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隨著比亞迪、寧德時(shí)代等巨頭的崛起，近年來中國新能源汽車和動力電池產(chǎn)業(yè)一路高歌猛進(jìn)，引領(lǐng)全球新一輪能源革命。但與此同時(shí)，產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的高能耗和環(huán)保等問題也比較突出，亟待改善。

全球?qū)τ诘吞?、環(huán)保、節(jié)能等方面的關(guān)注度持續(xù)升溫。在“雙碳”目標(biāo)愿景下，鋰電池生產(chǎn)企業(yè)如何在保證高質(zhì)量生產(chǎn)制造的同時(shí)，減少能耗與碳排放，同時(shí)帶來較高的經(jīng)濟(jì)效益，成為企業(yè)發(fā)展的首要目標(biāo)之一。

今年6月，歐洲議會通過了歐盟《新電池法》。根據(jù)該法規(guī)，自 2024年開始，未來新的電動汽車(EV)電池、LMT 電池和容量大于2kWh 的工業(yè)電池，必須具備碳足跡聲明和標(biāo)簽，以及數(shù)字電池護(hù)照才能進(jìn)入歐盟市場。這意味著，節(jié)能低碳已經(jīng)成為電池企業(yè)必須要修煉的核心技能之一。

01

更低碳化的生產(chǎn)方式

從某種程度上來說，現(xiàn)在電池生產(chǎn)企業(yè)的工藝基本相同，大部分工段(如涂布烘干、真空烘烤)或設(shè)備(如轉(zhuǎn)輪除濕機(jī))采用蒸汽為熱源;轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的各級表冷采用水冷機(jī)組制冷的冷凍水，以及NMP冷凝回收也需要大量冷凍水。無論是烘干、烘烤或是轉(zhuǎn)輪除濕及NMP的降溫冷凝，都有大量的余熱外排或者由冷凍水冷卻，造成大量能量的雙重浪費(fèi);此外在隧道式烘箱或除濕機(jī)中的蒸汽加熱過程中，凝結(jié)水的閃蒸氣基本外排，也造成能源的浪費(fèi)。

根據(jù)國際研究機(jī)構(gòu)麥肯錫公司的數(shù)據(jù)，在電動汽車的制造過程中，高達(dá)60%的二氧化碳排放來自電池制造過程。據(jù)業(yè)內(nèi)大致測算，電池生產(chǎn)平均碳排放在60公斤-120公斤每度電，平均是100公斤每度電。按此計(jì)算，全球2022年鋰電池產(chǎn)量680GWh，碳排放最高到8000萬噸，中國的動力電池碳排放超過5760萬噸。預(yù)計(jì)2025年全球動力電池出貨量會達(dá)到1730GWh，中國的動力電池有可能會達(dá)到1.5億噸的碳排放。

同時(shí)，隨著材料成本和能源價(jià)格的上漲，鋰電池制造企業(yè)生產(chǎn)成本趨高，多數(shù)企業(yè)能源成本占制造總成本的10%以上。能源成本主要包括天然氣及電力，大部分用來生產(chǎn)蒸汽及制冷，用于涂布烘干、真空烘烤、化成、高溫靜置、及除濕機(jī)轉(zhuǎn)輪的脫附再生等工序，以及室內(nèi)空氣環(huán)境凈化。因此，如何通過工藝革新和設(shè)備改造推動節(jié)能增效、實(shí)現(xiàn)低碳排放，已經(jīng)成為電池企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

當(dāng)下，包括寧德時(shí)代、比亞迪、億緯鋰能、欣旺達(dá)、蜂巢能源、遠(yuǎn)景動力、孚能科技、國軒高科、瑞浦蘭鈞等業(yè)內(nèi)主流電池廠商都在積極探索低碳化、零碳化生產(chǎn)方式。除了采用清潔的能源、低碳化的材料，如果能有技術(shù)手段不改變現(xiàn)在穩(wěn)定的工藝，只針對工藝中廢熱進(jìn)行高效回收利用，同時(shí)對用冷系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)的節(jié)能改造，將能源成本降低，是業(yè)內(nèi)最為期盼的。

“博一新能源與國內(nèi)數(shù)十家企業(yè)就再生能源應(yīng)用、綠能覆蓋等開展合作，并為國內(nèi)260多家高耗能企業(yè)提供免費(fèi)工業(yè)節(jié)能診斷服務(wù)。”博一新能源負(fù)責(zé)人向電池中國表示，自2019年開始，該公司一直是國家工信部節(jié)能診斷服務(wù)商，博一節(jié)能系統(tǒng)技術(shù)及裝備入選國家工信部《工業(yè)節(jié)能技術(shù)推薦目錄》。

據(jù)了解，成立于2017年的博一新能源，一直以“變廢為寶、梯級用能、循環(huán)用能”為節(jié)能原則，致力于工業(yè)和建筑節(jié)能。公司基于國際知名熱控專家趙耀華教授的超級導(dǎo)熱材料—微熱管陣列為“根技術(shù)”，結(jié)合微納尺度強(qiáng)化換熱技術(shù)以及傳熱傳質(zhì)系統(tǒng)理論，研發(fā)出了一系列具有國際領(lǐng)先水平的高效換熱及高效熱控技術(shù)與產(chǎn)品。

通過綜合運(yùn)用微熱管陣列的高效余熱、余冷利用等技術(shù)，博一新能源開發(fā)了應(yīng)用于不同工業(yè)場景下的節(jié)能設(shè)備、節(jié)能系統(tǒng)及智能化運(yùn)行管理系統(tǒng)，構(gòu)建精細(xì)化的能源綜合管理平臺。目前，公司的主要產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域涉及：高效功能性熱導(dǎo)材料、智慧清潔能源的多能互補(bǔ)供能(冷、熱、電)三聯(lián)供技術(shù)、工業(yè)節(jié)能與余能(余熱、余冷)綜合利用技術(shù)、動力鋰電池包技術(shù)等。

02

國際領(lǐng)先的微熱管陣列技術(shù)

“公司的產(chǎn)品是基于趙耀華教授自主研發(fā)的國際專利超級導(dǎo)熱材料—微熱管陣列，該技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平，具有廣泛的市場需求和工業(yè)化應(yīng)用前景。”博一新能源負(fù)責(zé)人表示。

據(jù)了解，微熱管陣列承壓能力強(qiáng)、接觸熱阻小、均溫性好、可加工性強(qiáng)、輕量、超薄，其熱傳導(dǎo)率是同樣金屬材質(zhì)的5000倍以上，是石墨烯的200倍。微熱管陣列材料可以大量使用于各種熱問題，具有目前常規(guī)熱管不可比擬的優(yōu)良特性;基于微熱管陣列材料的高效換熱系統(tǒng)，可極大提高能源的利用效率。

截至目前，博一新能源已經(jīng)實(shí)施了多個領(lǐng)域的工業(yè)節(jié)能改造項(xiàng)目;近年來蓬勃發(fā)展的新能源，是博一新能源重點(diǎn)開拓的領(lǐng)域之一。博一新能源負(fù)責(zé)人向電池中國介紹，安徽利維能動力電池公司生產(chǎn)過程的整個余熱回收節(jié)能改造、制冷系統(tǒng)科學(xué)合理的匹配及協(xié)同，是微熱管陣列換熱系統(tǒng)高效用能體系在鋰電池生產(chǎn)過程應(yīng)用的樣板項(xiàng)目，也是鋰電池企業(yè)首個系統(tǒng)節(jié)能應(yīng)用的項(xiàng)目。一年半的運(yùn)行數(shù)據(jù)表明，該節(jié)能系統(tǒng)每年可為利維能公司節(jié)約25%的蒸汽和20%的制冷電費(fèi)。

03

博一新能源針對電池廠的兩類節(jié)能措施

第一類措施：高效余熱回收，其中包括對轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)再生外排風(fēng)(溫度在50–60℃)余熱進(jìn)行高效回收，用于預(yù)熱轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的再生風(fēng)進(jìn)風(fēng)，有效地降低了除濕機(jī)轉(zhuǎn)輪脫附再生過程使用的蒸汽消耗量;冷凝水及其閃蒸汽近100%的余熱無壓差回收利用;涂布烘干排氣余熱回收用于預(yù)熱涂布機(jī)循環(huán)新風(fēng)，博一換熱效率達(dá)到85%以上(遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)器45%-65%換熱效率)。

目前鍋爐排煙的余熱回收大多用于預(yù)熱鍋爐補(bǔ)水，這實(shí)際是一種浪費(fèi)(冷凝回水溫度已足夠高)。博一新能源對鍋爐排煙余熱進(jìn)行回收用于助燃風(fēng)的預(yù)熱，可使鍋爐節(jié)省約10%的天燃?xì)?對于導(dǎo)熱油鍋爐，其高溫排煙余熱回收利用于助燃風(fēng)的預(yù)熱，鍋爐可節(jié)省15%的天燃?xì)狻?br />
第二類措施：制冷節(jié)能。通過對自然冷能的高效利用，實(shí)現(xiàn)冷源系統(tǒng)季節(jié)性的大幅節(jié)電;利用高效換熱技術(shù)，實(shí)現(xiàn)表冷器的高效換熱、NMP的高效冷凝，大幅節(jié)省制冷能耗;利用博一獨(dú)有的高效谷電蓄冷技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力的移峰填谷。根據(jù)目前已改造運(yùn)行案例，制冷用電折算成平均效益約為每年150萬元/GWh。

“利維能節(jié)能系統(tǒng)投入使用后，提高了公司能源使用的效率，減少了公司天然氣和電力的消耗，可為公司每年節(jié)省能耗費(fèi)用約 1200 萬元。”博一新能源負(fù)責(zé)人表示。

在碳中和的時(shí)代潮流中，博一新能源以打造世界一流節(jié)能企業(yè)為目標(biāo)，積極踐行“碳達(dá)峰”“碳中和”的國家戰(zhàn)略，大力推進(jìn)國家重點(diǎn)行業(yè)和重要領(lǐng)域節(jié)能體系建設(shè)，致力于成為產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的節(jié)能專家，積極爭當(dāng)全球新型節(jié)能儲能領(lǐng)域企業(yè)領(lǐng)跑者。

原標(biāo)題：博一新能源微熱管陣列技術(shù)，開啟電池節(jié)能制造新時(shí)代