鉅大LARGE | 點擊量：934次 | 2022年06月15日
CATL的儲能雄心
被稱為引領(lǐng)新一輪電力工業(yè)革命的儲能技術(shù)，正隨著"雙碳"目標的開展而變得炙手可熱。
而CATL——這個通常被認為動力鋰電池領(lǐng)域的領(lǐng)軍者，依靠其深厚的技術(shù)積累，正在儲能行業(yè)爆發(fā)出驚人的力量。
八月六日，在央視播出的紀錄片《強國基石》第5集《逐夢》講述了CATL電化學儲能最新技術(shù)——全球首創(chuàng)12000次循環(huán)長壽命鋰電池的故事。
這一革命性的技術(shù)突破，讓CATL宏大的儲能版圖日漸清晰，并為受制于成本的儲能行業(yè)帶來了希望。
技術(shù)突破助力構(gòu)建新型電力系統(tǒng)
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
"雙碳目標"的提出和實行，亟需儲能技術(shù)做支撐。
2020年九月，國家主席習近平正式宣布我國將力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和。以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)在"雙碳"戰(zhàn)略下進入了快速發(fā)展階段。風電、太陽能發(fā)電等非化石能源的發(fā)展是推進能源清潔低碳轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，但其波動性、間歇性，新能源裝備電網(wǎng)適應(yīng)性弱，制約了新能源大規(guī)模并網(wǎng)的安全運行。
新能源的發(fā)展要儲能等靈活性資源作為支撐，通過儲能系統(tǒng)保持電壓頻率穩(wěn)定、供應(yīng)可靠備用電源、增強系統(tǒng)并網(wǎng)運行的可靠性和靈活性、提高風電和光伏發(fā)電的利用率。鋰電池儲能技術(shù)成熟、安全環(huán)保、響應(yīng)快，是提高大規(guī)模新能源消納重要手段，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的堅強基石。
但電池的循環(huán)壽命短制約著鋰電池在儲能領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用。
目前市場上常規(guī)的磷酸鐵鋰電池平均循環(huán)壽命只有3000~6000次，極大地限制了儲能電池服役時間。2016年，CATL承接"十三五"重點研發(fā)計劃"智能電網(wǎng)技術(shù)和裝備"重點專項"100MWh級新型鋰電池規(guī)模儲能技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用"。開發(fā)循環(huán)壽命更長的鋰電池就是該專項的重點內(nèi)容之一。
歷經(jīng)四年，CATL實現(xiàn)了全生命周期陽極鋰離子補償技術(shù)在儲能領(lǐng)域的工業(yè)化應(yīng)用，將鋰電池的壽命延長到12000次循環(huán)，遠超當前市場的平均水平。
不僅如此，CATL還突破了大規(guī)模儲能在安全、能效等方面的技術(shù)瓶頸，創(chuàng)新開發(fā)出長壽命、高安全、高轉(zhuǎn)換效率的鋰電儲能體系，取得五大突破性科研成果：超長壽命電池技術(shù)，高一致性模塊集成和管理技術(shù)，高置信度電池壽命預(yù)測技術(shù)，大規(guī)模電化學儲能系統(tǒng)中單元及模塊的安全性評測方法、標準，百兆瓦時級大規(guī)模電池儲能電站統(tǒng)一調(diào)度和控制技術(shù)。
各項先進技術(shù)成果成功集成應(yīng)用于福建晉江百兆瓦時級儲能電站（以下簡稱晉江儲能電站）試點項目一期（30MW/108MWh），達成了行業(yè)標桿級的技術(shù)指標。
調(diào)頻方面，晉江儲能電站實現(xiàn)了調(diào)節(jié)速率≈180MW/min，調(diào)節(jié)精度偏差≈0.076MW，調(diào)度響應(yīng)時間≈3s的優(yōu)異調(diào)頻性能。而高精度的SOC算法則實現(xiàn)了SOC估算誤差小于5%。晉江儲能電站還實現(xiàn)了全功率響應(yīng)時間小于200毫秒，而國際水平普遍大于500毫秒。
高效熱電管理技術(shù)，讓電池簇內(nèi)動態(tài)溫差小于4攝氏度，單元系統(tǒng)內(nèi)電池動態(tài)溫差小于5攝氏度，保障了電站的安全穩(wěn)定運行。
在多項創(chuàng)新技術(shù)的加持下，晉江儲能電站實現(xiàn)了智慧的負荷管理，保障電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效、低成本運行。該電站可為附近3個220kV重負荷的變電站供應(yīng)調(diào)峰調(diào)頻服務(wù)，平均日調(diào)頻里程可達32000MW。
2020年一月十五日，晉江儲能電站第一期順利并網(wǎng)，截至2021年七月一日，電站已安全運行535天，總放電量達68.52GWh。按照一個三口之家每年用電3000度來計算，相當于可以為超過15萬戶家庭供電。且其電池循環(huán)壽命高達12000次，按本地調(diào)度指令每天1.5-2.0次充放電，服役壽命預(yù)計超20年。
這座百兆瓦級儲能電站不僅成功獲評國家能源局首批科技創(chuàng)新（儲能）試點示范項目，其優(yōu)異的調(diào)頻性能，還將打破全國調(diào)頻市場傳統(tǒng)格局，加速替代水電調(diào)頻和火電調(diào)頻，降低各發(fā)電公司調(diào)頻分攤費用，促進電力輔助服務(wù)市場調(diào)峰和調(diào)頻資源進一步細分，提高儲能調(diào)頻市場占比。
此外，晉江儲能電站還獲得了全國首張獨立儲能電站發(fā)電業(yè)務(wù)許可證（發(fā)電類），正式開啟儲能電站商業(yè)化運營之路，為行業(yè)供應(yīng)了可復制、可推廣的技術(shù)支撐和落地相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗，有力支撐了新型電力系統(tǒng)的建設(shè)。
CATL的儲能B面
在公眾印象中，動力鋰電池是CATL的王牌產(chǎn)品。事實上，CATL在創(chuàng)立之初便布局了儲能，并參和了當時全球最大的風光儲輸新能源綜合利用平臺——張北儲能項目。
近幾年來，在交通電動化政策的助力下，動力鋰電池技術(shù)進步一日千里。而在此之前，儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機遇尚未到來，CATL更側(cè)重儲能技術(shù)的研發(fā)和積累。
2018年，隨著電網(wǎng)側(cè)儲能熱潮的開啟，國內(nèi)儲能市場開始進入快速發(fā)展時期。2018年底，我國電化學儲能裝機累計1036.03MW，同比上升144.79%；到2020年我國電化學儲能裝機已經(jīng)達到3.27GW。
CATL依靠動力鋰電池技術(shù)上的積累，快速切入儲能市場，并實現(xiàn)了高速發(fā)展。根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟公布的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2021》，CATL是2020年國內(nèi)電化學儲能項目裝機最多的技術(shù)供應(yīng)商。這是繼2019年之后，CATL第二次獲此殊榮。
儲能電池和動力鋰電池在電芯技術(shù)上有相通性，不過由于應(yīng)用場景不同，儲能電池和動力鋰電池在性能和技術(shù)特性上還是存在一定的差異。CATL并沒有將產(chǎn)品進行簡單的移植，而是積極構(gòu)建全面的產(chǎn)品體系。這一系列產(chǎn)品體系包括了電芯、模組、電柜、電池系統(tǒng)，并基于化學安全、高壓安全、機械安全、功能安全四大方面以供應(yīng)安全的系統(tǒng)設(shè)計。
2020年，董事長曾毓群宣布CATL在三大戰(zhàn)略發(fā)展方向上不懈努力：一是，以可再生能源發(fā)電和儲能，替代固定式化石能源；二是，以動力鋰電池助力電動汽車發(fā)展，替代移動式化石能源；三是以電動化+智能化的集成應(yīng)用創(chuàng)新，加快各領(lǐng)域的新能源替代進程。
原本就是CATL主營業(yè)務(wù)之一的儲能，從戰(zhàn)略層面得到了加強。在儲能行業(yè)具備全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)實力積累的CATL，已經(jīng)開始全面布局儲能業(yè)務(wù)。
2021年，CATL繼續(xù)在儲能領(lǐng)域大展拳腳。晉江儲能電站的成功，為CATL繼續(xù)開拓大規(guī)模儲能項目奠定了基礎(chǔ)。
六月，國網(wǎng)綜能和CATL聯(lián)手、共同投資的福建吉瓦級寧德霞浦儲能項目正式開工。項目總投資9億元，總規(guī)模400兆瓦時。七月，由CATL和國網(wǎng)綜能及華電公司共同投資建設(shè)的國網(wǎng)時代華電大同300MW/600MWh儲能項目正式開工，實現(xiàn)了從100MWh級到600MWh級的跨越。
從發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)到用戶側(cè)，CATL已成功參和發(fā)、輸、配、用多項儲能項目。在發(fā)電側(cè)，CATL為新能源場站的安全運行及新能源電量的消納供應(yīng)了全新的解決方法；在電網(wǎng)側(cè)，CATL儲能系統(tǒng)實現(xiàn)了多種功能，提升電網(wǎng)靈活性，實現(xiàn)電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效、低成本運行；用電側(cè)儲能方面，CATL儲能產(chǎn)品已成功應(yīng)用于大型工商業(yè)和住宅領(lǐng)域，并擴展至通信基站備電、UPS備電、島嶼微網(wǎng)、光儲充檢智能充電站等新興應(yīng)用，最大化利用能源實現(xiàn)社會和經(jīng)濟效益。
隨著以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的加速推進，我國儲能業(yè)務(wù)將迎來快速發(fā)展。據(jù)光大證券測算，2020-2030年我國儲能需求空間累計3.9TWh，2020-2060年我國儲能市場空間累計為94TWh；2030年儲能投資市場空間1.3萬億元，2060年5萬億元。依據(jù)先期的戰(zhàn)略布局和技術(shù)優(yōu)勢，寧德儲能業(yè)務(wù)有望成為動力鋰電池之外的第二上升動力。國信證券認為，CATL有望最終占據(jù)15%-20%的儲能市場份額。
多元技術(shù)支撐儲能商業(yè)化
然而，儲能雖好，卻長期以來受制于商業(yè)模式。
無論是曾經(jīng)火熱而又歸于沉寂的電網(wǎng)側(cè)儲能，還是依靠新能源強制配儲政策短暫繁榮的新能源電源側(cè)儲能，都繞不開儲能電站因為缺乏系統(tǒng)定位，沒有穩(wěn)定、健康、可持續(xù)盈利模式的問題。
曾毓群曾經(jīng)表示，電化學儲能的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，離不開儲能政策和市場環(huán)境的改善。但在國家推出相關(guān)政策之前，CATL并沒有"等靠要"，而是主動尋找機會，用技術(shù)創(chuàng)新為行業(yè)的發(fā)展供應(yīng)助力。
隨著"碳中和"成為全球共識，新能源產(chǎn)業(yè)已進入到多層次、多類型、多元化發(fā)展階段，愈發(fā)細分的市場對電池提出了差異化的需求；同時，世界范圍內(nèi)有關(guān)電池基礎(chǔ)材料的研發(fā)速度正在加快。在這一背景下，CATL立足自身領(lǐng)先的鋰電池技術(shù)，正在探索布局多元電池技術(shù)體系，來滿足不同細分市場需求，并尋求新的技術(shù)突破方向。
七月二十九日，CATL公布了第一代鈉離子電池。CATL稱，其開發(fā)的第一代鈉離子電池，電芯單體能量密度已經(jīng)達到了160Wh/kg，為目前全球最高水平。在常溫下充電15分鐘，電量可達80%。而在零下20°C低溫的環(huán)境下，仍然有90%以上的放電保持率，同時在系統(tǒng)集成效率方面，也可以達到80%以上。
除了性能優(yōu)越之外，布局鈉離子電池還有資源安全方面的考慮。鈉離子電池的電極材料重要是鈉鹽，相比于金屬鋰而言，鈉不僅獲得容易，而且價格便宜。資料顯示，目前我國80%的鋰資源供應(yīng)依賴進口，是全球鋰資源第一大進口國。我國電動汽車和儲能的快速發(fā)展更加速了我國鋰資源的稀缺程度，過高的對外依存度嚴重影響能源安全。
在應(yīng)用場景上，第一代鈉離子電池不僅可應(yīng)用于各種交通電動化，尤其在高寒地區(qū)具有突出優(yōu)勢，還可靈活適配儲能領(lǐng)域全場景的應(yīng)用需求。CATL還在積極探索鈉離子電池的更進一步創(chuàng)新。下一代鈉離子電池能量密度研發(fā)目標是200Wh/kg以上。目前，CATL已啟動鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化布局，2023年將形成基本產(chǎn)業(yè)鏈。
"電池的化學體系依然可以創(chuàng)新，電化學的世界就像能量魔方未知遠遠大于已知。"曾毓群的這句話是對CATL不斷探尋新技術(shù)路線的最好注解。技術(shù)路線的不斷創(chuàng)新，不僅有利于充分發(fā)揮科研團隊的主觀能動性，也為整個行業(yè)的發(fā)展供應(yīng)多元化解決方法，確保行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。
儲能技術(shù)創(chuàng)新不斷實現(xiàn)的同時，國家層面的政策支持也在不斷地完善。
七月，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合公布了《有關(guān)加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》（下稱《指導意見》）?！吨笇б庖姟分胁粌H強調(diào)了要加快鈉離子電池等技術(shù)開展規(guī)模化試驗示范，還提出要明確新型儲能獨立市場主體的地位，并要求建立新型儲能的價格機制。
按照政策，儲能電站將不再是作為火電、新能源的附屬設(shè)施，而是以獨立市場主體身份參和中長期、現(xiàn)貨和輔助服務(wù)等各類電力市場。新型儲能價格機制則要建立電網(wǎng)側(cè)獨立儲能電站容量電價機制，同時逐步推動儲能電站參和電力市場；研究探索將電網(wǎng)替代性儲能設(shè)施成本收益納入輸配電價回收。完善峰谷電價政策，為用戶側(cè)儲能發(fā)展創(chuàng)造更大空間。
《指導意見》中提到的2025年新型儲能裝機規(guī)模30GW以上和2030年實現(xiàn)新型儲能全面市場化發(fā)展，為儲能——尤其是電化學儲能——描繪了美好的發(fā)展前景。
積極的產(chǎn)業(yè)政策為儲能行業(yè)健康、可持續(xù)的發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。而多元技術(shù)路線的齊頭并進，助力了儲能成本不斷下降，同時給儲能供應(yīng)了更多的商業(yè)化空間。
