ESS电池与EV电池在分化中开始互补

电子发烧友网报道（文/黄山明）ESS（储能系统）电池是一种用于储存电能的电池系统，主要应用在电网储能、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、实现能源的削峰填谷等。
 
而EV（电动汽车）电池则是电动汽车使用的电池，主要为车辆提供动力，以满足日常出行需求，常见于家用轿车、公交车、物流车等各类电动车辆。而今，过去这两种相似的电池，如今却开始逐渐分化了，并在发展中开始互补。
 
走向分化的ESS与EV电池
 
20世纪70年代，彼时的ESS电池才刚刚发展，而EV电池已经发展了近百年。两款电池的区别并不算大，并且当时市场主流还在使用铅酸电池。
 
而早期的铅酸电池能量密度较低，在EV中的使用受到续航里程的严重限制，但因其成本较低、技术成熟，在一些对能量密度要求不高的ESS场景中仍有应用，使得两者在技术上没有明显的分化界限。
 
同时，在新能源发展的早期阶段，电动汽车和储能系统的市场规模都相对较小，市场对于ESS和EV电池的特定性能需求尚未充分显现。一方面，电动汽车的普及程度低，消费者对其续航里程和充电时间的要求不像现在这样苛刻。
 
另一方面，储能系统主要应用于一些小型的、对电池性能要求不高的场景，如偏远地区的小型储能电站或家庭储能等，市场对于大规模、高性能储能系统的需求尚未爆发，导致对ESS电池的性能要求与EV电池相近，没有形成分化的市场驱动力。
 
即便随着技术发展，锂电池开始逐渐成为主流，但在发展初期，其性能提升也较为缓慢。并且早期的锂电池由于生产工艺复杂、原材料供应有限等原因，成本居高不下，使得ESS和EV在使用锂电池时都需要考虑成本因素。
 
不过随着技术的进一步发展，储能与电动汽车开始对各自领域的电池有了不同的需求。比如要求ESS电池更注重成本、耐用性和存储时间，固定电池需要在价格上与传统的调峰和调频技术竞争，同时需要长达10000次充电循环的更长使用寿命，这是电动汽车电池的三倍。
 
而EV电池的则重点在于提高能量密度以增加续航里程和缩短充电时间。随着电动汽车市场的快速发展，对高能量密度、快速充电的电池需求不断增长。
 
另一方面，从市场角度来看，随着碳中和方针的确立，可以确定未来数十年储能市场都将繁荣发展。数据显示，2023年全球ESS出货量达到185GWh，较前一年增长了53%，未来随着新能源发电的占比提升和储能政策的支持，ESS电池市场将持续扩容。
 
当然，EV电池也爱随着全球电动汽车市场的快速发展，其市场规模也在不断扩大，2023 年锂电池总出货量中电动汽车电池占据了70%以上的出货份额，预计未来仍将保持较高的增长速度。
 
但从未来的发展情况来看，目前中国新能源车渗透率已经超过50%，意味着在中国市场，EV电池的发展空间相对而言将变得有限。除非未来人形机器人及低空飞行器市场带动，但这些领域的电池又会有新的要求，将与EV电池有所区别。
 
从分化到互补
 
如今，电池技术的发展已经达到了一定阶段，ESS电池与EV电池也有了一些明显的区别。例如EV电池为增加电动汽车续航里程、减少充电频率，需不断提高能量密度，如采用先进的硅基和锂金属阳极技术及全固态电池等新技术来提升能量密度，像特斯拉的长续航车型，其搭载的高能量密度电池可使续航里程超数百公里。
 
而ESS电池对能量密度要求相对较低，更关注成本、耐用性和存储时间，如磷酸铁锂（LFP）阴极技术因安全性能好、循环寿命长、原材料成本低，在ESS市场越来越受欢迎，280Ah已成为LFP电池在电网规模应用中的新标准，且有向更大容量如560Ah发展的趋势，可满足储能系统长时间稳定供电的需求。
 
充放电速度上，EV电池为了缩短充电时间，提高使用便利性，需具备快速充电能力，如采用高功率充电技术和优化电池结构等，使电动汽车在短时间内可充入大量电能，像比亚迪汉EV的安全升压快充技术，可在国家电网上实现大于100KW的峰值充电功率。
 
ESS电池对于充放电速度要求相对较低，更注重在不同工况下稳定地充放电，不过随着分布式储能等应用场景的发展，对ESS电池的快速充放电能力也有了一定的要求，但总体仍低于EV电池。
 
成本控制或是两者较大的区别，EV电池因对能量密度、充放电性能等要求高，需使用高性能材料和复杂制造工艺，如采用镍钴锰酸锂（NMC）、镍钴铝酸锂（NCA）等高成本材料及先进的电极制造工艺，导致生产成本较高。
 
而ESS电池更侧重成本控制，降低成本的一种有意义的方法是增加电池的容量和尺寸。这减少了系统组件的数量，降低了BOM成本，简化了组装和集成，并减轻了BMS的负担。并且ESS大多选择磷酸铁锂，原因之一便是成本较低。
 
有趣的是，尽管两款电池如今都有各自的侧重点。但在一些领域中，两款电池却有了互补的趋势。例如在V2G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，共同实现电网的削峰填谷。
 
在包含太阳能、风能等可再生能源的分布式能源系统中ESS电池可用于存储可再生能源产生的多余电能。当电动汽车在该系统内充电时，若可再生能源发电不足，ESS电池可以作为补充电源为EV电池充电，提高能源的利用效率和供电可靠性，实现分布式能源的优化配置和高效利用。
 
在微电网中，ESS电池和EV 电池也可以配合，ESS 电池作为主要的储能设备，负责平衡微电网内的电能供需；而EV电池则可以在必要时作为辅助储能资源，增强微电网的稳定性和可靠性，提高微电网应对突发情况和负荷变化的能力。
 
小结
 
ESS电池用于电网储能等场景以调节电网负荷等，EV电池为电动汽车提供动力，早期二者因技术、市场需求、成本等因素分化界限不明显，随着发展，二者基于不同应用需求在性能、成本等方面出现明显分化，不过如今在 V2G 技术应用、分布式能源系统、微电网等领域又呈现出互补趋势，共同助力能源利用与电网稳定等相关方面的发展。