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新能源發展的最后1公里——新型儲能技術
在2060年前實現碳中和的背景下,光伏、風電等新能源必將處于快速發展期,而風電、光伏等新能源天然具有隨機性、間歇性和波動性,且對電力系統的調節能力提出了更高要求。在未來,作為光伏、風電等新能源重要支撐環節的新儲能產業有望開啟更大市場空間。


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新型儲能為什么重要

風電、光伏雖然是未來大力發展的新型能源,但在不少地方還是出現嚴重的“棄光、棄風”現象,此時電力的合理儲存便是關鍵,既可以避免能源的不必要浪費,又可以實現對電力系統的穩定調配。


雖然我國的新能源發電近年來取得了較快的發展,但是截至2021年,我國新能源發電占比卻只有11%左右。所以,為了進一步提高新能源發電的占比,與之配套的儲能技術便是重中之重了。


只有當新型儲能系統的成本越來越低、部署越來越靈活的時候,新能源發電才算真正意義上的普及。



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新型儲能產業鏈分析

新型儲能所包括的技術類型眾多,具體來講包括但不限于以下幾類:壓縮空氣儲能、重力儲能、液流電池儲能、鋰/鈉離子電池儲能、氫儲能等。


由于鋰離子電池發展相對較為成熟,本文主要針對鋰離子電池的儲能技術進行分析。和鋰離子電池技術路線相近的鈉離子電池,具有理論成本低、特性與鋰離子電池相近、安全性好等優點,適合在對成本要求苛刻的應用場景下替代成本較高的鋰離子電池。


1

鋰離子儲能技術產業鏈

結合這幾年新能源發展的主要技術路徑,目前主要的化學儲能方式主要是鋰電池,鋰電池的產業鏈主要由上游原材料,中游電芯模組廠商和下游應用領域組成。


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上游鋰離子電池產業原材料主要包括基礎原材料(包括鋰礦、鎳礦、鈷礦、錳礦、鐵礦等金屬資源以及石墨礦、硅、磷酸鹽等非金屬原材料),當然也包括基于基礎原材料生產出來的電池原材料(主要包括正極、負極、隔膜以及電解液等,被稱為鋰電的“四大原材料”)。


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中游鋰離子電池產業為電芯模組廠商,使用上游電池材料廠商提供的正負極材料、電解液和隔膜生產出不同規格、不同容量的鋰離子電芯產品,然后根據終端客戶要求選擇不同的鋰離子電芯、模組和電池管理系統方案。


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下游鋰離子電池產業主要應用于動力領域(電動工具、電動自行車和新能源汽車等)、消費電子產品(手機、筆記本電腦等電子數碼產品)和儲能領域等。


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鋰離子電池產業鏈

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鋰離子行業新型儲能產品類型

儲能制造企業主要是以生產發電側產品、控制逆變類產品、儲能類產品、新能源負載類產品、新型電芯&關鍵材料等儲能相關產品。具體產品系列包括光伏組件、便攜式交直流電源、離網戶用儲能、光儲一體機、分布式儲能、并離網戶外儲能柜、集裝箱式大型儲能、通訊一體化電源、離網光伏逆變器、分布式工商業光伏逆變器、電采暖等系列產品,部分如下圖所示:

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新型儲能產品系列

鋰離子儲能產品外購的原材料主要有電芯、箱體、線束、PCB、元器件等。主要生產工藝有SMT,線束的加工、產品的組裝和測試等工藝。然后通過電芯來料的檢驗,電芯的分選,電芯的堆疊,電芯的捆扎,組裝成對應的模組。再通過模組的焊接,線束的安裝,箱體的裝配,形成電箱產品。


整個過程的核心涉及供應鏈的管理,生產過程的控制。有些是通過項目化的定制進行項目的交付,如基于項目進行電芯的采購和加工組裝成模組,再把模組做成PACK包,組裝成電池箱。再加上電控柜、配電箱、電控軟件系統,最終組裝成儲能系統,最后交付給客戶。



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新型儲能制造行業數字化轉型需求

儲能產品的生產工藝控制和產品質量是關鍵。制造過程主要以過程質量控制為主線,對生產過程管理流程進行系統梳理,強化裝配生產過程數據的收集、分析、應用和追溯。


用數字化工具將產品工藝、質量要求在各個作業節點固化,實現精益化生產(高效、高質量、低成本)。通過數字化的方式構建高效的研發管理、供應鏈管理、生產管理、物料管理、條碼管理、質量管理和設備管理等過程,實現產品制造過程信息透明,生產資源高效率協同和生產質量的高穩定性。


數字化轉型主要包含以下幾類需求:


計劃的高效協同化

通過PLM(研發計劃)、ERP(財務/供應鏈計劃)、MES(制造計劃)、WMS(物流計劃)等系統/模塊的業務流程與數據打通,精細化排程作業計劃及作業任務,實現工廠級MES系統與產線級設備的無縫鏈接,提升作業效率及準確率。

生產現場實時透明化

通過實時的數據采集,及時了解車間的生產情況以及質量狀況,將生產計劃的執行及時反饋給ERP,同時將所需的的數據進行清洗、計算后形成實時數據看板,實現生產過程透明化,打開生產過程的黑箱。

質量全過程追溯

通過計劃執行、工藝文件管理、物料管理、條碼管理、質量管理、設備管理、看板管理等功能模塊。在一體化數字平臺的支持下,建立完整的生產數據檔案,形成全面的正反向追溯體系。實現工單執行的可靠、工藝參數監控、物料防錯防呆、質量管控及時、生產過程預警及生產異常管理等各項功能,使整個生產過程可數字化追溯、可流程化管理,提高生產效率和產品質量。

制造資源的管理

建立生產資源(設備、工裝)庫,完善設備管理資源、實現設備和工裝的生命周期管理,對設備和工裝等生產資源按保養維護計劃自動下達維護任務,確保資源可用性。通過設備數據采集,實現使用壽命自動統計,壽命到期預警提示,實現主動預見性維護,減小計劃外停機帶來的不利影響,提升設備OEE等數據指標。

數據的可視化展示

建設智能大屏,一張圖可視化管理整個工廠。建設現場生產計劃看板、生產進度看板、質量看板、設備狀態看板、物資看板等模塊,以直觀數據推送的方式實現生產過程的可視化的公開和透明管理。

儲能行業數字化的目標是實現生產過程管理及物流的高效管理,以及和上下游系統和設備的高度集成。



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星空助力新型儲能行業提升交付力

支撐儲能行業未來運營的低成本、生產的高效率、產品的高質量,提升儲能行業的交付力是關鍵。


金蝶云·星空針對儲能行業特性和發展趨勢,提供PLM+ERP+MES的一體化解決方案,幫助儲能行業構建從研發、設計、采購、制造、營銷、服務、維護、保養的產品或者項目的全生命周期管理,構筑更好的企業轉型“五力”,助力企業逐步實現由生產型制造向服務型制造的蝶變。


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五力模型中,新型儲能制造業的“交付力”建設,需從做好企業的計劃源頭開始,提高計劃的準確率和達成率,實現計劃和產能的高度匹配,同時加強生產管理的精細化管控,在現場管理過程中進行全方位的數字化改造。


只有對企業的生產計劃、生產管理、物流供應、過程質量、生產資源與設備進行徹底的數字化建設,才能實現企業的短交期、低成本、高效率、高質量的產品“交付力”,實現企業提高企業競爭力的目標。


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金蝶云·星空制造運營管控方案

金蝶云·星空提供基于有限產能約束的排產,優化資源分配,可視化排產與負荷分析,可實現業務和生產的精準調度。提供各類數據采集工具,及時獲取生產過程中進度、質量和工時數據,可實現進度、質量與成本監控,助力企業打造透明工廠。


星空一體化數字化平臺深度融合IT與OT技術,打通信息系統與底層設備之間的通路,實現了互聯互通,可提升提升企業資源的利用率。


基于金蝶云·星空PLM+ERP+MES的一體化平臺,可幫助儲能企業實現人、機、料、法、環、測等生產要素的連接及數據采集,實現數據共享,流程貫通,構建研、產、銷,人、財、物的高效協同的敏捷制造體系。通過提質、增效、降本,通過數據的不斷積累,持續賦能經營管理,可助力儲能行業實現企業業務的持續優化。



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文章小結

隨著國家對新型儲能支持的力度越來越大,相信不久的將來,儲能行業整體發展會加快速度。而儲能產品技術和整機產品的性能、質量要實現短交期、低成本、高質量的高標準,企業的“交付力”建設是關鍵。


相信隨著我國傳統儲能向新型儲能的轉變和快速發展,企業生產運營過程中引入先進數字化生產和管理技術,未來通過數字化建設提升我國儲能行業的基礎能力和整體競爭力,打造更多的低碳、綠色、環保、可持續的新能源戰略是完全可以實現的,這也是符合我國“3060”雙碳政策提出的目標。儲能行業未來也必將是新能源發展的重要支撐。


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