近日，由“武漢設(shè)計(jì)”代表企業(yè)長(zhǎng)江設(shè)計(jì)集團(tuán)機(jī)電院承擔(dān)總承包的大唐湖北50兆瓦/100兆瓦時(shí)鈉離子新型儲(chǔ)能電站科技創(chuàng)新示范項(xiàng)目（下稱“大唐湖北儲(chǔ)能電站項(xiàng)目”）成功實(shí)現(xiàn)50兆瓦滿功率充、放電，這是已建成的全國(guó)乃至全球規(guī)模最大的鈉離子電池儲(chǔ)能電站。
充分利用國(guó)內(nèi)鈉資源，改變鋰電“一家獨(dú)大”局面
“開(kāi)辟儲(chǔ)能市場(chǎng)新的突破口，鈉離子這個(gè)‘賽道’值得去闖”，長(zhǎng)江設(shè)計(jì)集團(tuán)機(jī)電院副總工程師朱宜飛介紹，目前，鈉離子儲(chǔ)能技術(shù)主要運(yùn)用于電動(dòng)自行車充電電池領(lǐng)域，此次建設(shè)新型儲(chǔ)能電站，是鈉離子儲(chǔ)能技術(shù)的首個(gè)規(guī)模化運(yùn)用。
“鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)成功運(yùn)用，鋰電‘一家獨(dú)大’的局面將由此改變。”朱宜飛說(shuō)，早在20世紀(jì)80年代，國(guó)外就已經(jīng)將鈉離子用于充電電池生產(chǎn)中，但相比鋰離子電池市場(chǎng)的高速發(fā)展，鈉離子技術(shù)沒(méi)有成為市場(chǎng)主流。近年來(lái)，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)以鋰離子電池為絕對(duì)主導(dǎo)，但受新能源汽車高速增長(zhǎng)影響，碳酸鋰價(jià)格頻繁大幅波動(dòng)。這一現(xiàn)象在一定程度上對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展構(gòu)成了挑戰(zhàn)。同時(shí)，當(dāng)前我國(guó)鋰鹽高度依賴進(jìn)口，這也限制了產(chǎn)業(yè)的自主性和發(fā)展速度。
相對(duì)于鋰離子電池，我國(guó)鈉資源儲(chǔ)量占全球的22%，資源豐富、價(jià)格低廉。同時(shí)，鈉離子電池內(nèi)阻比鋰離子在短路等安全性試驗(yàn)中瞬間發(fā)熱量少、溫升低，安全性能更好，同時(shí)鈉離子電池具有更長(zhǎng)的預(yù)期使用壽命，易于回收再利用，更利于環(huán)境保護(hù)。
據(jù)悉，大唐湖北儲(chǔ)能電站項(xiàng)目是湖北省能源局首批公示的21個(gè)新型儲(chǔ)能電站項(xiàng)目中進(jìn)展最快的一個(gè)，項(xiàng)目位于湖北省潛江市熊口管理區(qū)，建設(shè)范圍包括一套50兆瓦/100兆瓦時(shí)鈉離子儲(chǔ)能系統(tǒng)及配套的一座110千伏升壓站。
創(chuàng)新組串式設(shè)計(jì)，建504個(gè)獨(dú)立充放電通道
大唐湖北儲(chǔ)能電站項(xiàng)目位于潛江市城郊寬闊平整的場(chǎng)地上，63個(gè)長(zhǎng)方形箱體設(shè)備整齊排列，項(xiàng)目如同一套龐大且結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的巨型電池組。
“這一項(xiàng)目之‘大’，首先在于儲(chǔ)能容量異常強(qiáng)大。”朱宜飛告訴記者，大唐湖北儲(chǔ)能電站項(xiàng)目共有21組儲(chǔ)電單元，同時(shí)存儲(chǔ)時(shí)，最多可以存儲(chǔ)10萬(wàn)度電，相當(dāng)于1.2萬(wàn)戶家庭一天的用電量。
該儲(chǔ)能站最小的儲(chǔ)電單元是185安時(shí)的電芯，這已是目前容量最大的鈉離子電池電芯。一個(gè)電芯充滿電能有多少電？他形象地打了個(gè)比方：“相當(dāng)于18.5個(gè)市民常隨身攜帶的10000毫安的充電寶。”
儲(chǔ)能站為何分為63個(gè)箱體設(shè)備？朱宜飛介紹，鈉離子電池組裝按“包”“簇”“艙”劃分結(jié)構(gòu)：每52個(gè)電芯組成一個(gè)“包”，每7個(gè)電池包組成一個(gè)“簇”，每12個(gè)“簇”組成一個(gè)電池艙，63個(gè)箱體即為42個(gè)電池艙和與之配套的21個(gè)變流器艙。
朱宜飛指出，組串式設(shè)計(jì)是該項(xiàng)目設(shè)計(jì)亮點(diǎn)，即將儲(chǔ)能單元以“簇”為單位劃分為504個(gè)相對(duì)獨(dú)立且容量相同的儲(chǔ)能、放電通道。“一旦某個(gè)‘簇’發(fā)生故障，其他‘簇’絲毫不受影響，能持續(xù)穩(wěn)定完成充放電。”
反復(fù)實(shí)驗(yàn)遴選性能最佳電池建設(shè)項(xiàng)目
在國(guó)內(nèi)，鈉離子儲(chǔ)能技術(shù)尚屬創(chuàng)新，如何將18萬(wàn)余個(gè)鈉離子電芯集成設(shè)計(jì)、保障性能穩(wěn)定？
朱宜飛介紹，大容量鈉離子電芯屬新產(chǎn)品，本項(xiàng)目是其首次大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，同時(shí)，鈉離子儲(chǔ)能設(shè)備零部件及配套產(chǎn)品也基本處于試驗(yàn)階段。由此，鈉離子新型儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)重點(diǎn)圍繞零部件生產(chǎn)與技術(shù)匹配展開(kāi)。
為防止鈉離子電池因過(guò)度充放發(fā)生故障問(wèn)題，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行科研合作，測(cè)試了多個(gè)主流產(chǎn)品，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比篩選出性能最穩(wěn)定的產(chǎn)品，投入應(yīng)用。
鈉離子電池性能也是關(guān)系到儲(chǔ)能站安全生產(chǎn)的重要因素。為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)電池進(jìn)行了200余項(xiàng)試驗(yàn)，其中包括模擬過(guò)充、過(guò)放、擠壓、跌落、加熱等各種極端條件，“人為”制造電池內(nèi)短路，模擬電池?zé)崾Э剡^(guò)程，以評(píng)估電池短路后是否會(huì)引發(fā)火災(zāi)或爆炸等危險(xiǎn)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)不同廠家電池反復(fù)試驗(yàn)，遴選出性能最穩(wěn)定的產(chǎn)品，還對(duì)電池進(jìn)行模擬3000次以上充放電性能測(cè)試，通過(guò)電流曲線圖分析電池性能，確保項(xiàng)目投產(chǎn)后，性能穩(wěn)定、安全生產(chǎn)。
“如同一個(gè)大型蓄電池，隨時(shí)為電網(wǎng)調(diào)配電力。”朱宜飛介紹，該項(xiàng)目建成后將吸納更多太陽(yáng)能、風(fēng)能等綠色電能，根據(jù)電網(wǎng)需要，每年可完成300—600次充放電，一次充放電可將10萬(wàn)度電能在2小時(shí)內(nèi)回補(bǔ)電網(wǎng)，參與電網(wǎng)“削峰填谷”，緩解電網(wǎng)壓力，保持平衡，并提高綠色能源在電網(wǎng)中的消納比例。
充分利用國(guó)內(nèi)鈉資源，改變鋰電“一家獨(dú)大”局面
“開(kāi)辟儲(chǔ)能市場(chǎng)新的突破口，鈉離子這個(gè)‘賽道’值得去闖”，長(zhǎng)江設(shè)計(jì)集團(tuán)機(jī)電院副總工程師朱宜飛介紹，目前，鈉離子儲(chǔ)能技術(shù)主要運(yùn)用于電動(dòng)自行車充電電池領(lǐng)域，此次建設(shè)新型儲(chǔ)能電站，是鈉離子儲(chǔ)能技術(shù)的首個(gè)規(guī)模化運(yùn)用。
“鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)成功運(yùn)用，鋰電‘一家獨(dú)大’的局面將由此改變。”朱宜飛說(shuō)，早在20世紀(jì)80年代，國(guó)外就已經(jīng)將鈉離子用于充電電池生產(chǎn)中，但相比鋰離子電池市場(chǎng)的高速發(fā)展，鈉離子技術(shù)沒(méi)有成為市場(chǎng)主流。近年來(lái)，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)以鋰離子電池為絕對(duì)主導(dǎo)，但受新能源汽車高速增長(zhǎng)影響，碳酸鋰價(jià)格頻繁大幅波動(dòng)。這一現(xiàn)象在一定程度上對(duì)新能源產(chǎn)業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展構(gòu)成了挑戰(zhàn)。同時(shí)，當(dāng)前我國(guó)鋰鹽高度依賴進(jìn)口，這也限制了產(chǎn)業(yè)的自主性和發(fā)展速度。
相對(duì)于鋰離子電池，我國(guó)鈉資源儲(chǔ)量占全球的22%，資源豐富、價(jià)格低廉。同時(shí)，鈉離子電池內(nèi)阻比鋰離子在短路等安全性試驗(yàn)中瞬間發(fā)熱量少、溫升低，安全性能更好，同時(shí)鈉離子電池具有更長(zhǎng)的預(yù)期使用壽命，易于回收再利用，更利于環(huán)境保護(hù)。
據(jù)悉，大唐湖北儲(chǔ)能電站項(xiàng)目是湖北省能源局首批公示的21個(gè)新型儲(chǔ)能電站項(xiàng)目中進(jìn)展最快的一個(gè)，項(xiàng)目位于湖北省潛江市熊口管理區(qū)，建設(shè)范圍包括一套50兆瓦/100兆瓦時(shí)鈉離子儲(chǔ)能系統(tǒng)及配套的一座110千伏升壓站。
創(chuàng)新組串式設(shè)計(jì)，建504個(gè)獨(dú)立充放電通道
大唐湖北儲(chǔ)能電站項(xiàng)目位于潛江市城郊寬闊平整的場(chǎng)地上，63個(gè)長(zhǎng)方形箱體設(shè)備整齊排列，項(xiàng)目如同一套龐大且結(jié)構(gòu)嚴(yán)密的巨型電池組。
“這一項(xiàng)目之‘大’，首先在于儲(chǔ)能容量異常強(qiáng)大。”朱宜飛告訴記者，大唐湖北儲(chǔ)能電站項(xiàng)目共有21組儲(chǔ)電單元，同時(shí)存儲(chǔ)時(shí)，最多可以存儲(chǔ)10萬(wàn)度電，相當(dāng)于1.2萬(wàn)戶家庭一天的用電量。
該儲(chǔ)能站最小的儲(chǔ)電單元是185安時(shí)的電芯，這已是目前容量最大的鈉離子電池電芯。一個(gè)電芯充滿電能有多少電？他形象地打了個(gè)比方：“相當(dāng)于18.5個(gè)市民常隨身攜帶的10000毫安的充電寶。”
儲(chǔ)能站為何分為63個(gè)箱體設(shè)備？朱宜飛介紹，鈉離子電池組裝按“包”“簇”“艙”劃分結(jié)構(gòu)：每52個(gè)電芯組成一個(gè)“包”，每7個(gè)電池包組成一個(gè)“簇”，每12個(gè)“簇”組成一個(gè)電池艙，63個(gè)箱體即為42個(gè)電池艙和與之配套的21個(gè)變流器艙。
朱宜飛指出，組串式設(shè)計(jì)是該項(xiàng)目設(shè)計(jì)亮點(diǎn)，即將儲(chǔ)能單元以“簇”為單位劃分為504個(gè)相對(duì)獨(dú)立且容量相同的儲(chǔ)能、放電通道。“一旦某個(gè)‘簇’發(fā)生故障，其他‘簇’絲毫不受影響，能持續(xù)穩(wěn)定完成充放電。”
反復(fù)實(shí)驗(yàn)遴選性能最佳電池建設(shè)項(xiàng)目
在國(guó)內(nèi)，鈉離子儲(chǔ)能技術(shù)尚屬創(chuàng)新，如何將18萬(wàn)余個(gè)鈉離子電芯集成設(shè)計(jì)、保障性能穩(wěn)定？
朱宜飛介紹，大容量鈉離子電芯屬新產(chǎn)品，本項(xiàng)目是其首次大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，同時(shí)，鈉離子儲(chǔ)能設(shè)備零部件及配套產(chǎn)品也基本處于試驗(yàn)階段。由此，鈉離子新型儲(chǔ)能電站的設(shè)計(jì)重點(diǎn)圍繞零部件生產(chǎn)與技術(shù)匹配展開(kāi)。
為防止鈉離子電池因過(guò)度充放發(fā)生故障問(wèn)題，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)多家生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行科研合作，測(cè)試了多個(gè)主流產(chǎn)品，通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比篩選出性能最穩(wěn)定的產(chǎn)品，投入應(yīng)用。
鈉離子電池性能也是關(guān)系到儲(chǔ)能站安全生產(chǎn)的重要因素。為此，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)電池進(jìn)行了200余項(xiàng)試驗(yàn)，其中包括模擬過(guò)充、過(guò)放、擠壓、跌落、加熱等各種極端條件，“人為”制造電池內(nèi)短路，模擬電池?zé)崾Э剡^(guò)程，以評(píng)估電池短路后是否會(huì)引發(fā)火災(zāi)或爆炸等危險(xiǎn)。設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)對(duì)不同廠家電池反復(fù)試驗(yàn)，遴選出性能最穩(wěn)定的產(chǎn)品，還對(duì)電池進(jìn)行模擬3000次以上充放電性能測(cè)試，通過(guò)電流曲線圖分析電池性能，確保項(xiàng)目投產(chǎn)后，性能穩(wěn)定、安全生產(chǎn)。
“如同一個(gè)大型蓄電池，隨時(shí)為電網(wǎng)調(diào)配電力。”朱宜飛介紹，該項(xiàng)目建成后將吸納更多太陽(yáng)能、風(fēng)能等綠色電能，根據(jù)電網(wǎng)需要，每年可完成300—600次充放電，一次充放電可將10萬(wàn)度電能在2小時(shí)內(nèi)回補(bǔ)電網(wǎng)，參與電網(wǎng)“削峰填谷”，緩解電網(wǎng)壓力，保持平衡，并提高綠色能源在電網(wǎng)中的消納比例。
