學科多、技術工種多、功能價值多、運行工況復雜的產品,是需要更專業的集成技術能力。為光能源不主張單純的價格戰,為光能源倡導通過技術創新來降低儲能全生命周期度電成本,通過價格機制設計來表現儲能的多功能價值,通過商業模式創新來保證市場參與者的合理收益,從而推動儲能行業良性發展,真正為雙碳目標做貢獻。
我們基于電力電子電池包的第三代矩陣式儲能,一包多管理,實現了主動安全且全生命周期可用電量提升約34%。
工商業儲能向“三化一高”發展
業內流傳這樣的說法,電源側儲能擴大市場靠政策,電網側儲能擴大市場靠政府,用戶側儲能擴大市場則靠企業。
目前,多個省市推出政策鼓勵工商業儲能參與電力市場,并且擴大峰谷價差,以求更多企業投資建設儲能電站。截止2023年8月,已有22個省市峰谷電價差超過0.7元,而且普遍高于0.8元,并且多個地區發布政策鼓勵工商業儲能參與響應獲取補貼,工商業儲能的紅海已經來臨。
從產品端來說,黃浪認為,工商業儲能產品會朝著高安全、小型化、智能化、簡單化方向發展,在系統解決方案上會與光儲充、虛擬電廠等進行融合發展,在商業模式上會有多種形式出現,也會有一些保險金融產品出現。
因此,為光能源推出了行業首款215kWh液冷式的工商業儲能柜,產品采用包級監測、包級噴灑的精準消防方式,以液冷式熱管理方案,實現安全可靠性更高、占地面積更小、放電量更多、運行壽命更長,成為工商業場景的性價比之王。
當下,為光能源在工商業儲能領域堅持構建“品牌和渠道”能力,主要在廣東和江浙地區拓展了大量的本地化渠道,主要提供儲能系統產品,也為客戶提供投融資財務分析、EPC、運維服務等支持,把儲能產品和解決方案更簡單便捷地交給用戶和客戶。
為光能源雖然是一家成立剛滿1年的初創公司,從市場上看還是新選手,但是從團隊和技術上看,是經驗豐富的老手。西安交大是我國第一個創立儲能專業的大學,在儲能行業擁有不小的分量,這也意味著,擁有西安交大背景的為光能源,可以接觸國內儲能行業的頭部資源。黃浪提到,為光能源擁有大量在電力電子裝備及新能源儲能領域深耕多年的行業專家,我們很多專家在儲能行業深耕了近十年,15年開始參與或獨立完成過中國最早期的電源側儲能和用戶側儲能,也在市場化程度更高的海外儲能市場鍛煉了多年。我們擁有長久的技術沉淀和大量的項目經驗積累,具備在半年內同時開發出數款儲能產品的能力和資源,可以說是非常成熟的團隊。
目前為光能源儲能產品覆蓋很廣,從電力電子電池pack、PCS到矩陣式儲能系統,包括云平臺等。
而為光目前在手的訂單約660MWh,客戶包括國網、南網、五大六小等發電集團和地方能源集團,以及廣東、江浙地區的一些工商業用戶,黃浪表示企業已經用一年的時間完成了三年的事,大踏步超預期發展。
“儲能業務只是為光構建的第一增長曲線”,黃浪表示,為光能源還有一款全球領先技術的交直流智能變壓器產品,并基于該產品推出了數據中心10kV一體化直流電源解決方案、電動汽車超快充解決方案、配網柔性互聯解決方案、交直流混合配網解決方案,未來,這些系列產品將構建公司的第二增長曲線。
面向未來,為光能源將不斷致力于為全人類的零碳生活貢獻全球領先的產品和解決方案,踐行“為零碳生活,為世界之光”的使命。