近日，我國新型儲能領(lǐng)域內(nèi)首個10兆瓦時的鈉離子電池儲能電站在廣西南寧正式投運。這是我國鈉離子電池儲能技術(shù)首次實現(xiàn)規(guī)模化應(yīng)用。
在廣西伏林鈉離子電池儲能電站，隨著調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出放電的指令，電池艙內(nèi)儲存的1萬千瓦時新能源電量被送出，這些電量將滿足1500戶家庭一天的用電需求，隨著這次電量傳輸完成，標志著電站正式投運。
該電站由南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司投資建設(shè)，本期投產(chǎn)規(guī)模為10兆瓦時。項目整體建成后規(guī)模將達到100兆瓦時，每年能發(fā)出清潔電能7300萬千瓦時，相應(yīng)減少5萬噸二氧化碳排放，能滿足3.5萬居民用戶的用電需求。
12分鐘可充電90%
2022年11月，南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司聯(lián)合南網(wǎng)儲能（600995）公司、中國科學院物理研究所、中科海鈉科技有限責任公司等多家單位組成的項目團隊，正式啟動了國家重點研發(fā)計劃項目子課題“百兆瓦時級鈉離子電池儲能系統(tǒng)集成技術(shù)及應(yīng)用示范”研究攻關(guān)任務(wù)。
高性能電芯是整套鈉離子電池儲能系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元。經(jīng)過長達一年半的研究，項目團隊研制出了全球首款長壽命、寬溫區(qū)、高安全210安時鈉離子儲能電池。“從性能看，這種鈉離子電池具有工作溫區(qū)寬、快充和倍率性好等優(yōu)點，12分鐘可以充電90%。”中國科學院物理研究所研究員胡勇勝表示。
作為項目的主要技術(shù)參與方，南網(wǎng)儲能公司儲能科研院在鋰電池儲能的系統(tǒng)集成和安全防控等領(lǐng)域有著較為豐富的研究經(jīng)驗，承擔了國家重點研發(fā)計劃“鋰離子電池儲能系統(tǒng)全壽命周期應(yīng)用安全技術(shù)”。“雖然鈉電和鋰電的反應(yīng)原理相似，但要結(jié)合鈉電充放電特性研制出成套儲能系統(tǒng)，卻需要攻克很多新的難題。”南網(wǎng)儲能公司技術(shù)專家李勇琦表示。
隨著關(guān)鍵技術(shù)的突破，鈉離子電池有望成為成本最低的電化學儲能技術(shù)，將加快推動我國新型儲能電站向集中式、大型化趨勢發(fā)展，促進新能源發(fā)電高比例消納，以新型儲能新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展助力新型電力系統(tǒng)和新型能源體系構(gòu)建。“我們研發(fā)的這個系統(tǒng)可以靈活地進行模塊化組合擴展，好比搭積木，積木越多，規(guī)模越大。”該項目負責人、南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司創(chuàng)新部副主任高立克表示，該系統(tǒng)通過模塊化組合實現(xiàn)靈活擴展，規(guī)?？梢赃_到100兆瓦時以上。
提升電池模塊安全性
在安全防控方面，該項目團隊開發(fā)了液冷系統(tǒng)熱管理策略以及模組級熱阻隔、高效滅火等鈉離子電池儲能系統(tǒng)成套火災(zāi)防控技術(shù)。整套系統(tǒng)的22000多個鈉電池單體的溫度差控制在3攝氏度以內(nèi)。運用兼?zhèn)渖岷蜔崾Э刈韪舻牟ＡЮw維氣凝膠作為電芯間的熱阻隔材料后，可將電池單體熱失控蔓延時間由30分鐘延長至2小時，足足延長至4倍，大幅提升了電池模塊的安全性。而團隊研發(fā)的液氮高效滅火、降溫、抗復(fù)燃技術(shù)，能夠在5秒內(nèi)撲滅電池初期火災(zāi)，做到24小時不復(fù)燃不爆炸。
2024年1月28日，由中國工程院蔣劍春院士，中國科學院程時杰院士、張躍院士，歐盟科學院孫金華院士等專家組成的中國機械工業(yè)聯(lián)合會鑒定委員會對項目成果作出評審鑒定：該項目團隊研制的“10兆瓦時電力儲能電站用鈉離子電池儲能系統(tǒng)”整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。
國內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)處于培育期
新型儲能是指通過電化學儲能、物理儲能等技術(shù)實現(xiàn)能量存儲。鈉離子電池與鋰離子電池都屬于電化學儲能，它們的工作原理相似，都是通過電能和化學能的相互轉(zhuǎn)化來完成充、放電。
目前，我國已建成投運的新型儲能項目中，鋰離子電池儲能占到97.4%。隨著鈉離子電池儲能技術(shù)的突破，將與鋰離子電池形成互補和有效替代。
李勇琦表示，鈉資源來源廣泛、儲量豐富、價格低廉，而且能量轉(zhuǎn)換效率超過鋰電池，有望應(yīng)用于大規(guī)模電化學儲能、電動汽車、工程機械等領(lǐng)域。
相對于鋰電池，鈉電池具有資源豐富、高低溫性能優(yōu)異、倍率性能好、安全性高的特性，使其能夠在兩輪車、儲能等應(yīng)用領(lǐng)域得到進一步驗證和實踐。
高工咨詢董事長張小飛表示：“鈉電池技術(shù)和產(chǎn)品還在不斷快速發(fā)展過程中，可靠性的提升、技術(shù)路線的確立、供應(yīng)鏈的建立等問題尚待解決。”
展望鈉電池產(chǎn)業(yè)未來幾年的趨勢，高工產(chǎn)研預(yù)測，在產(chǎn)能上，2024年我國將有超過5家鈉電池企業(yè)完成5吉瓦時鈉電池產(chǎn)能，超過5家企業(yè)完成1000噸聚陰離子正極材料產(chǎn)能，超過8家企業(yè)完成1000噸硬碳負極材料產(chǎn)能。
總體來看，2023年至2027年，國內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)仍然處于培育期，2027年后將進入爆發(fā)期。
在廣西伏林鈉離子電池儲能電站，隨著調(diào)度系統(tǒng)發(fā)出放電的指令，電池艙內(nèi)儲存的1萬千瓦時新能源電量被送出，這些電量將滿足1500戶家庭一天的用電需求，隨著這次電量傳輸完成，標志著電站正式投運。
該電站由南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司投資建設(shè)，本期投產(chǎn)規(guī)模為10兆瓦時。項目整體建成后規(guī)模將達到100兆瓦時，每年能發(fā)出清潔電能7300萬千瓦時，相應(yīng)減少5萬噸二氧化碳排放，能滿足3.5萬居民用戶的用電需求。
12分鐘可充電90%
2022年11月，南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司聯(lián)合南網(wǎng)儲能（600995）公司、中國科學院物理研究所、中科海鈉科技有限責任公司等多家單位組成的項目團隊，正式啟動了國家重點研發(fā)計劃項目子課題“百兆瓦時級鈉離子電池儲能系統(tǒng)集成技術(shù)及應(yīng)用示范”研究攻關(guān)任務(wù)。
高性能電芯是整套鈉離子電池儲能系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元。經(jīng)過長達一年半的研究，項目團隊研制出了全球首款長壽命、寬溫區(qū)、高安全210安時鈉離子儲能電池。“從性能看，這種鈉離子電池具有工作溫區(qū)寬、快充和倍率性好等優(yōu)點，12分鐘可以充電90%。”中國科學院物理研究所研究員胡勇勝表示。
作為項目的主要技術(shù)參與方，南網(wǎng)儲能公司儲能科研院在鋰電池儲能的系統(tǒng)集成和安全防控等領(lǐng)域有著較為豐富的研究經(jīng)驗，承擔了國家重點研發(fā)計劃“鋰離子電池儲能系統(tǒng)全壽命周期應(yīng)用安全技術(shù)”。“雖然鈉電和鋰電的反應(yīng)原理相似，但要結(jié)合鈉電充放電特性研制出成套儲能系統(tǒng)，卻需要攻克很多新的難題。”南網(wǎng)儲能公司技術(shù)專家李勇琦表示。
隨著關(guān)鍵技術(shù)的突破，鈉離子電池有望成為成本最低的電化學儲能技術(shù)，將加快推動我國新型儲能電站向集中式、大型化趨勢發(fā)展，促進新能源發(fā)電高比例消納，以新型儲能新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展助力新型電力系統(tǒng)和新型能源體系構(gòu)建。“我們研發(fā)的這個系統(tǒng)可以靈活地進行模塊化組合擴展，好比搭積木，積木越多，規(guī)模越大。”該項目負責人、南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司創(chuàng)新部副主任高立克表示，該系統(tǒng)通過模塊化組合實現(xiàn)靈活擴展，規(guī)?？梢赃_到100兆瓦時以上。
提升電池模塊安全性
在安全防控方面，該項目團隊開發(fā)了液冷系統(tǒng)熱管理策略以及模組級熱阻隔、高效滅火等鈉離子電池儲能系統(tǒng)成套火災(zāi)防控技術(shù)。整套系統(tǒng)的22000多個鈉電池單體的溫度差控制在3攝氏度以內(nèi)。運用兼?zhèn)渖岷蜔崾Э刈韪舻牟ＡЮw維氣凝膠作為電芯間的熱阻隔材料后，可將電池單體熱失控蔓延時間由30分鐘延長至2小時，足足延長至4倍，大幅提升了電池模塊的安全性。而團隊研發(fā)的液氮高效滅火、降溫、抗復(fù)燃技術(shù)，能夠在5秒內(nèi)撲滅電池初期火災(zāi)，做到24小時不復(fù)燃不爆炸。
2024年1月28日，由中國工程院蔣劍春院士，中國科學院程時杰院士、張躍院士，歐盟科學院孫金華院士等專家組成的中國機械工業(yè)聯(lián)合會鑒定委員會對項目成果作出評審鑒定：該項目團隊研制的“10兆瓦時電力儲能電站用鈉離子電池儲能系統(tǒng)”整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。
國內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)處于培育期
新型儲能是指通過電化學儲能、物理儲能等技術(shù)實現(xiàn)能量存儲。鈉離子電池與鋰離子電池都屬于電化學儲能，它們的工作原理相似，都是通過電能和化學能的相互轉(zhuǎn)化來完成充、放電。
目前，我國已建成投運的新型儲能項目中，鋰離子電池儲能占到97.4%。隨著鈉離子電池儲能技術(shù)的突破，將與鋰離子電池形成互補和有效替代。
李勇琦表示，鈉資源來源廣泛、儲量豐富、價格低廉，而且能量轉(zhuǎn)換效率超過鋰電池，有望應(yīng)用于大規(guī)模電化學儲能、電動汽車、工程機械等領(lǐng)域。
相對于鋰電池，鈉電池具有資源豐富、高低溫性能優(yōu)異、倍率性能好、安全性高的特性，使其能夠在兩輪車、儲能等應(yīng)用領(lǐng)域得到進一步驗證和實踐。
高工咨詢董事長張小飛表示：“鈉電池技術(shù)和產(chǎn)品還在不斷快速發(fā)展過程中，可靠性的提升、技術(shù)路線的確立、供應(yīng)鏈的建立等問題尚待解決。”
展望鈉電池產(chǎn)業(yè)未來幾年的趨勢，高工產(chǎn)研預(yù)測，在產(chǎn)能上，2024年我國將有超過5家鈉電池企業(yè)完成5吉瓦時鈉電池產(chǎn)能，超過5家企業(yè)完成1000噸聚陰離子正極材料產(chǎn)能，超過8家企業(yè)完成1000噸硬碳負極材料產(chǎn)能。
總體來看，2023年至2027年，國內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)仍然處于培育期，2027年后將進入爆發(fā)期。
