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高工储能 | 储能系统集成比拼进入“耐力赛”

 齐一摄现美 2022-07-20 发布于广东

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“系统集成的专业能力,将决定储能系统集成商最终能走多远。”

从2022H1储能中标价格上看,储能系统中标价格下降趋势依旧明显,竞争激烈。中标价格区间为1.30~1.77元/Wh。其中比亚迪、中天科技、阳光电源等中标最多。

从业主端的中标可以看出,现在这一阶段,考验系统集成商的成本因素仍占据重要位置。但快速增长的储能市场开始呼唤更专业的系统集成商。对储能系统而言,最大的红线已经转变为安全,国家从各种标准等入手,确保储能系统集成将安全作为核心标准。

据初步统计,当前的储能系统集成厂商主要有三种模式。

一是全产业链模式,储能系统的主要部件如电芯、PCS、EMS等,全部自己研发制造,自主设计部门做系统集成服务。

二是PCS企业、电池厂商、电网智能控制行业等以自身产品为中心,从供应商向整体系统集成服务商转型。

三是专业集成模式,系统集成厂商从外部采购部件,专做系统集成。

储能的系统集成是一个系统工程。不管以哪种模式切入储能系统集成,都需要建立对电芯、电网耦合、电力设计等多个领域的专业能力,这是一场比拼综合素质的“耐力赛”。

近年来,阳光电源、比亚迪储能、海博思创、派能科技、华为数字能源、南都电源、中天储能、采日能源、双一力储能、南瑞继保、平高集团、天合储能、华自科技、融合元储、首航新能源、正泰能源等一直在通过优化设计创新、构建自身技术壁垒来不断加强系统集成能力,也成为业界公认的专业储能系统集成商的代表。

值得一提的是,在2022年6月17日举办的高工储能产业峰会上,上述系统集成企业入榜高工储能联合高工锂电、高工产业研究院评选出的系统集成类“2022储能产业链TOP30”。

系统集成商如何赢得先机?

全球储能装机量上升明显,储能已经进入一个规模化发展阶段。据高工产业研究院(GGII)测算认为,到2025年中国新型储能装机规模有望达到30GW。

高度景气的新型储能赛道吸引了越来越多企业涌入其中,这个被称为万亿级赛道也升温迅速。但入局者众,那么系统集成商如何在这一场激烈的战争中赢得先机?

储能电站是一件长周期的项目,短期内无法看到全部成效,这也给行业带来一定困扰。当前,入局者良莠不齐,虽其中不乏光伏、电芯等跨界产业巨头,也有具备较强技术背景的转型公司、创业企业等,但还充斥着纯粹盲目跟随市场机遇而来的、但对储能系统集成认知不足者。

业界人士称,未来的储能系统集成应该引领整个储能行业,其具备电芯、能量管理和电力系统等综合专业能力,才能实现高效率、低成本、高安全。

据公开报道,2021年全球电池储能事故超过40起。从去年上半年的北京大红门储能电站起火爆炸,到下半年澳大利亚维多利亚州储能电站火灾,再到今年上半年美国储能电站事故,无一不刺痛了行业神经。

业界人士表示,每一次事故都会给储能带来新的一轮打击。目前不少国网的业主对电化学储能的态度已不似以前坚决。

国家对此也频频出手,引导储能有序发展:《电力储能用锂离子电池(征求意见稿)》《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2022年版)(征求意见稿)》相继对外公布。其中提出,储能电池单元回路应配置直流断路器等开断设备,电池簇应设置簇级断路器。设备间应设可燃气体探测装置、防爆型通风系统、设置火灾自动报警系统等。

这样的高安全趋势也给系统集成商敲响了警钟:市场需求快速增长,业绩大幅攀升,行业基本的底线要守住。所有的系统应该是在确保安全的基础上,去提高效率和降低成本。

南瑞继保储能行业总监缪楠林告诉高工储能,储能系统集成要具备多专业融合的能力,包括对电力系统的理解(EMS)、电力电子变换技术(PCS)、电化学技术(电芯)、热管理技术等。

缪楠林表示,其实对电力系统以及电力电子技术理解,从用户维度就是储能系统的性能,也就是如何把储能系统用“好”的问题。而电化学技术和热管理技术,从用户维度就是储能系统的稳定性,也就是如何把储能系统用“长”的问题。

针对当前的“劣币驱除良币乱象”,缪楠林称,“后续的发展趋势,一定是高度的集成化,交直流的耦合度更好,目前的买PCS,买EMS,买电池简单堆砌的集成做法,应该是行业发展初期的一个短暂行为。” 

五大法则引领储能系统向“优”

建设安全可靠、高效率、低成本、适配度高的储能电站,是储能行业共同追求的目标。

储能系统集成,一般是按照用户需求,选择合适的储能技术和产品,将各个部分有机组合起来,为用户侧、发电侧、电网侧等各类场景提供解决方案,使储能电站(项目)的整体性能达到最优。

系统集成是形成储能系统交付客户的最后环节,上承储能系统供应链,下接储能系统的最终用户。

可以说,系统集成的好坏,是实现这一目标的关键。业界人士分析,系统集成商主要可以从以下几个方面提升,引领系统集成行业向高安全、高效率、高集成化发展。

第一, 严守行业安全底线。近年来,高度景气的储能市场吸引了很多新选手进入系统集成领域。但这些新入局者专业能力参差不齐,为储能系统集成整体专业度和行业安全可持续发展带来了挑战。比如去年“4.16”北京大红门储能电站起火,对储能的发展造成巨大负面影响。

中南大学唐有根教授曾坦言,电化学储能出现热失控的概率是存在的,但只要控制好事故事态、发生频率,这对产业的影响并不大。

未来如何在激烈竞争下坚守安全底线,坚持专业主义的长期价值,是快速发展的储能行业面临的共同挑战,也将是未来系统集成商优胜劣汰的硬标准。

去年的北京大红门储能电站事后调查发现,这个储能电站在系统集成方面存在诸多不专业的地方。如:电池状态监测粗放、电芯热失控预警缺失;簇级断路等基本缺失;BMS、PCS、EMS等联动保护不足;消防设计成摆设等等。可以说,正是不合格的系统集成,造成了这次储能电站的重大事故。

因此,在严守安全红线方面,系统集成最终要合理控制电池内部温差、实现防护消泄一体化、加强系统内部协调联动能力、做好消防预警等,才能达到更优安全保障。

第二, 打造高效储能电站。在提升单体能量密度方面,当前大部分项目的要求单个储能单元容量≥5MWh。储能系统集成并不是简单的堆砌,需要系统集成商需在对电池、PCS、EMS、BMS等各部件性能充分了解的基础上,根据运行场景和场站需求,优化整体设计,提升电池使用寿命,提高系统综合效率,释放整个系统的潜能。

在提升系统电压水平方面,目前1500V高压已经成为技术主流,可实现能量/功率密度提升40%、占地面积降低30%。目前在这方面发力的企业,主要有阳光电源、上能电气、汇川技术、正泰能源、时代电工等相继推出1500V储能产品。

在热失控管理方面,目前业界逐渐推出流行的液冷温控方式,可以让电芯温差减小到 2-3℃以内,大幅延长电池寿命;另外,通过在充电效率、电芯精细化管理等方面的创新,降低自身耗能并提高发电量。

第三,加强系统集成的理解力。不合格的系统集成,可能导致储能系统发电不达标,辅电耗能大,远低于承诺,影响收益;系统单元多厂家供应,导致责任不清、扯皮严重;无法响应电网、并网不稳定造成停机等等。

储能系统集成涉及到电芯的电化学领域、PCS的电子电力领域和匹配电网的电力领域,储能系统集成商必须要构建基于这多领域的专业能力,才能既确保整体的安全可控,同时可以尽可能创造价值。

因此,专业集成商应加强电力电子技术、电化学与电网支撑技术的理解,实现BMS、PCS到EMS一体化设计,软硬件高度兼容、各环节数据互通,才能保障储能系统从电池、PCS到EMS等各环节协同运行,这不仅有利于提升安全性,还能提高效率,增加发电量,也可以减少多余设计,降低成本。

第四,设立相关行业标准。储能系统集成又是一个复杂度高的专业领域,涉及到电池管理、能量管理、热管理、运行策略等多方面因素,是对企业多维度综合能力的考量。那么在一些关键领域设置门槛、标准,可以提高入行门槛,会给储能带来更为正面的驱动力。

第五,创造更高整体价值。确保储能电站的安全是前提条件,系统集成商还要能为业主带来更多价值,比如降低度电成本、提高全生命周期效率、数据平台可视化等。
随着电力市场改革的推进,储能独立商业化运行是大势所趋,储能对电网的支撑、响应能力将成为电网侧储能系统重要考核。那么储能的电网耦合能力也将是储能安身立命的根本,因此储能集成应注重电网的并网标准等。

其次,在未来的调频、调峰的辅助服务市场中,储能电站在比如黑启动、微网应用、快速响应等方面的能力,将是储能电站收入的重要来源,将进一步助力储能商业化运营。

值此储能产业快速发展的关键节点,高工储能将联合高工产业研究院共同发起2022高工储能巡回全国调研活动,将集中走访储能产业链上下游企业,针对储能产业的市场机会、商业模式、技术路线等做产业深度调研。并将结合高工产业研究院(GGII)市场调研数据和产业链资源为企业提供信息分享及战略规划参考。

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