10月30日,神舟十九号载人飞船在酒泉卫星发射中心成功发射,其上搭载的“黑科技”——主电源储能锂电池,亮瞎了一众吃瓜群众的双眼。
电源堪称飞船的“心脏”,包括为飞船在轨飞行提供电能的主电源,在关键阶段确保航天员安全的应急电源,为返回舱提供电能的返回着陆电源,为轨道舱和返回舱提供火工控制能源的火工品电源等,重要性不言而喻。
而神舟十九号载人飞船的主电源储能电池,沿袭了神舟十八号的设计,将镉镍电池升级成了容量更大、系统可靠性更高的锂离子电池,单组电池扩容超3成,飞船减重50公斤。
更重要的是,随着神舟十九号载人飞船开启飞行任务,我国空间站将首次迎来3舱3船共6个航天器皆采用储能锂电池供电的全新局面,为太空能源领域发展树立起一座新的里程碑。
神州飞船储能电池升级
从神舟一号到神舟十七号,我国太空飞船主电源储能电池配置的都是“镉镍蓄电池”,怎么从神舟十八号开始,突然改成锂离子电池了?
原因很简单,我国载人航天工程发展到空间站时代以后,神舟飞船在太空轨道驻留时间延长,动不动就是六个月,这引发了两大问题:
一是,空间站遮挡神舟飞船光照,导致其自主发电能力减弱。空间站舱体长达数十米,还有巨大的柔性太阳翼,严重遮挡了神舟载人飞船太阳翼的光照;
二是,空间站负责神舟飞船停靠期间的部分电力供应,但充放电状态不断切换,导致神舟飞船充放电不规律。
神舟十九号对接空间站(图)
于是,具有“记忆效应”的镉镍蓄电池遭了殃:在长期小负载情况下不断充放电时,电池耗电量一旦增加至满负荷,就可能出现供电能力不足的现象。
而锂离子电池相较镉镍蓄电池蓄电池,能量密度更高、循环寿命更长、充电时间更短,能为飞船提供更强大的电力支持,减少电池的更换频率,提高飞船的可靠性和使用寿命,并延长航天员执行太空任务的有效时间。
更重要的是,太空用锂离子电池解决了最为人诟病的安全问题。其采用全硬件充电控制方式,安全冗余采用三重冗余控制方式,每一种均可独立开展工作,且互为备份,相当于为电池的安全性上了“三重保险”,是当下国内安全性和可靠性最高的全硬件控制系统。
当然,锂离子电池在已成功在空间站、货运飞船等航天器上应用,也为其“上位”提供了不少助力。
“天舟七号”货运飞船(图)
笔者认为,新场景下必然催生新技术,锂离子电池顶替镉镍蓄电池,纯属我国载人航天工程发展的必然结果。
锂电池储能深入千行万业
2024年上半年,我国锂离子电池的产量和销量分别为460GWh和403GWh,均同比增长4成左右。
应用场景也不断细分,目前已经涵盖了从电动汽车、储能,到低空经济、太空、船舶的整个海陆空领域。可以说,有电动工具存在的地方,就有锂电池。
但不同赛道的锂电池市场需求和变化趋势差距较大,电动汽车行业的动力电池市场依旧是最大的锂电池出货市场,但随着欧美电动车市场降温,其增速大不如前。
2024年上半年,我国动力电池累计装车量同比增长近33.7%,而去年同期,这一数据高达109.8%,差的可不是一星半点。
零跑B10(图)
再看储能这个大规模、重资产的行业,受益于2024年锂价和电池产品价格持续下滑,其装机规模不降反升,宁德时代、亿纬锂能、瑞浦兰钧、海辰储能等各大储能电池大厂的出货量随之水涨船高。
宁德时代今年前三季度出货量超约75GWh,已超过去年全年的69GWh;亿纬锂能前三季度出货量35.73 GWh,同比增长115.57%,业务增长势头强劲。
而储能电池出货量大增的背后,是各大厂商的项目建设进度“芝麻开花,节节高”。
近日,储能项目并网消息层出不穷,由瑞浦兰钧支持的东方特钢30.09MW/60.18MWh用户侧储能电站项目正式并网,为钢铁行业的绿色能源转型提供了参考范本。
瑞浦兰钧支持的东方特钢30.09MW/60.18MWh用户侧储能电站项目(图)
立邦涂料有限公司125kW/256kWh储能项目、雅士利涂料有限公司250kW/512kWh、立邦新型材料(上海)有限公司210kW/430kWh储能项目相继成功并网,则有效地调整了立邦集团工厂的能源结构,实现了移峰填谷、需量控制,从而达成了降本增效的目标。
当然,除了电动汽车和储能,今年锂电池应用场景里,低空经济、船舶和太空三大领域也都非常引人关注。尤其是低空经济,中国民用航空局发布的数据显示,预计到2035年,我国低空经济的市场规模将有望达到3.5万亿元。
上天、入海、落地、蹿太空,不知不觉间,锂电池储能已经成为了我们生活里不可或缺的组成部分。
储能“百花齐放”
目前,新型储能技术种类众多,包括锂离子电池、钠离子电池、铅炭(酸)电池、液流电池、飞轮储能、压缩空气储能、二氧化碳储能、新型重力储能等。
但占据市场大头的仍是锂离子电池储能,2024年H1,我国已建成投运新型储能项目累计装机规模达4444万千瓦/9906万千瓦时,锂离子电池储能占比高达97.0%,其它新型储能技术力占比最高的压缩空气储能也才1.1%,连锂离子电池储能的零头都不到。
笔者认为,这一现象在未来很长一段时间内都不会有大的变化,但放眼更长远的未来,锂离子电池储能占比势必减少,甚至在某些应用场景内销声匿迹。
比如在高海拔的低温地区,低温性能优异的钠离子电池能表现得更好;在对安全要求较高的市中心等人群密集的区域,安全性正在逐渐成为最重要的考量;在动能转换频繁的地铁、动车站等场景,飞轮储能是最佳选项。
而除了储能领域,在电动汽车、低空经济、船舶、航天器等领域,也是这一趋势。最典型的就是固态电池,一旦商业化成功,可能会将锂电池在电动汽车高端市场的份额抢掠一空。
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