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新能源发展的最后1公里——新型储能技术
在2060年前实现碳中和的背景下,光伏、风电等新能源必将处于快速发展期,而风电、光伏等新能源天然具有随机性、间歇性和波动性,且对电力系统的调节能力提出了更高要求。在未来,作为光伏、风电等新能源重要支撑环节的新储能产业有望开启更大市场空间。


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新型储能为什么重要

风电、光伏虽然是未来大力发展的新型能源,但在不少地方还是出现严重的“弃光、弃风”现象,此时电力的合理储存便是关键,既可以避免能源的不必要浪费,又可以实现对电力系统的稳定调配。


虽然我国的新能源发电近年来取得了较快的发展,但是截至2021年,我国新能源发电占比却只有11%左右。所以,为了进一步提高新能源发电的占比,与之配套的储能技术便是重中之重了。


只有当新型储能系统的成本越来越低、部署越来越灵活的时候,新能源发电才算真正意义上的普及。



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新型储能产业链分析

新型储能所包括的技术类型众多,具体来讲包括但不限于以下几类:压缩空气储能、重力储能、液流电池储能、锂/钠离子电池储能、氢储能等。


由于锂离子电池发展相对较为成熟,本文主要针对锂离子电池的储能技术进行分析。和锂离子电池技术路线相近的钠离子电池,具有理论成本低、特性与锂离子电池相近、安全性好等优点,适合在对成本要求苛刻的应用场景下替代成本较高的锂离子电池。


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锂离子储能技术产业链

结合这几年新能源发展的主要技术路径,目前主要的化学储能方式主要是锂电池,锂电池的产业链主要由上游原材料,中游电芯模组厂商和下游应用领域组成。


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上游锂离子电池产业原材料主要包括基础原材料(包括锂矿、镍矿、钴矿、锰矿、铁矿等金属资源以及石墨矿、硅、磷酸盐等非金属原材料),当然也包括基于基础原材料生产出来的电池原材料(主要包括正极、负极、隔膜以及电解液等,被称为锂电的“四大原材料”)。


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中游锂离子电池产业为电芯模组厂商,使用上游电池材料厂商提供的正负极材料、电解液和隔膜生产出不同规格、不同容量的锂离子电芯产品,然后根据终端客户要求选择不同的锂离子电芯、模组和电池管理系统方案。


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下游锂离子电池产业主要应用于动力领域(电动工具、电动自行车和新能源汽车等)、消费电子产品(手机、笔记本电脑等电子数码产品)和储能领域等。


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锂离子电池产业链

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锂离子行业新型储能产品类型

储能制造企业主要是以生产发电侧产品、控制逆变类产品、储能类产品、新能源负载类产品、新型电芯&关键材料等储能相关产品。具体产品系列包括光伏组件、便携式交直流电源、离网户用储能、光储一体机、分布式储能、并离网户外储能柜、集装箱式大型储能、通讯一体化电源、离网光伏逆变器、分布式工商业光伏逆变器、电采暖等系列产品,部分如下图所示:

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新型储能产品系列

锂离子储能产品外购的原材料主要有电芯、箱体、线束、PCB、元器件等。主要生产工艺有SMT,线束的加工、产品的组装和测试等工艺。然后通过电芯来料的检验,电芯的分选,电芯的堆叠,电芯的捆扎,组装成对应的模组。再通过模组的焊接,线束的安装,箱体的装配,形成电箱产品。


整个过程的核心涉及供应链的管理,生产过程的控制。有些是通过项目化的定制进行项目的交付,如基于项目进行电芯的采购和加工组装成模组,再把模组做成PACK包,组装成电池箱。再加上电控柜、配电箱、电控软件系统,最终组装成储能系统,最后交付给客户。



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新型储能制造行业数字化转型需求

储能产品的生产工艺控制和产品质量是关键。制造过程主要以过程质量控制为主线,对生产过程管理流程进行系统梳理,强化装配生产过程数据的收集、分析、应用和追溯。


用数字化工具将产品工艺、质量要求在各个作业节点固化,实现精益化生产(高效、高质量、低成本)。通过数字化的方式构建高效的研发管理、供应链管理、生产管理、物料管理、条码管理、质量管理和设备管理等过程,实现产品制造过程信息透明,生产资源高效率协同和生产质量的高稳定性。


数字化转型主要包含以下几类需求:


计划的高效协同化

通过PLM(研发计划)、ERP(财务/供应链计划)、MES(制造计划)、WMS(物流计划)等系统/模块的业务流程与数据打通,精细化排程作业计划及作业任务,实现工厂级MES系统与产线级设备的无缝链接,提升作业效率及准确率。

生产现场实时透明化

通过实时的数据采集,及时了解车间的生产情况以及质量状况,将生产计划的执行及时反馈给ERP,同时将所需的的数据进行清洗、计算后形成实时数据看板,实现生产过程透明化,打开生产过程的黑箱。

质量全过程追溯

通过计划执行、工艺文件管理、物料管理、条码管理、质量管理、设备管理、看板管理等功能模块。在一体化数字平台的支持下,建立完整的生产数据档案,形成全面的正反向追溯体系。实现工单执行的可靠、工艺参数监控、物料防错防呆、质量管控及时、生产过程预警及生产异常管理等各项功能,使整个生产过程可数字化追溯、可流程化管理,提高生产效率和产品质量。

制造资源的管理

建立生产资源(设备、工装)库,完善设备管理资源、实现设备和工装的生命周期管理,对设备和工装等生产资源按保养维护计划自动下达维护任务,确保资源可用性。通过设备数据采集,实现使用寿命自动统计,寿命到期预警提示,实现主动预见性维护,减小计划外停机带来的不利影响,提升设备OEE等数据指标。

数据的可视化展示

建设智能大屏,一张图可视化管理整个工厂。建设现场生产计划看板、生产进度看板、质量看板、设备状态看板、物资看板等模块,以直观数据推送的方式实现生产过程的可视化的公开和透明管理。

储能行业数字化的目标是实现生产过程管理及物流的高效管理,以及和上下游系统和设备的高度集成。



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星空助力新型储能行业提升交付力

支撑储能行业未来运营的低成本、生产的高效率、产品的高质量,提升储能行业的交付力是关键。


金蝶云·星空针对储能行业特性和发展趋势,提供PLM+ERP+MES的一体化解决方案,帮助储能行业构建从研发、设计、采购、制造、营销、服务、维护、保养的产品或者项目的全生命周期管理,构筑更好的企业转型“五力”,助力企业逐步实现由生产型制造向服务型制造的蝶变。


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五力模型中,新型储能制造业的“交付力”建设,需从做好企业的计划源头开始,提高计划的准确率和达成率,实现计划和产能的高度匹配,同时加强生产管理的精细化管控,在现场管理过程中进行全方位的数字化改造。


只有对企业的生产计划、生产管理、物流供应、过程质量、生产资源与设备进行彻底的数字化建设,才能实现企业的短交期、低成本、高效率、高质量的产品“交付力”,实现企业提高企业竞争力的目标。


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金蝶云·星空制造运营管控方案

金蝶云·星空提供基于有限产能约束的排产,优化资源分配,可视化排产与负荷分析,可实现业务和生产的精准调度。提供各类数据采集工具,及时获取生产过程中进度、质量和工时数据,可实现进度、质量与成本监控,助力企业打造透明工厂。


星空一体化数字化平台深度融合IT与OT技术,打通信息系统与底层设备之间的通路,实现了互联互通,可提升提升企业资源的利用率。


基于金蝶云·星空PLM+ERP+MES的一体化平台,可帮助储能企业实现人、机、料、法、环、测等生产要素的连接及数据采集,实现数据共享,流程贯通,构建研、产、销,人、财、物的高效协同的敏捷制造体系。通过提质、增效、降本,通过数据的不断积累,持续赋能经营管理,可助力储能行业实现企业业务的持续优化。



05

文章小结

随着国家对新型储能支持的力度越来越大,相信不久的将来,储能行业整体发展会加快速度。而储能产品技术和整机产品的性能、质量要实现短交期、低成本、高质量的高标准,企业的“交付力”建设是关键。


相信随着我国传统储能向新型储能的转变和快速发展,企业生产运营过程中引入先进数字化生产和管理技术,未来通过数字化建设提升我国储能行业的基础能力和整体竞争力,打造更多的低碳、绿色、环保、可持续的新能源战略是完全可以实现的,这也是符合我国“3060”双碳政策提出的目标。储能行业未来也必将是新能源发展的重要支撑。


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