智慧储能解决方案（40页 PPT）

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宁德时代 - 储能助力双碳目 标 创 · 智能电动时 代 Create the era of intelligent electrification 2022//30 01 企业概况 02 储能发展趋势 03 技术创新 04 储能解决方案 05 储能典型案例 目 录 企业概况 主营业务 为绿色交通网提供动力电池系统与服务 为清洁能源存储提供解决方案与服 务 宁德时代新能源科技股份有限公司 福建宁德 公司总部 宁德时代 公司简称 300750 股票代码 2011 年 成立时间 储能系统 储能电站 电池包 模组 电柜 电芯 4 SNE Research ： 动力电池系统使用量 连续四年全球第一 与国家电网旗下国网 综合能源服务集团成 立 2 家储能合资公司 2020 参与中国规模最大的电 网侧站房式电池储能电 站⸺晋江百兆瓦时级 储能电站的建设，实现 十三五重点研发计划项 目的落地应用 成立 21C 创新实验室 在深交所上市 与东风汽 车、广汽集 团分别成立 合资公司 溧阳生产基 地投产 2018 参与当时中国 最大的电源侧 集中式电化学 储能电站⸺ 鲁能海西百兆 瓦时级储能电 站的建设 与吉利汽车、 一汽集团分别 成立合资公司 2019 设立国家工 程研究中心 SNE Research ： 动力电池系统使 用量全球第一 在法、美、 加、 日设立 全资子公司 与上汽集团 成立合 资公司 2017 创始团队二 次创业，创 立宁德时代 2011 2012 收购邦普， 布局回收 2015 2016 参与当时全 球规模最大 的风光储输 示 范 工 程 ⸺ 张北 储能项目 与德国 宝马集 团战略 合作 宜宾生产基地投 产； 在上海布局创新中 心、未来能源研究 院和临港基地 2021 1999 创始团队 创办 ATL ，将 其打造 为消费类 锂离子电 池全球龙 头企业 西宁基地 建成 2013 与中科院物理所成 立联合实验室； 与上海交大共建未 来技术学院 在德国 设立全 资子公 司 2014 为全球最大客车 厂宇通开发客车 动力电池 宁德时代新能源院士专 家工作站正式揭牌 发展历程 5 九大生产基地 中国：福建宁德、青海西宁、江苏溧阳、四川宜宾、 广东肇庆、上海临港、福建厦门、江西宜春 德国：埃尔福特 四大研发中心 中国：福建宁德、江苏溧阳、上海 德国研发中心 全球 布局 总部 福建宁德 6 3,379 3,454 2,913 2,110 2,484 重视研发投入 研发费用 ( 亿元 ) * 数 据来 源 ：宁 德 时代 20 21 年 半年 度 报告 35.7 29.9 27.9 19.9 134 名博士 1,524 名硕士 7,878 名 研发技术人员 50+ 国内外标准 2018 年 2019 年 2020 年 2020 年 H1 研发实力 专利数量快速增加 福建省锂离子电池 企业重点实验室 电化学储能技术 国家工程研究中心 CATL 研发布局 测试中心 CNAS 认 证 主导和参与制修订 21C 创新实验室 2021 年 H1 2018 年 2019 年 2020 年 3,317 3,850 1,656 7 储能市场 储能全球出货量约 3.4GWh （ 340 万度 电） 覆盖 美国、中国、英国、德国、澳大利亚和韩国等储能主要市 场，为当地提供清洁能源消纳、电网辅助服务、削峰填谷等储能服务 助力全球新能源转型和电动化发展 晋江百兆瓦时级储能电站 江苏淮安水泥厂储能电站 国家风光储输示范工程储能电站 海西州多能互补示范项目储能电站 美国南加州新能源储能电站 * 数 据来 源 :SNE Research 20 19 -2 02 0 年 储能出 货 量 英国门迪电池储能项目 张家港水泥厂储能电站 江苏镇江新坝电站 淮安官塘储能项目 8 储能发展趋势 碳中和背景下低碳电力结构演变 • 截至 7 月底，全国非化石能源发电装机容量 10.3 亿千瓦， 相 当于 40 多个三峡电站的装机容量，占全国发电总装机容量 的 45.5% 。我国清洁低碳化进程不断加快，水电、风电、 光 伏、在建核电装机规模等多项指标保持世界第一。 10 *Internal 内部 新能源发电对电网的挑战 随着以新能源为主体的新型电力系统的建设，新能源在电力系统中渗透率提高，风电、光伏等新能源波动 性、间隔性和随机性的特征，给电力系统的安全稳定运行带来巨大挑战 在以新能源为主体的新型电力系统，高比例新能源接入需配套相应规模的储能，以解决风电、光伏出力不稳定 的难题 系统调峰能力要求更 高 跟踪发电计划处理困 难 电网频率稳定性变 差 11 12 储能主要功能 发电、输配 电侧储能 用户侧储能 改善电能质量 消纳新能源 调峰、调频 平滑功率输出 紧急备电 需求响应、削峰填谷 电力结构中储能的贡献 发 电 侧 输 、 配 电 侧 用 电 侧 分布式可再 生能源发电 新能源发电储能 用户侧 储能 输配电储能 政策引导，储能时代全面开启 2019 年开始， 19 省发文鼓励或强制要求配置储能 ， 10 省明确配比或补贴金额 3 新 疆 补偿标准 0.55 元 /kWh 鼓励 发电侧储能设施建设 8 贵 州 2021 年消纳受限区域光伏需配 备 10% 储能 2 陕 西 西 安 自投运次月按实际充电量给予 0.1 元 /kWh 补贴 7 内 蒙 优先支持光伏 + 储能项目建设 配置 5% 储能 4 湖 南 新增光伏按照装机容量 10% 配置储能 9 河 北 支持风电光伏按 10% 配置储 能 5 山 西 建议新增光伏发电项目配备 15%-20% 储能 10 湖 北 优先支持风储一体化，风电 不低于 10% 配储能 1 青 海 配置 10% 容量储能， 给 予 0.1 元 /kWh 运营补 贴 6 山 东 新增光伏按照装机容量不 低于 10% 配置储能 南海诸岛 储能技术分类 锂电池响应快，能量密度高，布置快速灵活，随着锂离子电池技术日益成熟，成本下降，锂 离子电池被认为储能最佳选择。 全球储能市场装机累计规模（ 2000~2020 年） 截至 2020 年底全球已投储能累计装机规模 ~191GWh ，其中抽水蓄能累计装机规模最大占比 90.3% 电化学储能累计装机规模占比 7.5% ，其中锂离子电池储能占电化学储能比例最大占比 92% 钠硫电池 , 3.6% 铅酸电池 , 3.5% 液流电池 , 0.7% 超级电容 , 0.1% 其它 , 0.2% 压缩空气储能 , 0.20% 熔融盐储 , 1.80% 飞轮储能 , 0.20% 锂离子电池 92% 电化学储能 7.51% 抽水蓄能 , 90.30% 数据来源： CNESA 14 技术创新 前 沿 布 局 布局多种前沿 技术路线 CATL 除了保持现有 LFP/NCM 池技术路线外，同时布局固态电 池、钠离子电池等多种前沿技 术。其中，钠离子技术已于 2021 年 7 月份正式发布。 智控 温 无惧寒暑 温度自动调节 智能热管理系统有效避免由于电 芯串联产生的木桶效应，最大程 度保证各电芯衰减一致，保障集 装箱内电芯温差＜ 5℃, 提升电 池系统放电能力；采用的一体化 液冷机组自适应调整运行状态， 辅助损耗降低 30% 。 智 管 理 24 小时 全方位守护 BMS 掌控电池健康状态，提前识 别不健康电芯；智能内短路检 测，预警电池火灾隐患，降低相 关火灾概率 90% 以上；在线预 警 系统监测，保证全生命周期产品 运行安全。 真 安 全 航天级 安全可靠性 从原材料筛选与设计入手，辅以 多级防护结构、自动化制造工 艺、全方位测试验证、 24 小时 监 控、大数据预警，确保在真实场 景的安全可靠。 长 寿 命 寿命最多可达 12000 次或 25 年 宁德时代对电池阴极、阳极、电 解液、极片等关键部件进行改 造，减缓电池容量衰减，延长电 池寿命，降低全生命周期 LCOS 。 高 比 能 体积能量密度 超过 350Wh/L 先进的高能量密度材料，独创 CTP 无模组技术，集装箱系统占 地面积能量密度突破 250kWh/ ㎡。 立足安全，不断创新 ) 3.7 230 800 抗过充性能差；寿命性能差，成本高 3.2 170 4,000-12,000 LFP 材料分解温度： 800℃ ；安全性高，性价比高 3.7 200 1,000-6,000 NCM 材料分解温度： 200℃ ；系统安全防护需加强 3.68 260 1,000-2,000 热稳定性好，循环性能差，寿命提升困难 3.9 130 1,500 能量密度和安全性能不如 LFP ；高温性能差；成本低 2.2 80 15,000 电压平台低；集成较复杂；成本高 锂电池技术路线 宁德时代选用安全性最高，性能更好的磷酸铁锂电池 备注 能量密度（ Wh/kg 原材料供应波动 循环寿命 材料类型 电压 （ V ） 安全性 NCM LMO NCA LCO LTO LFP 17 NCM ： Oxygen released 6.6℃/s Max temperature rising rate 18 153.9 ℃/s Max temperature rising rate NCM 层状结构 层状结构易坍塌不稳定，高温释 O2 thermal runaway ： 200℃ 真安全 - 材料选择 NCM vs. LFP LFP 橄榄石结构 橄榄石结构稳定 thermal runaway ： 800℃ Ion ic Intensity/A 不起火，不爆炸 通过多方认证（ IEC 、 GB/T 、 UL 等 ) 真安全 - 电芯单体测 试 过充 过放 热失控 短路 挤压 19 F1 F2 K3 F8 主控箱 F1 K2 隔离开关 K1 R1 F1 F2 一 K3 主控箱 F1 K2 汇流柜 FUSE3 FUSE2 继电器 FUSE1 l 关键设计 • 电箱、电柜、系统三级分段防护设计 ——熔断曲线校核，保证分断时序 • 高压接口采用快插、防呆设计 ——防止调试发生短路 • 电箱配置维护开关 —— 危险发生时可断开回路，降低安装调 试风险 • 定制开发 250kA 的 FUSE —— 支持更多电柜安全并联 多重电气安全隔离设计，短路快速分断及灭弧保护 真安全 - 系统多级防 护 K1 R1 ● ● 电柜 n 电箱 8 电箱 8 电箱 1 电箱 1 电柜 1 F2-n F1-n F2-2 F1-1 QS1 QS2 QS2 F8 20 - - i 控制流 信 息流 防爆泄压 主动排风 泄爆设计 消防联动 初期火灾：气溶胶 长期降温：喷淋 真安全 - 消防安全 提前预警，防消结合， 保证产品运行安全 多重探测 烟感 温感 高压主动断开 单簇断开 系统断开 独立消防控制 单独系统控制，独立供电 21 项目文件名称 BMS 热失控信号 可燃气体 浓度 长寿命 - 零衰减技术 , LFP cell 1C/1C cycle @ 25℃ 温 差 对 寿 命 影 响 100.00% 95.00% 90.00% 85.00% 80.00% 75.00% 70.00% 65.00% 60.00% 55.00% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 温差 3℃ 温差 5℃ 温差 10℃ 液 冷 系 统 示 意 图 32.3℃ 智控温 - 液冷系 统 34.9℃ CTP Pack Pack 采用高成组的 CTP 方案，有效提高集装箱 / 电柜的能量密度 水冷机组、主控箱模块化设计，结构紧凑， 占用空间小， 减少基建成 本 高比能 -CTP 成组技 术 Traditional BESS Ener C 24 完整的测试数据 • 算法开发测试数据 • 容量衰减数据 详细的设计数据 • 粉料相关数据 • 工艺规格数据 丰富的 FA 数据 • 故障记录信息 10 余万条 • 完整 FTA 海量的电池使用数据 • 监控 100 余万电池包 • 覆盖 100 余家客户 电池数据库 智管理 - 智能电池管理系 统 25 前沿布局 - 钠离子电池 高能量密度 高充电倍率 良好低温性能 90% @ -20℃ 160 Wh/kg 15min 80% 26 整车使用 整车报废 电池设计 车电分离 健康电池 梯次利用 金属原料 再生处理 前沿布局 - 回收利用 依托子公司广东邦普，宁德时代将与客户携手打造电池生产→使用→梯次利用→回收与资源再生闭环。 一站式电池回收方案 邦普循环，回收先锋 12 万吨 废电池处理能力 99.3% 镍钴锰金属回收率 51% 废旧电池回收国内占 比 6 大 全球基地，产业链合 作 182 项 标准制修订 371 件 专利发 明 * 数据来源：邦普循环 2020 年企业画 册 退役电池 状态不佳电池 27 储能解决方案 CATL 产品全面布局 电动汽车 储能 其他应用 CATL 储能产品架构 预制舱储能系统 电池组（模块） 电池簇 电芯 29 预防为主的消防策略 ， 采用独立消防系统 电池簇内部电芯温差＜ 3℃ , 寿命提升 33%; 持在板运输 ，降低现场安装费用及调试时间 调峰调频、消峰填谷、 延缓增容 高 安 全 口 长 寿 命 高 集 成 | 测试与认证 IEC 62619 IEC 62477-1 UL 9540A UL 1973 GB/T36276-2018 电芯容量 标称电压 标称电量 IP Level 电柜重量 尺寸（长 * 宽 * 高 mm) 280Ah 1331.2V 372.kWh IP20 3100kg 924*1185*2329 电箱类型 1P52S*8 选用热稳定性高的磷酸鉄锂电芯 IP55 防 护 等级 ，满足户外应用 C5 防腐， 20 年可 靠性 模块化设计 ， 兼容 1 0 0 0 V/ 1 5 0 0 V 系统 模块化高能量密度设计 ，节省占地面 50% 支 可搭载宁德时代先进电池， 电芯最长循 环 寿命达 12000Cycle; 一体化变频液冷系统， 室 内 液 冷 电 柜 EnerOne 户 外 液 冷 电 柜 电箱类型 1P52S*8 电芯容量 280Ah 标称电压 1331.2V 标称电量 372.kWh IP