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模块化:工商业储能新风口

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2024-05-27
 来源:中国能源报
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  在业内人士看来,工商业储能一体机设计更加紧凑,也可有效减少设备数量和占地面积,降低了建设、运营和维护成本,更符合市场主流需求。

  如今,宁德时代、比亚迪、阳光电源、华为、中兴新能源等多家企业,不仅专注核心业务,还纷纷研发和生产工商业户外一体机模块化解决方案,发布自家技术产品。

  在业内人士看来,工商业储能一体机设计更加紧凑,也可有效减少设备数量和占地面积,降低了建设、运营和维护成本,更符合市场主流需求。今年会有更多企业通过将蓄电池组、逆变器、控制系统、储能装置等功能集成于一体的模块化设计,实现灵活扩容、便捷运维,满足项目现场高效的安装部署。

  储能企业热衷研发一体机

  根据中国化学与物理电源行业协会预测,到2025年,全球工商业储能累计装机可达11.5GW,市场规模将在190亿元—240亿元之间;其中国内至2025年约有2.2GW/5.5GWh的增长空间,累计市场规模约为65亿元—80亿元。可以看到,相较于大储,工商业储能的市场规模并不算大,但下场的玩家只多不少,竞争更加激烈。

  “业主出于成本、政策、安全、运维等多方面的考虑,往往存在项目决策难、签约难的现象,这就倒逼储能企业加快技术迭代,推出更符合业主需求的产品。”楚能新能源股份有限公司执行副总裁卜相楠接受《中国能源报》记者采访时表示,从现有的技术路线上来看,一体机能够较好地解决这些问题,而且也支持虚拟电厂、并网、离网等多种模式,经济性、安全性、便捷性更突出,可提升业主签约积极性,也可促进行业整体健康发展。

  谈及工商业储能户外一体机模块化设计,中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇对《中国能源报》记者表示,储能系统的模块化设计是指将储能系统分解为多个独立的模块,每个模块包含一定的储能单元、控制单元和连接件等,这些模块可以单独工作,也可以根据需要进行组合和扩展。其灵活性和可扩展性可根据电力需求的变动增加或减少储能模块,适应不同规模的储能需求。

  中石油深圳新能源研究院储能研发部负责人楚攀在接受《中国能源报》记者采访时表示,模块化设计在很多领域都有应用,用在储能方面并不新鲜,在储能行业发展之初,国内针对储能的解决方案来源于光伏,所以储能项目大规模推广之初主要采用的都是集中式的大储方案,成本上也更有优势。随着市场不断扩大,技术不断迭代,模块化的集成方案也逐步发展起来。模块化的方案与集成式方案最大的区别是拓扑结构的改变,它增加了灵活性但对系统的控制能力也提出了更高的要求。

  卜相楠表示,工商业储能柜相对于大储产品来说,技术和投资门槛都相对较低,对于绝大多数想要发展全场景化产品的储能企业来说更加友好。另一方面,工商业储能从全球来看,尚处于早期发展阶段,众多企业都想快速切入市场分一块“蛋糕”。

  技术仍围绕多维度探索

  在当前阶段,储能行业整体都非常拼,拼品质、拼价格、拼技术。就一体机而言,一样也要面临类似的市场竞争程度。从技术上来看,依然是围绕容量、安全、成本等多个维度进行探索。

  卜相楠坦言,容量方面,目前314Ah的技术已经比较成熟,多家企业已经实现量产,也在逐渐替代280Ah应用在工商业一体柜上。同时,随着碳化硅技术的普及,PCS获得了更高的运行效率,与314Ah大电芯的组合使系统的能量从原来的215kWh跃升至250kWh左右,未来大概率成为市场的主流产品。从热管理方面来看,液冷方案将占据温控方案的主导地位已成行业共识。液冷pack相较于传统风冷pack,其系统温度可以控制在35摄氏度以内,电芯温差控制在3摄氏度以内,系统整体的能量效率可达89%,相较于风冷系统能量效率提升10%,带来了更为紧凑、高效的储能系统。“安全问题也是行业痛点之一。我们认为安全没有绝对,只有相对安全。如何能够使产品相对更安全,需要不断从材料、设计、品控等多维方向探索。”

  “由于每个模块都是独立的,故障诊断和维护变得更加简单。只需更换或维修故障的模块,而不需要对整个系统进行停机维护。”刘勇认为,模块化设计可以实现局部隔离,一旦发生故障,影响范围有限,有利于安全运行。此外,户外一体机模块化储能系统可以快速安装,尤其是预制的模块,可以大大缩短现场安装时间。

  楚攀表示,模块化的方案的主要产品形式就是储能柜,单个储能柜的储电量一般在100—500kWh之间。由于80%以上的工商业侧储能项目规模都在5MWh以内,模块化的方案在灵活性方面具备明显优势,所以储能柜产品在工商业储能市场成为主流,占比已经超过集中式储能解决方案。但模块化方案不仅仅可以应用于工商业储能领域,在大储领域模块化方案也有自身独特的优势。宁夏和山东都有100MW/200MWh规模的大型储能项目采用了模块化方案,从运行效果上来看,模块化的方案实现了对电芯更精细化的控制,进而让大型储能系统的运行效率有3%—4%的提升,同时模块化的设计也让后续的运维更加便利,系统的可用率提升到了90%以上。

  模块化将成为竞争主赛道

  在卜相楠看来,抛开不确定的政策变量,在当前阶段,模块化设计的确是工商业储能竞争的主要赛道。但是目前工商业储能的盈利模式仍较为单一,且存在较大不确定性,主要还是“峰谷套利”或是“自发自用 余量上网”两种方式。未来随着电力现货交易政策完善、虚拟电厂发展,工商业储能将逐步参与电力市场和提供电力辅助服务进行延伸,相应的技术路线也有可能会发生革新。

  刘勇认为,随着储能技术的快速发展,模块化储能系统在电网调节、可再生能源并网、电动汽车充电等领域得到了广泛的应用。特别是在可再生能源领域,由于间歇性和不稳定性,需要储能系统进行能量的储存和调节,模块化的储能系统可以更好地满足这一需求。未来,随着储能技术的进一步发展和成本的进一步降低,模块化储能系统的应用将更加广泛。

  楚攀认为,模块化储能方案已经成为新的风口,目前推出模块化储能方案的厂家超过10家,而在两年前仅奇点能源在主推模块化方案。模块化方案技术优势明显,但成本方面不占优,相比集中式方案,采用模块化方案做大型储能系统难度更大。模块化方案或模块化产品若想快速推广还需要寻找新的应用领域,不能固守在大储和工商业储能赛道,还应努力挖掘更多细分赛道,展示自身的技术优势和全寿命周期的经济性。

  采访中,业内人士普遍认为,随着AI技术的进一步发展,工商业储能柜EMS的产品设计将会有突破性进展,届时也势必影响储能柜的设计路线。

  文丨中国能源报 记者 苏南



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