万亿储能大赛道中,户储是重要的一个场景,在去年开启了“元年”时代,且今年将持续保持高增长态势。
一方面,为应对高电价以及季节性电力短缺对生产、生活的影响,部分国家及地区的工商业主、家庭用户纷纷投入“分布式光伏+储能”的自发自用的用电模式,需求依旧;另一方面,在相关优惠政策驱动下,海外地区的户储装机增长尤为明显。
除了欧美户储市场依旧保持着高增长趋势以外,南非、越南等新兴户储市场近来也备受关注,两地上半年已频繁出现电力危机,限电情况加剧,严重影响当地人们的生产、生活。因此,电力自发自用在当地得到一定发展,同步激发储能需求。
海外储能市场“多点”开花,吸引了国内企业布局海外市场。高工产业研究院(GGII)数据显示,2022年我国户储电池出货量达25GWh,同比增长300%,是增长最大的储能细分板块,竞争十分激烈。
结合家庭使用场景来看,户储产品朝家电化趋势发展明显,且家用天然气设备的电气化转型,带来家庭用电功率上升,高压电池作为户储产品的重要子集,可联合其他高压设备进一步提升产品性能。
对此,高工储能在5月底的上海SNEC上观察到,已有多家企业推出超薄户储终端产品,安装地点也从车库、户外墙壁等向客厅、阳台等更具生活化的场景转移,旨在贴合海外市场对户储产品家电化的需求,而电池层面的“革新”却鲜有看见。
作为产业链重要的一环,如何精准触达市场需求,打造差异化的电池产品,成为企业需要考虑的重要命题。
时隔两个月有余,高工储能注意到,埃克森卓越储能于近期发布了家庭储能电芯解决方案PENTA,包含34Ah 46180 磷酸铁锂全极耳大圆柱电芯、模组等产品,“主攻”户储产品家电化、高压化重要趋势。
户储高压化趋势下
大圆柱兼顾“高安全与能量优”
从行业内看,产品平台高压化是户用家储产品发展重要趋势。相比低压系统,高压电池通过多个电芯串联实现电池包层面高压化。使用相同能量的电池,高压系统电流较小,对系统干扰更小,转化效率更高。
然而,什么样的电芯形态更能满足户储高压化趋势?以现有的户储主流产品power wall为例,在高压平台下,可以兼容直流和交流两种不同的连接方式,且其两代产品迭代搭载了18650、21700两款圆柱电池。
目前,主流家储产品选用的电芯为100Ah方形电芯,高电压趋势下,将带来50Ah及以下容量的电芯需求。然而,市场中很少有电芯产品可以满足这一要求。对此,埃克森此时发布34Ah大圆柱户储电芯,在一定程度上填补了该领域的空白,并具有一定的先发优势。
除容量问题外,如何平衡电芯尺寸、形态的“外在”选择与性能发挥、安全保障的“内在”呈现,是电池企业所面临的一大课题。
一方面,电芯的长度影响了电解液对极片的浸润,进而影响电芯的性能发挥;另一方面,电池形态、外壳的选择与能量、安全强相关。
从电池尺寸来看,埃克森PENTA 46系大圆柱,直径为行业主流的46mm、长度为180mm,集合设备及工艺来看,目前46系电池装备线较为成熟,且国产化程度较高,具备工艺优质、价格实惠双重优势。
电池形态选择方面,高工储能认为,平台高压化需要串联更多的电芯,对电芯一致性要求更高,而圆柱电池基于成熟的制备工艺,能更高地确保电池出品的一致性。
安全上,圆柱电池的刚性外壳可定向排气,助力模组热防护设计,且在埃克森全极耳揉平卷芯设计下,对比传统极耳可使内阻下降10%,减少发热量,安全性能更好。此外,埃克森34Ah小容量单体电芯的热安全更佳,同侧极柱设计可适配灵活的冷却方案。
更进一步,户用家储对电芯的要求集中在长循环寿命、宽温度工况、充放电倍率和高体积能量密度等方面。
而埃克森34Ah 46180大圆柱电芯单体能量108Wh,在25℃室温环境下,放电深度达100%,循环寿命为6000次,剩余容量80%以上。为解决注液对电池性能的影响难题,埃克森采用Speed 3电解液快速浸润工艺,提高轴向浸润度,以实现电芯的优质性能。
电芯、模组灵活组合
适配户储“家电化”多样需求
户储产品家电化,意味着需要考虑消费者对产品使用寿命及成本的敏感程度,“便宜、好用、耐用”乃家电化所折射出来的竞争力。而据高工储能观察,埃克森从电芯到模组的细节设计,都落在了使用寿命长、成本低的“刀刃上”。
首先是电芯设计:其一,埃克森大圆柱电芯将正负极极柱设计在了同侧,增加了电芯的有效空间利用率,降低制作难度,提高生产效率。
其二,埃克森大圆柱户储电芯采用的Slim Flat 集流体-揉平面焊接工艺,确保生产性,提高空间利用。
其三,埃克森全极耳揉平卷芯设计,使电芯内阻降低,降低温升,延长了电芯寿命,提高电芯的可靠性,符合欧美市场对产品的高要求。
电芯作为系统的核心环节,高压电芯可配合高压混合逆变器的电路拓扑,使户储结构更为简化,是户储终端产品达到尺寸小、重量轻的优势。
埃克森大圆柱户储解决方案满足高压化核心诉求的同时,进一步巩固了户储产品在系统层面达到小尺寸,以实现家电化。
以终为始,目前的户储一体机已“卷”向超薄设计,电芯要如何“成组”、如何“排列”才能匹配海外市场的对尺寸的要求?当然,也不是所有地区和品牌对户储产品的“厚度”发出了极致的要求。因此,灵活搭配在需求多元的市场显得十分重要。
高工储能认为,电芯模组的价值便体现在可搭配不同场景的灵活使用上。对此,埃克森以34Ah大圆柱为基底,规划了三种模组方案:PENTA One、PENTA Fit、PENTA base ,分别可以做到30串1并、16串2并、16串3并,实现了尺寸灵活调节,可适配多种需求。
据了解,PENTA One主要用于一体机,PENTA base对标堆叠式 5kWh方案,PENTA Fit 对应超薄需求的3.5kWh或7kWh的堆叠方案。
从带电量来看,PENTA One单个模组96V、3.2度电,四个模组串联可组合为384V、13度电的系统;PENTA Fit模组51.2V 3.48度电,可提供50-300V、7-20度电的多种组合;PENTA base模组51.2V、5度电,可灵活组合为50-250V,5到25度电的系统。
高工储能整理发现,除了埃克森规划的三种模组外,34Ah 46180的灵活应用还可以有多种电压-能量-尺寸组合,可覆盖70%的家储需求。
为对应海外市场合规性要求,埃克森PENTA解决方案将于2023年12月完成电芯和模组的UL1973和UL9540A等全套出口测试。
UL9540A是最严苛的储能安全标准之一,自2022年10月开始执行的NFPA855 2023版,将UL9540A列入家储产品的强制认证。埃克森开创了由电芯企业率先提供电芯和模组UL9540A认证的商业模式,可以为系统集成商降低认证成本,节省开发时间。
与此同时,产品技术更新需紧跟市场变化,在钠电产业化高步迈进当下,埃克森同步进行钠离子版和6C UPS备电版户储产品开发,计划于2024年三季度及2024年末量产。
埃克森卓越储能,成立于2021年10月,背靠格力集团,国家电投等产业巨头。以“为清洁能源赋能”为使命,专注生产高品质电芯。以储能专用方形72174尺寸和46全极耳大圆柱为主要产品,在绵阳、珠海、大理设立三个生产基地,规划总产能54GWh。
纵观行业,户储发展速度之快、市场扩张之迅猛、覆盖地区之广阔,紧抓趋势,方能获得市场及消费者认可。整体来看,高压化符合产品带电需求、而家电化也更贴近生活场景使用。
若要兼顾两者,则需要从电芯、模组的角度去专研,更需要如埃克森一般潜心市场调研、精确捕捉市场需求的企业。而具备灵活调节能力、紧贴应用场景的PENTA电芯、模组系列产品,便是埃克森给予当下市场的一份满意“答卷”。