暴漲的電芯容量,難成儲能市場競爭“特效藥”
李沛
(文/李沛 編輯/徐喆)超大容量電芯,已然成為儲能市場“卷”起的一股風潮,自從去年5月雄韜股份展出580Ah儲能電芯以來,不到一年的時間裏,已有包括億緯鋰能、蜂巢能源、海辰儲能、天戈能源、南都電源等多家廠商正式官宣500+Ah儲能電芯產品,電芯容量指標甚至一路捲到了1130Ah,在廠商高漲的熱情下,更大容量電芯的問世也只是一個時間問題。
至於鋰電雙雄寧德時代和比亞迪,儘管對其儲能電芯新品的容量未作專門宣傳,但很可能同樣有大型化的嘗試。
例如比亞迪近期發佈的魔方系統MC Cube-T,20尺規格下實現系統儲能容量6.432MWh,單電芯容量最大提升11%,這大概率來自於長刀電池尺寸放大。寧德時代同期推出的天恆儲能系統,20尺規格實現了6.25MWh高能量,其配套的“儲能專用長壽命零衰減電芯”儘管未官宣容量數據,僅強調其430Wh/L的超高能量密度,但從展出實物和宣傳圖看,該電芯寬、高比例顯然不同於314Ah電芯174*204規格,容量或較314Ah有大幅度提高。另據肇慶地方媒體此前報道,寧德時代去年底開工的瑞慶時代二階段工程,已規劃為接下來儲能新產品如530Ah的大規模生產做準備。

超大容量電芯,也帶動儲能系統指標水漲船高,廠商近期密集推出20尺規格5MWh乃至6MWh儲能系統。
在當下314Ah電芯尚且未能替代280Ah標品的情況下,這場儲能電芯規格的“軍備競賽”從何而來?又將向何處演進?
首先,降本無疑是做大電芯容量立竿見影的價值。
基於簡單常識不難理解,尺寸放大伴隨的是面積按兩次方、體積按三次方增長,對於電芯而言,就意味着有效電化學成分在電芯總體積與質量中相對佔比提高,“攤薄”了結構件等輔助材料的用量。例如南都電源在宣傳其690Ah電芯時就談到,在電池層面,690Ah超大儲能電池的電池殼、箔材等結構件數量可減少50%,疊片效率提升150%,從系統設計角度出發,由於電池串並聯數量大幅減少,不僅可緩解並聯電芯一致性的挑戰,還可減少50%的系統電氣連接部件,因此相較於280Ah方案,690Ah電池可實現“電池層級綜合成本降低10%以上,PACK和系統層級降本超過25%,集成效率提高75%,製造效率提升22%”。
此外,與貨架產品相比幾乎翻倍的系統能量密度,還能夠大幅減少儲能電站佔地面積,帶來土地徵收、現場施工的一系列成本節約,進一步降低項目總體建設成本。
除了降本,尋求產品差異化恐怕也是超大容量電芯加速到來的一大驅動力。
一方面,在寧德時代和比亞迪的示範下,新型儲能市場為電芯廠商提供了更大的想象空間,在這個仍未最終定局的生態圈裏,儲能電芯廠商完全有機會爭取價值鏈上的更高生態位,而非像動力電池市場那樣,必須接受主機廠天然的強勢地位,此前各家廠商發佈的500+Ah電芯無不配套有品牌儲能系統,正是電芯廠商在該領域“進取心”的體現。不過要想實現這一目標,就意味着從被集成者向系統集成者的嬗變,對於系統集成上怎樣做出足夠的差異化,樹立自身品牌形象,電芯廠商自然會首先在自己的“基本功”上做文章。
另一方面,全新規格儲能電芯,意味着非標自動化產線的定製開發與新增資本開支,有能力跟進這一技術與產品趨勢的廠商,往往也有着甩開中低端競爭者的防禦性意圖。大容量電芯、鈉離子電芯等技術加速更新換代,將有希望在一二線廠商與落後廠商之間劃出一道深刻的能力斷層,憑藉有足夠差異化的電芯產品,頭部廠商將能夠更好抵禦280Ah成熟技術體系內“同歸於盡”式的價格拼殺,而無力向上升級的電芯企業,則必然將在跌跌不休的標品行情中面臨加速洗牌。
上月舉行的電動汽車百人會論壇上,億緯鋰能董事長劉金成已經提出了這樣的觀點,表示單純的價格內卷沒有前途可言,出路在於提升技術和質量水平,“大鐵鋰電池應用在儲能,已經在市場上有很好的響應,我們也在積極建設生產線”。
儘管看似可收穫兩全其美的功效,但儲能電芯容量提升是否越高越好?在1000+Ah電芯已然面世的今天,這一問題的答案卻顯得愈發模糊。誠然,自寧德時代2020年率先推出280Ah大容量儲能電芯以來,容量提升帶來的效益有目共睹,但在“低垂的果實”被迅速摘取後,沿着這一技術思路繼續前進,將面臨收益與風險的動態變化。儲能電芯是否與特斯拉當年對大圓柱動力電池的分析那樣,存在一個成本與表現折衷後的“最優”電芯容量?

現有研究表明,隨着電芯體積與容量同步放大,其內部電流與温度分佈的不均勻性將更為明顯,在充放電過程中會出現較大的温度梯度,而電池簇內電芯排列越來越密集、間隙較小,對均温散熱的挑戰進一步提高,與此同時,6米或12米長度的儲能櫃中集成大量單體電芯,又面臨户外環境温度濕度的波動,因此不同區域温差與温升不一致性也加劇了熱電耦合系統設計的難度,匹配不當,輕則直接影響電芯壽命,重則將產生熱失控的巨大風險。
另一方面,從系統集成的視角看,儲能電芯與變流器(PCS)的整合往往並非開箱即用,而是需要根據電芯特性、串並聯架構、交流測併網標準等進行綜合優化,例如良好的PCS控制策略,能大幅改善電池簇之間的SOH均衡問題,整體延長儲能電站資產使用壽命。
然而當前令人眼花繚亂的超大容量電芯“軍備競賽”,正在給電池管理、熱管理和PCS子系統的匹配帶來更大的迷茫,面對龐雜的大電芯產品,PCS廠商定製開發往往會產生能否收回成本的顧慮。事實上,即便是捲起這股風潮的各大電芯企業自己,由於全新規格電芯勢必無法與動力電池共線生產,因此同樣需要權衡其未來市場訂單能否覆蓋產線建設、設備定製等鉅額投入。
更重要的是,從商業邏輯看,源網側儲能天然浸染着電力公用事業行業的風格和習慣,與消費電子市場有着極大區別。相較於卷技術參數,儲能電站持有者、投資者更關注的是資產全生命週期運營的確定性與安全性,對於故障的容忍度極低,尤其強調“眼見為實”,即經過長期規模驗證的結果,而非供應商拿着產品手冊數據“自説自話”。
從這樣的視角觀察,不難體會到電芯規格的碎片化不僅無助於、甚至還在加劇其為系統集成商或投資方帶來的不確定感,而用户實際的技術導入節奏,往往高度取決於少數幾家成熟供應商的動作,而這些龍頭企業的技術研發與產品迭代,通常是基於供應鏈整體情況與用户價值綜合權衡後精準出招,而並非單純在技術上錦標式地追求“能做多大就做多大”。
這樣的規律,在新能源產業並非孤例,例如在風電行業同樣可以看到,儘管國內風機廠商近年來競相比拼功率參數,18+乃至20MW產品發佈會接二連三,但實際能夠被市場接受,走向併網的寥寥無幾,海外龍頭GE更是在近期公開宣佈,將暫停18MW及更大額定功率的海上風機研發製造計劃,轉而繼續對15MW平台進行優化,以避免浪費人力物力,穿越百年電力市場週期的GE此舉,與國內企業形成鮮明反差。
耐人尋味的是,目前國內儲能電芯雙雄寧德時代和比亞迪,不約而同在其新產品發佈中淡化電芯容量這一指標,而是將重點放在總體系統平台可量化的經濟回報和運營可靠性上,也足見領先廠商在市場策略上的老道與成熟。寧德時代在其季度業績溝通會上也談到,在儲能市場內卷中,“公司堅持通過產品性能、品質、服務參與競爭,而非通過低價來換取短期市場。儲能作為運營工具,目的是助力業主實現更高的回報率水平,這就要求儲能產品具備全生命週期成本競爭力、質量競爭力,而非僅僅關注購置成本”。
總體而言,在電芯容量指標上爭相內卷,並不足以為電芯廠商提供穿越儲能市場週期的“特效藥”,從行業生態看,當前廠商各自為戰的超大容量電芯,很可能最終將在市場選擇的作用下,重新向類似280Ah\314Ah的一種事實性行業標準收斂,而寧德時代無疑掌握着最大的定義話語權,其儲能電芯上年內是否還有後續發佈,值得高度關注,而具體到各家廠商,或許更應立足於用户本位而非技術本位進行價值思考與產品定義,少一些“自説自話”,切實確立以用户需求為核心的思維。