某新能源企業(yè)自2001年成立以來，始終致力于鋰電池生產(chǎn)制造與研發(fā)，當(dāng)前正全力聚焦儲能領(lǐng)域的深度拓展，在深耕儲能領(lǐng)域的十余年中，其產(chǎn)品憑借高能效、長循環(huán)和裝機(jī)項(xiàng)目零事故的卓越表現(xiàn)，贏得市場的廣泛認(rèn)可。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2023年該新能源企業(yè)在中國工商儲能系統(tǒng)出貨量中排名前三，同時在全球戶用儲能電池出貨量中也位列中國企業(yè)的前三名。如今，其項(xiàng)目實(shí)施足跡遍布全球超過50個國家和地區(qū)，所有歷年參與的儲能裝機(jī)項(xiàng)目均實(shí)現(xiàn)了安全運(yùn)行零事故的佳績。
某新能源企業(yè)智能綠色的零碳工廠整體規(guī)劃設(shè)計(jì)示意圖
2021年7月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，明確提出實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”與“碳中和”的目標(biāo)，以及構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。新型儲能作為支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，對推動能源綠色轉(zhuǎn)型、應(yīng)對極端事件、保障能源安全、促進(jìn)能源高質(zhì)量發(fā)展，以及支撐應(yīng)對氣候變化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，具有重要意義。
在此背景下，該新能源企業(yè)積極響應(yīng)國家政策導(dǎo)向，緊跟時代趨勢，依托自身在研發(fā)與制造領(lǐng)域的顯著優(yōu)勢，著手規(guī)劃并打造智能綠色的零碳工廠。2023年9月，該新能源企業(yè)與青島市政府正式簽署合作協(xié)議，標(biāo)志著其儲能電池零碳制造基地將落戶山東省青島市城陽區(qū)的儲能產(chǎn)業(yè)園。
該儲能電池零碳制造基地總投資額約130億元，整體規(guī)劃產(chǎn)能36GWh。其中，項(xiàng)目一期占地275畝，規(guī)劃建設(shè)產(chǎn)能12GWh。在建設(shè)過程中，要求嚴(yán)格遵循零碳工廠的高標(biāo)準(zhǔn)，確保該項(xiàng)目的環(huán)保性與可持續(xù)性。此外，該基地是青島市儲能產(chǎn)業(yè)首個引進(jìn)的百億級項(xiàng)目，將有效帶動青島新能源全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，著力培育和打造儲能產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略性集群。
鑒于電池生產(chǎn)過程中涉及多種原材料和零部件，需要實(shí)現(xiàn)精確的搬運(yùn)和配送、嚴(yán)格的質(zhì)量控制、靈活的生產(chǎn)調(diào)度、數(shù)據(jù)的實(shí)時監(jiān)控和分析，以及庫存管理的持續(xù)優(yōu)化，以確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。智能物流作為智能工廠的核心“脈絡(luò)”，對于智能工廠能否成功運(yùn)營至關(guān)重要。因此，該新企業(yè)與中機(jī)六院展開合作，運(yùn)用多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，成功將該基地的智能物流系統(tǒng)打造成為行業(yè)標(biāo)桿項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)快速、準(zhǔn)確的物料搬運(yùn)，從而助力生產(chǎn)效率提升。
該新能源儲能電池零碳制造基地采用高度集成的物流系統(tǒng)，全面融合了自動化立體倉庫、自動化生產(chǎn)線、先進(jìn)的分揀機(jī)器人、高效的管理軟件與自動控制系統(tǒng)，以及精確的自動檢測和充放電設(shè)備。這一綜合系統(tǒng)，旨在實(shí)現(xiàn)高溫環(huán)境下對電池生產(chǎn)過程的高精度控制，從而滿足電池從注液后裝盤到成品分揀的復(fù)雜生產(chǎn)工藝要求。
在項(xiàng)目的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，充分考慮了地塊的實(shí)際情況以及儲能電芯生產(chǎn)的特殊需求。為優(yōu)化物流流程和提高整體效率，將倉儲區(qū)域和生產(chǎn)車間集中在一個大的聯(lián)合廠房內(nèi)。這種布局方式顯著縮短了物料和產(chǎn)品的運(yùn)輸距離，提高了整體物流效率。
在生產(chǎn)線上，采用托盤流轉(zhuǎn)方式來搬運(yùn)電池，可確保生產(chǎn)流程的順暢進(jìn)行。同時，整條產(chǎn)線全程通過調(diào)度軟件系統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)自動化充放電模式。這一過程中，每個電池的信息都可被查詢和追溯，從而實(shí)現(xiàn)了整個產(chǎn)線的智能生產(chǎn)。
該儲能電池零碳制造基地深度融合多項(xiàng)先進(jìn)的物流技術(shù)，最終打造了一個全流程數(shù)字化、自動化、信息化的智能物流體系。該體系涵蓋當(dāng)前最先進(jìn)的倉儲物流設(shè)備，如原材料堆垛機(jī)自動化立體庫、極片自動化立體庫、AGV輸送系統(tǒng)、自動上下料機(jī)器人，以及倍速鏈、輥筒線等高效輸送設(shè)備。同時，該項(xiàng)目還采用WMS系統(tǒng)對物料進(jìn)行精準(zhǔn)管控，進(jìn)一步提升了物流管理的智能化水平。
1.原材料自動化立體庫
原材料自動化立體庫為堆垛機(jī)型立體庫，不僅具有存儲密度高和空間利用率高的特點(diǎn)，還具有自動化程度高、存取效率高等優(yōu)點(diǎn)。
通過堆垛機(jī)自動化立體庫，該項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)所需的粉料和箔材、裝配原材料、半成品及成品的精準(zhǔn)的自動化存儲，有效提高倉庫的管理水平和運(yùn)營效率，同時降低人工成本和勞動強(qiáng)度。
原材料庫
2.極片立體庫&加工區(qū)智能車間一體化
涂布、輥壓、分條、模切等前段工序的箔材和極卷上下料均采用AGV+上料機(jī)械手的形式，中后段工序之間的周轉(zhuǎn)采用倍速鏈和輥筒線等多種形式，其物流系統(tǒng)主要由橫梁式貨架系統(tǒng)、堆垛機(jī)系統(tǒng)、極卷定制托盤以及輸送系統(tǒng)、提升系統(tǒng)等構(gòu)成。
值得一提的是，極卷立體倉儲區(qū)與加工區(qū)合并，倉儲以線邊庫的方式存在，通過實(shí)現(xiàn)極卷的自動化輸送、搬運(yùn)、配送上線、生產(chǎn)與倉儲緊密連接，達(dá)到智能車間一體化的生產(chǎn)模式。
極片庫
極卷庫
3.注液－化成前電池輸送系統(tǒng)
注液－化成前電池輸送物流系統(tǒng)主要用于電池注液－化成工藝前的自動輸送和下一工序的自動物料供給。
該系統(tǒng)由倍速鏈輸送系統(tǒng)、提升系統(tǒng)等構(gòu)成。通過倍速鏈輸送系統(tǒng)完成兩道工序間電池托盤和空托盤的有序、自動供給，提高了車間的自動化水平。
注液－化成
4.常溫/高溫靜置工序的智能化
常溫/高溫靜置工序也采用立體倉庫存儲，通過自動化輸送線完成物流轉(zhuǎn)運(yùn)。常溫/高溫靜置物流系統(tǒng)主要由貨架系統(tǒng)、堆垛機(jī)系統(tǒng)、電池托盤以及機(jī)器人系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)等構(gòu)成。
此外，該項(xiàng)目通過常溫靜置電池立體倉庫貫通整個生產(chǎn)車間，實(shí)現(xiàn)電池物料進(jìn)出的自動化、智能化和信息化，倉庫管理數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)軟件數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動對接，其工作效率與傳統(tǒng)作業(yè)模式相比得到極大提升。
常溫/高溫靜置
5.PACK自動入箱系統(tǒng)
PACK自動入箱系統(tǒng)主要由六軸機(jī)器人系統(tǒng)、夾具系統(tǒng)、七軸滑臺系統(tǒng)、視覺定位系統(tǒng)、AGV上料定位系統(tǒng)和集裝箱輸送定位系統(tǒng)等設(shè)備組成。
PACK線
6.數(shù)字化仿真系統(tǒng)
該項(xiàng)目采用數(shù)字化仿真手段對物流方案進(jìn)行動態(tài)模擬，挖掘系統(tǒng)負(fù)荷洼地，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化，降低成本。
7.智能倉儲管理系統(tǒng)WMS
該項(xiàng)目還引入智能倉儲管理系統(tǒng)WMS，可滿足電池制造商的智能化、自動化、信息化、精益化倉儲管理的迫切需求。通過WMS系統(tǒng)的精準(zhǔn)管控和數(shù)據(jù)分析，項(xiàng)目成功實(shí)現(xiàn)了對物料的全面追蹤和高效管理，為項(xiàng)目的成功實(shí)施奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
該新能源儲能電池零碳制造基地的智能物流系統(tǒng)項(xiàng)目，憑借其高度自動化、智能化、少人化、準(zhǔn)時化等特點(diǎn)，展現(xiàn)出顯著的技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)勢。
1.高度自動化與少人化
項(xiàng)目通過全流程應(yīng)用先進(jìn)倉儲物流設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)配送過程無人化、少人化。通過自動化設(shè)備的精準(zhǔn)作業(yè)，不僅降低了人工干預(yù)的風(fēng)險(xiǎn)，還顯著提升生產(chǎn)效率和物流管理的智能化水平。
2.高空間利用率與透明化管理
自動化立體庫的運(yùn)用是該項(xiàng)目一大亮點(diǎn)，并借此大幅減少倉儲占地面積、提高空間利用率。同時，結(jié)合WMS系統(tǒng)的精準(zhǔn)管控，實(shí)現(xiàn)物料的透明化管理，不僅提升了倉儲管理的效率，還能確保物料信息的準(zhǔn)確性和可追溯性。
3.系統(tǒng)互聯(lián)互通
該項(xiàng)目通過MES系統(tǒng)實(shí)時傳輸在線訂單信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的精準(zhǔn)制定和執(zhí)行。與傳統(tǒng)的看板拉動后補(bǔ)充上線方式相比，該項(xiàng)目采用按生產(chǎn)計(jì)劃前補(bǔ)充推動上線的方式，通過AGV與MES系統(tǒng)的緊密聯(lián)動，實(shí)現(xiàn)AGV的精準(zhǔn)配送。這一創(chuàng)新模式不僅有效降低人工成本，還能提升生產(chǎn)線的靈活性和響應(yīng)速度。
4.準(zhǔn)時化供貨與庫存優(yōu)化
該項(xiàng)目注重準(zhǔn)時化供貨的快速響應(yīng)，通過優(yōu)化生產(chǎn)流程和物流管理，實(shí)現(xiàn)電池庫存最小化。同時，應(yīng)用RFID（射頻識別技術(shù)）、自動化輥道等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電池下線和裝卸車過程的自動化，減少人員投入和庫存成本。這一舉措不僅提升了供貨的準(zhǔn)時性和準(zhǔn)確性，還降低了企業(yè)的運(yùn)營成本和風(fēng)險(xiǎn)。
5.數(shù)字化仿真技術(shù)提升物流規(guī)劃效率
該項(xiàng)目還應(yīng)用數(shù)字化仿真技術(shù)，提高物流規(guī)劃效率，降低成本。
6.機(jī)械手裝配降低勞動強(qiáng)度與提升精度
在裝配環(huán)節(jié)，該項(xiàng)目采用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)重復(fù)性勞動工作，這一舉措不僅明顯降低人員的勞動強(qiáng)度，還能保證裝配的精度和一致性。通過機(jī)械手的精準(zhǔn)作業(yè)，進(jìn)一步提升了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
總的來說，這些優(yōu)勢不僅提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，還降低了運(yùn)營成本和風(fēng)險(xiǎn)，為該新能源企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時，得益于自動化、智能化制造能力以及工藝創(chuàng)新等，該新能源企業(yè)電芯在溫度特性、壽命、容量、內(nèi)阻、電壓等方面展現(xiàn)出高一致性優(yōu)勢，使裝機(jī)性能更加優(yōu)異。
智能化的提升，是未來鋰電池自動化物流系統(tǒng)發(fā)展的核心趨勢之一。隨著人工智能技術(shù)不斷進(jìn)步，物流系統(tǒng)將更加智能化，物流設(shè)備將具備自主感知和決策能力。這一變革將主要得益于機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)算法的應(yīng)用，這些技術(shù)能夠處理海量數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)模式和規(guī)律進(jìn)行準(zhǔn)確決策。此外，物流設(shè)備間的協(xié)作和交互也將得到顯著提升，實(shí)現(xiàn)無人智能調(diào)度和協(xié)同作業(yè)。設(shè)備之間的智能交互將實(shí)現(xiàn)作業(yè)流程的優(yōu)化和協(xié)調(diào)，提高整個物流系統(tǒng)的效率。
1.數(shù)據(jù)驅(qū)動的優(yōu)化和預(yù)測能力
數(shù)據(jù)驅(qū)動的優(yōu)化和預(yù)測，將是未來鋰電池物流系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵特征之一。通過大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，系統(tǒng)能夠?qū)崟r采集、分析和應(yīng)用數(shù)據(jù)，為優(yōu)化和決策提供堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。系統(tǒng)將對歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，以發(fā)現(xiàn)潛在規(guī)律，指導(dǎo)物流運(yùn)作的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更高效的物流管理和資源分配。
2.靈活適應(yīng)性和可擴(kuò)展性的提升
在鋰電池物流系統(tǒng)的未來發(fā)展中，靈活適應(yīng)性和可擴(kuò)展性的提高將成為關(guān)鍵特征。系統(tǒng)將更具備適應(yīng)不同規(guī)模和需求的能力，并能夠快速集成和升級新的技術(shù)和功能。
為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，系統(tǒng)將采用模塊化設(shè)計(jì)和靈活的配置。各個模塊可以根據(jù)需求進(jìn)行組合，以滿足不同企業(yè)的需求和特定的物流環(huán)境。這種靈活性使得系統(tǒng)具有更廣泛的適應(yīng)性，可以適用于不同規(guī)模的生產(chǎn)場地和物流網(wǎng)絡(luò)。同時，隨著物流技術(shù)不斷發(fā)展和市場需求變化，具有良好可擴(kuò)展性和集成能力的物流系統(tǒng)將能夠快速吸收新的技術(shù)，與現(xiàn)有設(shè)備和系統(tǒng)無縫集成，進(jìn)一步提升系統(tǒng)的功能和效率。
3.綠色和可持續(xù)發(fā)展
綠色與可持續(xù)發(fā)展，是未來鋰電池物流系統(tǒng)發(fā)展的重要關(guān)注點(diǎn)。為減少對環(huán)境的影響和實(shí)現(xiàn)資源的可持續(xù)利用，系統(tǒng)將以綠色和可持續(xù)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和運(yùn)營，設(shè)備和設(shè)施將遵循可持續(xù)發(fā)展理論，減少對自然資源的消耗和環(huán)境的污染。此外，系統(tǒng)還將注重資源的循環(huán)利用和廢棄物的處理，以降低對環(huán)境的負(fù)面影響。通過這些舉措，未來鋰電池物流系統(tǒng)將能夠更好地滿足社會對低碳環(huán)保的要求，為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。
（來源物流技術(shù)與應(yīng)用）
