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280Ah电芯装机户储?一文读懂户储电池Pack技术路线

时间:2023-08-20 来源: 浏览:

280Ah电芯装机户储?一文读懂户储电池Pack技术路线

电化学储能
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以下文章来源于光储星球 ,作者光储星球 Jobs

光储星球 .

目标是写点清新的、有点营养、不浪费大家时间的推文,尽量不佛系更新的独立行业观察员。

前言:
户储电池Pack从电芯材料类别来分,主要有两大阵营,中国厂商的铁锂阵营,和韩国厂商的三元阵营。除去正在逐渐退出户储历史舞台的三元路线,这里谈谈中国厂商们齐心力推的铁锂路线。
技术路线一: 低压系统 VS 高压系统

按照多个电池Pack串联或并联在一起之后总电压的电压等级进行分类,户储电池Pack可分为低压电池系统和高压电池系统。

低压电池系统一般是48V/51.2V的标称电压,接在逆变器的直流侧接口。低压电池系统由于更成熟的制造工艺和更加稳定成熟的BMS技术,整体价格更加便宜,且安装和扩展也更加方便,更加适用在非洲、南美和东南亚等对价格更加敏感的市场。但是由于电压低则电流大,线径大和铜损大,导致损耗 I ²R更大,所以整体的效率更低。
固德威低压电池系统   来源:固德威官网

高压电池系统通常是多个电芯通过串联形成总电压100V以上的电压接在逆变器的直流侧接口。与低压电池系统不同,总电压更高电流更小,损耗I²R更小,所以效率更高,且更小的电流对系统EMC测试扰动更小。但是更高的电压对线路绝缘性要求更高,更易产生电弧或击穿导致安全性降低,且串联的电芯数量更多,对BMS管理电芯一致性的能力要求更高,进而导致配套的BMS成本更高,比如需要更高耐压等级的元器件。近几年在电池Pack厂家和逆变器厂家冲向更高系统效率的相同目标下,高压电池系统在欧美澳市场上已经成为明牌的趋势。

派能高压电池系统  来源:派能官网

路线二:方形 VS 软包 VS 圆柱 VS 大圆柱

目前的户储电芯选择按形态分,有小圆柱电芯、方形电芯、软包电芯、还有近期的大圆柱电芯路线。

其中,小圆柱电芯的路线主要由北美户储龙头Tesla户储产品Powerwall采用, 类似于新能源车的CTB设计, 将若干个18650圆柱电芯(一代Powerwall)和21700圆柱电芯(二代Powerwall)整合在一起,这个创意更像是把自家电动车的电池底盘立着放。

更多Powerwall信息,请见:  一文解锁户储独角兽--特斯拉 Powerwall

方形铁锂路线优势体现在空间占位小、材料稳定性高、性价比高。考虑到国内动力电池普遍采用方形铁锂,利用动力和储能并线生产的方式可以实现方形铁锂制造成本的最小化。

BYD刀片电池装机户储 来源:BYD储能官网
软包铁锂路线优势主要体现在安全性、循环寿命、能量密度等方面,但软包制程工艺难度高、产线效率不如圆柱和方形电池,因此采用该路线的玩家较少。
 来源:东莞新能安官网
大圆柱磷酸铁锂电池受到户储的青睐,一方面是得益于全极耳技术、制造工艺和材料体系优化,使得大圆柱磷酸铁锂产品在成本、容量、性能、循环和安全方面优势凸显。 相较于传统小圆柱电 池, 圆柱电池尺寸增加,单体电池的容量更高,组成户储Pack后串并联和结构件减少,有 利于降 低成本。目前包括亿纬锂能、鹏辉能源、海辰储能、中比新能源、时代联合等电池企业陆续推出了针对家用储能市场的大圆柱磷酸铁锂电池。

海辰新能源50Ah大圆柱电芯

技术路线三: 电芯容量选择之争

户储电芯从容量选择上来看,根据不同电芯类别选择,容量区间选择不同,其中方形电芯的单体容量在50Ah-300Ah,大圆柱电芯为10Ah-50Ah,软包电芯则为30Ah-8 0Ah,其中方形电芯是目前集成商使用最多的电芯形态。其中方形50Ah电芯在高压电池系统,和100Ah电芯在低压电池系统里分别得到了最广泛的应用。
瑞普兰钧户储电芯  来源: 瑞普兰钧 官网
继50Ah电芯和100Ah电芯得到大规模应用之后,出现了 280Ah装机户储的技术路线。

思格户储产品应用280Ah电芯  来源:思格 官网
华为户储产品LUNA2000-7/14/21-S1
Franklinwh户储产品aPowerX   来源: Franklinwh官网
海辰新能源280Ah电芯   来源: 海辰新能源 官网

技术路线四 :电池Pack级DCDC解决木桶效应

多个电芯串联组成的高压电池系统,对电池的一致性和BMS管理能力要求更高,因为随着系统运行,电芯的不一致性问题带来的容量木桶短板效应凸显,可能导致系统容量远低于所有电芯的容量和。

为了解决这个问题,出现了 电池Pack级DCDC 技术路线。

华为电池Pack级别DCDC   来源:华为 官网

古瑞瓦特电池Pack级DCDC   来源:古瑞瓦特 官网
电池Pack级DCDC的方案不仅可以降低系统容量衰减的速度,在电池系统的后期扩容时,可以支持新旧混用,安装商在原有电池系统上新增电池Pack时,也无需调节原有电池Pack电压和新电池Pack一致。
首航新能源电池Pack级DCDC   来源: 首航新能源官网

技术路线五 :主动安全 VS 被动安全

电池Pack的 主动安全 依赖的是电芯本身的稳定性,和BMS对电芯的温度保护和电压保护等。但近两年即使是头部户储品牌也有冒烟起火事故发生,所以出现了 被动安全 的技术路线,即假设在电芯发生热失控时的补救措施。这种技术路线更像是偏向于市场营销,给用户再吃一颗定心丸。
华为电池Pack内置灭火包   来源:华为 官网

思格电池Pack内置灭火包  来源:思格官网

另外,为了阻止或延缓电芯之间的热失控蔓延,也有在电芯之间加装一层隔热板。

思格电池Pack内置隔热板  来源:思格官网

写在结尾:
当下中国厂商的户储电池Pack设计,看似在铁锂路线上殊途同归,却又百家争鸣,每个厂家都有它一套自洽的逻辑。但是在户用储能这个产品品类里,能以最大的经济性去解决用户痛点的底层技术路线,才会形成更好走的产品路线,尤其是在当下大浪淘沙的红海阶段,正确的产品路线尤其重要。
而目前锂电池Pack真正的用户痛点在 安全、价格、电芯容量和≠系统容量。 从当下的Pack技术路线来看,280Ah电芯加模块级DCDC似乎是更能解决问题的技术路线, 从成本上看 具有成熟制造体系的280Ah电芯相比于100Ah、50Ah和其他小众电芯装机到系统里的单位Wh成本更低, 以降低因附加Pack级DCDC导致的总体成本上升, 近期楚能新能源更是宣称其280Ah电芯将以不超过0.5元/Wh(不含税)进行销售。 从安全性来看 出生在高压大储能平台上的280Ah电芯经过一众电芯厂家的几年持续内卷,在生产的良率和产品稳定性上已经是其他电芯难以超越,在 投放使用在户储0.5C倍率平台上时,安全性更加有保障, 且在此使用工况下部分电芯厂已具备冲向8000次循环EOL80%甚至更优质保的 能力。
来源:光储 星球  作者  Jobs老师
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