7月23日,国家发改委发布了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》,意见指出,到2025年,新型储能装机规模达到30GW以上,比上一年的3.3GW有几乎十倍增量空间。预计到2030年,我国储能市场的规模将超1.2万亿元。可见,我国储能产业发展空间还很大。这份文件,也为今后5年的储能装机量制定了一个小目标——30GW,言外之意,当前储能装机规模远不能满足未来5年的市场需求。
能源存储市场前景大,政策扶持力度强。近年来,国家层面和地方层面都在不断出台储能相关政策。与此同时,近期一系列“限电”政策出台,储能的重要性不言而喻。
一、目前我国储能市场及储能连接器的发展情况
十四五规划中,平价光伏、风电发电侧配储能,储能市场这几年增长速度很快,基本上每年都会翻倍。与此同时,国家正在推行整县推进,让分布式储能市场火起来。
随着国家不断推出利好政策,新的储能应用场景的出现,加之储能相关商业模式的不断确立,储能设备容量将有爆发式增长,储能连接器的市场需求量也将随之暴增。
整体市场容量逐步攀升,目前国内储能连接器的发展已相当不错。在这两年里,已经有超过100家企业开始做储能连接器。
储能连接器投资成本低,技术门槛低,现在在国家政策的扶持下,越来越多的国内连接器企业加入到储能产业链。
二、储能系统需要什么类型的连接器?要求如何?
从设计源头上来说,有固定的螺栓连接器和快插式连接器。有三点要求:①高度安全性。近年来国内外均发生过储能系统着火事故,所以安全是关键。②可靠性。蓄能系统的使用寿命大约为15年,所以连接器还必须保证15年内的安全和高效运行。③一致性。储能系统集装箱内有大量的电池组,需要数千个连接器串联形成高压、大电流输出和储存。
性能上可以分为防水、不防水两大类。这两大类中均有125A、200A、250A、300A、400A的规格,对200A的需求多。储能系统所需的连接器类型有快插和端子台,快插连接器具有体积小、过流能力强、可靠性高的特点,最主要的优点是可人为地控制其通断。
储能连接器要求安装方便,温升稳定。当前储能连接器主要是快插式,固定螺栓安装不方便且不利于维修。
三、现阶段储能及储能连接器的现有技术难点或进展?什么是它未来市场和技术发展的主要方向?
储能技术中最大的问题在于电池部件的安全性和使用寿命。以前储能更多地只是做示范应用,不太追求其经济效益,因而不怎么重视电池寿命、长时间安全运行,但真正要规模应用时,必须考虑这些问题。
但是,实际储能有很多经济效益还未算出来,这也是急需解决的问题。若将各方面的效益都考虑在内,成本问题将不再如此突出。与此同时锂电池每年的下滑速度都是显而易见的,所以储能肯定还有其经济相对可观的时候。今后应根据储能的不同应用,将技术做得更精细、可靠、安全。
目前储能存在的一个问题需要大家共同解决,即磷酸铁锂电池本身的内阻比较大,它在做储能集成时,如果热管理系统做不好,会引起失控着火。现在许多做动力电池的厂商都是从新能源汽车领域转来,储能系统集成经验不足;缺少行业规范标准,目前尚无统一储能集成标准、验收标准及后期运维成熟的方案,这样无论卖方还是买主都会有一定的安全意识缺失。
主要有两个突破之处:①当前储能电压等级较高,如直流侧电压从1000V提高到1500V;帮助系统降低损耗,提高集成度,以此来降低成本。②在散热上,以前大多数使用的温度控制系统,即空调。今后将采用液冷系统,因此明年应是国内储能液冷系统的元年,这是电化学储能的一个大方向。
储能系统电压的增加,也对连接器的耐压、耐绝缘以及连接器材料等提出了新的考验。
当前储能技术尚无重大突破,一是储能电池目前的能量密度并不十分理想;其次,太阳能、风能发电不稳定,因此储能的电力储存也随之浮动。
储能连接器对接线端子一致性有一定的技术难点。未来的挑战主要是性能和成本的兼备,这是储能连接器企业的挑战。
储能连接器结构简单,门槛低,因此,质量一致性时,成本优势尤为突出。对一种产品来说,在保证性能与质量的前提下,设计的成本越低,所体现的水平就会越高。
市场上大多数连接器企业的生产瓶颈是金属件端子零件。新的UL标准规定了较长的爬电距离,直接延长产品的生产成本,以及与用户已有的结构冲突是技术难点。
UL标准确实比其它标准更为严格,对爬电距离过长结构上要加强,端子长度也要加长,因而对材料要求更高。今后的发展方向是如何通过简单的结构实现安全功能,同时降低成本。
四、储能连接器在使用材料方面有什么要求?原料的本土化水平和必要性如何?
塑料上尼龙和PET都可以,尼龙用的可能会更多,尼龙主要选择从国外和台湾来的。铜材方面主要用的是紫铜和铍铜,紫铜主要选用国内的,铍铜主要选用日系和德系的。
连接器用塑料材料要求高RTI值,高CTI值,对防水部件有高温时能长时间工作的要求,对导电件有高导电要求。
国内塑料行业在长时间的努力下表现很好,已能大规模应用,这主要是由于国内塑料行业的长足发展。近年来国外品牌缺货的问题,以及UL认证对于认证端也进一步推动了塑胶产品的国产本土化。而且国产铍铜在长时间内的高低温冲击、耐候性环境、抗疲劳及插拔寿命等均未经过足够时间验证,市场资料也不足。
因为储能连接器是装入箱内,对其振动环境的冲击、防UV老化及防水防尘要求降低,相应材料的使用量就会减少。对于大电流连接器原料而言,国产化程度很高,尤其是塑料、端子及密封圈。
当前,我国紫铜生产已相当成熟,而国产铍铜在稳定性和基础材料研究方面仍存在一些问题,这与整体产品的控制以及微量元素的控制有关。但铍铜目前也有不少国内大型材料企业有相应的替代方案。
目前物料颜色的一致性、褪色及吸水有一定的技术难度。在选用塑性材料时,会有一些特殊考虑的指标,如色彩褪色、缩水率、耐压及强度等,因此在挑选供应商前,会做大量的试验,以选择合适的材料。
铍铜有其独特的优点,如带载接触时无电火花,其弹性性能高,是其它材料无法取代的。现在国内也有几家企业在做,但在产品的质量上,使用效果与国外仍有一定差距。但是用国产铍铜代替进口是一个必须走的过程,客户对我们国产材料的信心也需要时间来证明。
五、储能连接器原材料铍铜目前主要以进口为主,国产铍铜厂商该如何替代?
目前市场上有好几家原材料厂商在做也要他们发挥自己的核心竞争力,如材料的精密性、折弯性、可靠性等几个方面。
①最核心的熔铸上采用真空感应熔炼、半连续浇铸工艺提高纯净度。
②铣面上主要是通过设备保证质量的,双面清洗、反复清洗其表面,做到不留瑕疵。
③表面控制上由于铍铜本身较硬,通过对设备的改造和引进来生产,目前看效果很好,如晶粒度能达到20微米。
六、对上游厂商特别是连接器厂商,有何要求或问题?
以电芯的厂家为主,希望他们在降价的同时也能加大研发投入,因为现在磷酸铁锂电池的功率密度基本达到了上限。对于连接器制造商来说也是如此,希望通过一些技术创新降低成本。储能技术还没有真正发展起来,主要原因是成本太高。
造成光储充建设成本较高的核心是电池,因为对于电池来说,制造用于研发电池的设备成本相对较高,技术难度较大,短时间电池成本难以降低。将来若要降低成本,也主要从电池的技术上解决,再加上供应链上下游也需要合作来降低成本。
从目前来看,电池的安全性是一个重要问题,在大容量系统中需要大量的电池模块和电池组,所以连接器的用量也很大。此时连接器的质量安全与一致性就显得尤为重要,连接器的质量对于整个产品的质量影响比较大,而连接器市场上存在着良莠不齐的情况,因此我们对连接器这一块的质量控制比较严,有时成本高一些也要挑好产品。
当选择供应商时,会对供货商的产品质量、整套生产的质量控制、供应能力和环境保护方面做评估。特别是在原材料短缺的大背景下,我们更加注重连接器厂家的供货能力。
在选择连接器时至少要审核三家企业,最关心的是这个企业的技术水平,当然现在也要关心价格。由于要降低成本,所以储能连接器的选型主要是国产的,而国内的厂家也有这样的资质。
现在选择的连接器和其他元件都是要符合UL等认证的,关于UL定义爬电距离太长这一问题属于新标准,还不太好下定论。可以说,要从结构、相对能量密度的增加和材料上去突破。若由此导致成本增加,首先要达到这一标准,把成本放在第二位。
七、储能连接器下游制造商的降本和供应问题如何解决?储能连接器制造商应对储能市场未来发展的新产品和新技术是什么?
针对未来市场成本降低的需求,首先从连接器的设计上改变成本,然后通过工艺和智能降低成本。这种方式当然也要和顾客一起来实现,因为顾客的需求直接影响成本。
从电气性能上来说,在端子做大量关于可靠性、一致性、连接器衰减能力方面的研究。从安全性上来说,带电的插拔会产生很多电气事故,因此需要产品具备正负极防误插、防水防触电、360度旋转及二次锁紧这几方面的特点。其中,二次锁紧功能能够解决客户在实际应用中痛点,即使用过程中不轻易掉落。