目前我国的电化学储能电站度电成本在0.5元/kWh以上,抽水蓄能电站度电成本在0.25元/kWh左右,若伴随着使用寿命增长及原材料价格平稳,远期电化学储能电站LCOS有望降至0.3元/kWh左右,接近抽水蓄能的LCOS。亿纬锂能对外表示,LF560K储能电芯配套储能电站后,运营成本较常规的抽水蓄能电站更低,可满足储能大规模、高经济性应用需求。
方形储能电池长薄化,叠片卷绕工艺形成竞争之势。相较传统卷绕生产工艺,280Ah以及以上容量电芯中叠片工艺使用率加速渗透。目前推出的大容量电芯产品中,蜂巢能源325Ah电芯、亿纬储能560Ah电芯、雄韬股份580Ah电芯、海辰储能320Ah电芯均采用叠片工艺,海基新能源375Ah储能电芯采用叠片式卷绕工艺,南都电源305Ah储能电芯采用四卷芯叠片工艺。据资料,亿纬锂能3.0堆叠技术可实现0.2s/PCS的叠片速率,单台叠片设备产能1.3GWh,这能够大幅度降低工厂的能耗、投资额和人工成本。
蜂巢能源凭借“飞叠”技术,并基于短刀电芯结构打造325Ah储能电池。叠片电池与大容量电池具有天然的兼容性,叠片电池的极耳数量是卷绕的2倍,极耳数量的增加能够缩短电子传输距离,降低电阻,减少产热,理论循环寿命更长;叠片工艺相较于卷绕工艺,单极片的长度缩短100倍;叠片电池封装极片过程中不存在C角问题,能够充分利用壳体边角空间,提升体积和质量能量密度。
因此叠片工艺的电池理论上拥有更高体积能量密度上限、更稳定的内部结构和更长的循环次数。全模切极耳数量变为两倍,可解决电子电导的集流问题,提升电池快充性能。此外,叠片技术还可减少Pack零部件数量,提升电池集成度,有利于减少储能系统占地面积和土建支出。
总体看来,叠片工艺与大容量电池生产工艺的匹配度更高,但存在工艺难度大、设备投资成本高、良率低等劣势。因此,亦有部分厂商仍采用卷绕工艺生产超280Ah容量电芯。鹏辉能源发布的320Ah储能电芯、瑞浦兰钧的320Ah储能电芯即采用卷绕工艺。目前,生产工艺上,叠片、卷绕正在280Ah及以上大容量电芯形成竞争之势。
随着叠片工艺的成熟、国产叠片机效率提升,叠片电池技术在成本降低的同时效率有望提升。不久的将来,叠片工艺或将与卷绕技术在更多容量范围内的储能电池生产形成“相互竞争、相互补充”的态势,此前,受限于生产效率低与投入成本高,叠片路线在锂电池制造环节渗透缓慢。随着叠片设备工艺不断进步,叠片电池正在快速起量,为供应链相关企业带来更大的市场空间,建议关注国产叠片机、极片冲切模具等技术设备的相关厂家。
3.户用储能方面,大圆柱电池有望加速渗透
2021年来,全球户用储能规模增速明显,海外方面,欧美能源成本和电价持续攀升,叠加俄乌战争和海外大型停电事件,尤其是近年来极端天气频发,使得能源供给难度增加,居民用电需求和用电成本大增,户用储能市场超预期爆发。国内方面,随着峰谷电价差扩大及户用分布式光伏装机进程,户用储能有望迎来爆发。预计未来几年全球将迎来户用储能爆发新阶段。
另一方面,户用储能系统容量从3-5kWh向5-20kWh迭代,对户用储能电池的容量、功率、成本和寿命也提出了新要求。当前市场应用户用储能电芯主要包括方形、软包及圆柱。电芯单体容量层面,方形容量范围为50-100Ah,软包为30-80Ah,圆柱为10-50Ah。由于户储应用场景对于容量和便携性需求多样,因此对于储能电池灵活串并联的要求较高,以磷酸铁锂材料为主的大圆柱电池凭借其灵活成组优势性能凸显。
目前,大圆柱电池在储能领域的规模应用进度明显优先于动力板块,尤其在户储市场渗透率突出,多家电池企业已经或计划推出大圆柱户用储能专用电池。海辰储能发布的大圆柱电池产品规格覆盖4680-46300,单体容量则涵盖10-50Ah,灵活适配性更强,满足户用储能应用场景定制化需求。
鹏辉能源针对户用储能市场同样推出40135系列大圆柱电池,目前已经量产并已经收到客户订单,40135大圆柱电池采用全极耳结构、磷酸铁锂低温超导和全周期动态均衡技术,具备超强动力、超长续航、宽温程使用等优异性能,主要应用在户用储能、便携式储能领域,目前正在开发46系大圆柱电池,未来可应用在户储领域。
大圆柱电池规格较多,尚未形成主导标准,布局企业从0到1机遇。区别于三元大圆柱电池尺寸多为46系列,户用储能市场目前多家企业产品的型号和规格略有不同。
如鹏辉能源、亿纬锂能生产的大圆柱电池主要为40135型号(直径40mm,高度135mm),而海辰储能大圆柱电池4680-46300则是基于46mm直径,高度则覆盖80-300mm。其余厂家大圆柱电池产品直径从26-60mm不等都有布局。目前户用电池正处于发展初期,户储产品应用场景丰富,需要适配不同场景产品需求,因此尚未形成统一标准。户用电池尚处发展初期,各公司处于探索阶段,未来新进企业可以通过融资、产品差异化开发、销售渠道拓宽等方式实现弯道超车,关注户用电池企业从0到1机遇。