在差异化中,ESS电池和EV电池开始互补。

2025-01-16

电子爱好者网报道(文章 / 黄山明)ESS(储能系统)电池是一种用于储存电能的电池系统,主要用于电网储能、分布式储能、微网储能、备用电源等场景,可调节电网负荷,提高供电可靠性,实现能源削峰填谷。


而 EV(电动车)电池是电动车使用的电池,主要为车辆增加动力,满足日常出行需求,多见于各种电动车,如家用车、公交车、物流车等。现在这两种类似的电池在过去已经开始逐渐分化,在发展中也开始互补。


迈向分化的 ESS 与 EV 电池


20 世纪 70 时代,当时的时代 ESS 电池刚刚发展起来 EV 电池已经发展了近百年。这两种电池的区别并不大,当时市场上的主流电池仍在使用铅酸电池。


而且早期铅酸电池的能量密度较低, EV 其中的使用受续航里程的严重限制,但由于其成本低、技术成熟,在一些对能量密度要求不高的情况下, ESS 场景中仍然有应用,使得两者在技术上没有明显的分化界限。


与此同时,在新能源发展的初期,电动汽车和储能系统的市场规模相对较小,市场对 ESS 和 EV 电池的特定性能需求还没有完全显现出来。一方面,电动汽车的普及程度较低,消费者对续航里程和充电时间的需求也没有现在这么严格。


另一方面,储能系统主要用于一些对电池性能要求不高的小型场景,如偏远地区的小型储能电站或家庭储能。市场对大型高性能储能系统的需求尚未爆发,导致 ESS 电池性能要求和 EV 电池类似,缺乏分化的市场动力。


即使随着技术的发展,锂电池也逐渐成为主流,但在发展初期,其性能的提升也相对缓慢。而且由于生产工艺复杂,原材料供应有限,早期锂电池成本居高不下,促使 ESS 和 EV 锂电池的使用需要考虑成本因素。


然而,随着技术的进一步发展,储能和电动汽车开始对各自领域的电池有不同的需求。比如要求 ESS 电池更注重成本、耐久性和储存时间。固定电池需要在价格上与传统的峰值调整和调频技术竞争,同时需要接近 10000 次充电循环使用寿命更长,是电动汽车电池的三倍。


而 EV 电池的重点是提高能量密度,增加续航里程,缩短充电时间。随着电动汽车市场的快速发展,对高能密度和快充电电池的需求不断增加。


另一方面,从行业的角度来看,随着碳中和政策的建立,储能市场将在未来几十年蓬勃发展。数据显示,2023年 年全球 ESS 出货量达到 与前一年相比,185GWh增加了 未来,随着新能源发电比例的提高和储能政策的支持,53%,ESS 电池市场将继续扩大。


当然,EV 随着全球电动汽车市场的快速发展,电池市场规模也在不断扩大,2023年 在每年锂电池总出货量中,电动汽车电池占据着 70% 上述出货份额,预计未来仍将保持较高的增长速度。


但是,从未来的发展情况来看,目前中国新能源汽车的渗透率已经超过 50%意味着在中国市场,EV 电池的发展空间相对有限。除非未来市场推动人形机器人和低空飞机,否则这些领域的电池将有新的要求,将和 EV 电池不一样。


由分化到互补


现在,电池技术的发展已达到一定阶段,ESS 电池与 EV 电池也有一些明显的差别。例如 EV 为了增加电动汽车的续航里程,降低充电频率,电池需要不断提高能量密度。例如,采用先进的硅基和锂金属阳极技术和全固态电池等新技术来提高能量密度。例如,特斯拉的长续航车型配备的高能密度电池可以使续航里程超过数百公里。


而 ESS 电池对能量密度的要求相对较低,更注重成本、耐久性和储存时间,如磷酸铁锂。(LFP)由于安全系数好,循环寿命长,原材料成本低,负极技术在 ESS 280Ah市场越来越受欢迎。 已成为 LFP 电池在电网规模应用中的新标准,并且有更大的空间,比如 560Ah 发展趋势,可以满足长期稳定的储能系统供电需求。


充放电速度方面,EV 为了缩短充电时间,提高使用方便性,电池需要采用大功率充电技术,优化电池结构等快速充电能力。,这样电动汽车就可以在短时间内充入大量的电能,比如比亚迪汉。 EV 国家电网上可实现安全变压快充技术大于国家电网 100KW 峰值充电功率。


ESS 电池对充放电速度的要求比较低,更注重在不同条件下稳定充放电。然而,随着分布式储能等应用场景的发展, ESS 电池的快速充放电能力也有一定的要求,但总体上仍然低于 EV 电池。


成本控制或两者差异较大,EV 由于对能量密度和充放电性能的要求较高,电池需要使用镍钴锰酸锂锰酸锂锰酸锂等高性能材料和复杂的制造工艺。(NMC)、镍钴铝酸锂(NCA)高成本材料和先进的电极制造工艺,使生产成本更高。


而 ESS 电池更注重成本控制。降低成本的有价值的方法之一是增加电池的容量和尺寸。这减少了系统组件的总数和数量 BOM 成本,简化组装与集成,减轻组装与集成 BMS 压力。还有 ESS 大部分选用磷酸铁锂,其中一个原因就是成本低。


有趣的是,虽然这两种电池现在都有自己的重点。然而,在一些领域,两种电池有互补的趋势。例如, V2G 在技术应用中,电动汽车的电池可以在闲置时将电能反馈给电网,起到调节电网负荷的作用。这就需要 EV 电池与 ESS 电池相互配合,共同实现电网削峰填谷。


分布式能源系统包括太阳能、风能等可再生能源 ESS 电池可以用来储存可再生资源产生的多余电能。如果可再生能源发电不足,当电动汽车在系统中充电时,ESS 电池可作为补充电源。 EV 电池充电,提高能源利用效率和供电可靠性,实现分布式能源的合理配置和高效利用。


在微网中,ESS 电池和 EV 还可配合电池,ESS 作为主要的储能设备,电池负责平衡微网中的电能供需; EV 在必要时,电池可作为辅助储能资源,提高微网的稳定性和可靠性,提高微网应对突发情况和负载变化的能力。


总结


ESS 电池用于电网储能等场景,以调节电网负荷等,EV 电池为电动汽车增加了动力。起初,由于技术、市场需求和成本等因素,两者之间的分化界限并不明显。随着发展,两者在性能和成本上基于不同的应用需求有了严重的分化,但现在 V2G 技术应用、分布式能源系统、微电网等领域再次呈现出互补的趋势,共同帮助能源利用与电网平稳等相关方面的发展。


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