近日，我國(guó)新型儲(chǔ)能領(lǐng)域內(nèi)首個(gè)10兆瓦時(shí)的鈉離子電池儲(chǔ)能電站在廣西南寧正式投運(yùn)。這是我國(guó)鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。
在廣西伏林鈉離子電池儲(chǔ)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(chǔ)存的1萬(wàn)千瓦時(shí)新能源電量被送出，這些電量將滿(mǎn)足1500戶(hù)家庭一天的用電需求，隨著這次電量傳輸完成，標(biāo)志著電站正式投運(yùn)。
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(shí)。項(xiàng)目整體建成后規(guī)模將達(dá)到100兆瓦時(shí)，每年能發(fā)出清潔電能7300萬(wàn)千瓦時(shí)，相應(yīng)減少5萬(wàn)噸二氧化碳排放，能滿(mǎn)足3.5萬(wàn)居民用戶(hù)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(chǔ)能（600995）公司、中國(guó)科學(xué)院物理研究所、中科海鈉科技有限責(zé)任公司等多家單位組成的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，正式啟動(dòng)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目子課題“百兆瓦時(shí)級(jí)鈉離子電池儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)一年半的研究，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研制出了全球首款長(zhǎng)壽命、寬溫區(qū)、高安全210安時(shí)鈉離子儲(chǔ)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(diǎn)，12分鐘可以充電90%。”中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員胡勇勝表示。
作為項(xiàng)目的主要技術(shù)參與方，南網(wǎng)儲(chǔ)能公司儲(chǔ)能科研院在鋰電池儲(chǔ)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(yàn)，承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“鋰離子電池儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)，卻需要攻克很多新的難題。”南網(wǎng)儲(chǔ)能公司技術(shù)專(zhuān)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(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，將加快推動(dòng)我國(guó)新型儲(chǔ)能電站向集中式、大型化趨勢(shì)發(fā)展，促進(jìn)新能源發(fā)電高比例消納，以新型儲(chǔ)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(gè)系統(tǒng)可以靈活地進(jìn)行模塊化組合擴(kuò)展，好比搭積木，積木越多，規(guī)模越大。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)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(guò)模塊化組合實(shí)現(xiàn)靈活擴(kuò)展，規(guī)?？梢赃_(dá)到100兆瓦時(shí)以上。
提升電池模塊安全性
在安全防控方面，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了液冷系統(tǒng)熱管理策略以及模組級(jí)熱阻隔、高效滅火等鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成套火災(zāi)防控技術(shù)。整套系統(tǒng)的22000多個(gè)鈉電池單體的溫度差控制在3攝氏度以?xún)?nèi)。運(yùn)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(shí)間由30分鐘延長(zhǎng)至2小時(shí)，足足延長(zhǎng)至4倍，大幅提升了電池模塊的安全性。而團(tuán)隊(duì)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(shí)不復(fù)燃不爆炸。
2024年1月28日，由中國(guó)工程院蔣劍春院士，中國(guó)科學(xué)院程時(shí)杰院士、張躍院士，歐盟科學(xué)院孫金華院士等專(zhuān)家組成的中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定委員會(huì)對(duì)項(xiàng)目成果作出評(píng)審鑒定：該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研制的“10兆瓦時(shí)電力儲(chǔ)能電站用鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)”整體技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
國(guó)內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)處于培育期
新型儲(chǔ)能是指通過(guò)電化學(xué)儲(chǔ)能、物理儲(chǔ)能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)。鈉離子電池與鋰離子電池都屬于電化學(xué)儲(chǔ)能，它們的工作原理相似，都是通過(guò)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化來(lái)完成充、放電。
目前，我國(guó)已建成投運(yùn)的新型儲(chǔ)能項(xiàng)目中，鋰離子電池儲(chǔ)能占到97.4%。隨著鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)的突破，將與鋰離子電池形成互補(bǔ)和有效替代。
李勇琦表示，鈉資源來(lái)源廣泛、儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉，而且能量轉(zhuǎn)換效率超過(guò)鋰電池，有望應(yīng)用于大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)、工程機(jī)械等領(lǐng)域。
相對(duì)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(chē)、儲(chǔ)能等應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步驗(yàn)證和實(shí)踐。
高工咨詢(xún)董事長(zhǎng)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(guò)程中，可靠性的提升、技術(shù)路線(xiàn)的確立、供應(yīng)鏈的建立等問(wèn)題尚待解決。”
展望鈉電池產(chǎn)業(yè)未來(lái)幾年的趨勢(shì)，高工產(chǎn)研預(yù)測(cè)，在產(chǎn)能上，2024年我國(guó)將有超過(guò)5家鈉電池企業(yè)完成5吉瓦時(shí)鈉電池產(chǎn)能，超過(guò)5家企業(yè)完成1000噸聚陰離子正極材料產(chǎn)能，超過(guò)8家企業(yè)完成1000噸硬碳負(fù)極材料產(chǎn)能。
總體來(lái)看，2023年至2027年，國(guó)內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)仍然處于培育期，2027年后將進(jìn)入爆發(fā)期。
在廣西伏林鈉離子電池儲(chǔ)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(chǔ)存的1萬(wàn)千瓦時(shí)新能源電量被送出，這些電量將滿(mǎn)足1500戶(hù)家庭一天的用電需求，隨著這次電量傳輸完成，標(biāo)志著電站正式投運(yùn)。
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(shí)。項(xiàng)目整體建成后規(guī)模將達(dá)到100兆瓦時(shí)，每年能發(fā)出清潔電能7300萬(wàn)千瓦時(shí)，相應(yīng)減少5萬(wàn)噸二氧化碳排放，能滿(mǎn)足3.5萬(wàn)居民用戶(hù)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(chǔ)能（600995）公司、中國(guó)科學(xué)院物理研究所、中科海鈉科技有限責(zé)任公司等多家單位組成的項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，正式啟動(dòng)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目子課題“百兆瓦時(shí)級(jí)鈉離子電池儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)一年半的研究，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研制出了全球首款長(zhǎng)壽命、寬溫區(qū)、高安全210安時(shí)鈉離子儲(chǔ)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(diǎn)，12分鐘可以充電90%。”中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員胡勇勝表示。
作為項(xiàng)目的主要技術(shù)參與方，南網(wǎng)儲(chǔ)能公司儲(chǔ)能科研院在鋰電池儲(chǔ)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(yàn)，承擔(dān)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“鋰離子電池儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)，卻需要攻克很多新的難題。”南網(wǎng)儲(chǔ)能公司技術(shù)專(zhuān)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(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，將加快推動(dòng)我國(guó)新型儲(chǔ)能電站向集中式、大型化趨勢(shì)發(fā)展，促進(jìn)新能源發(fā)電高比例消納，以新型儲(chǔ)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(gè)系統(tǒng)可以靈活地進(jìn)行模塊化組合擴(kuò)展，好比搭積木，積木越多，規(guī)模越大。”該項(xiàng)目負(fù)責(zé)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(guò)模塊化組合實(shí)現(xiàn)靈活擴(kuò)展，規(guī)?？梢赃_(dá)到100兆瓦時(shí)以上。
提升電池模塊安全性
在安全防控方面，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了液冷系統(tǒng)熱管理策略以及模組級(jí)熱阻隔、高效滅火等鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成套火災(zāi)防控技術(shù)。整套系統(tǒng)的22000多個(gè)鈉電池單體的溫度差控制在3攝氏度以?xún)?nèi)。運(yùn)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(shí)間由30分鐘延長(zhǎng)至2小時(shí)，足足延長(zhǎng)至4倍，大幅提升了電池模塊的安全性。而團(tuán)隊(duì)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(shí)不復(fù)燃不爆炸。
2024年1月28日，由中國(guó)工程院蔣劍春院士，中國(guó)科學(xué)院程時(shí)杰院士、張躍院士，歐盟科學(xué)院孫金華院士等專(zhuān)家組成的中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)鑒定委員會(huì)對(duì)項(xiàng)目成果作出評(píng)審鑒定：該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研制的“10兆瓦時(shí)電力儲(chǔ)能電站用鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)”整體技術(shù)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
國(guó)內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)處于培育期
新型儲(chǔ)能是指通過(guò)電化學(xué)儲(chǔ)能、物理儲(chǔ)能等技術(shù)實(shí)現(xiàn)能量存儲(chǔ)。鈉離子電池與鋰離子電池都屬于電化學(xué)儲(chǔ)能，它們的工作原理相似，都是通過(guò)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化來(lái)完成充、放電。
目前，我國(guó)已建成投運(yùn)的新型儲(chǔ)能項(xiàng)目中，鋰離子電池儲(chǔ)能占到97.4%。隨著鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)的突破，將與鋰離子電池形成互補(bǔ)和有效替代。
李勇琦表示，鈉資源來(lái)源廣泛、儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉，而且能量轉(zhuǎn)換效率超過(guò)鋰電池，有望應(yīng)用于大規(guī)模電化學(xué)儲(chǔ)能、電動(dòng)汽車(chē)、工程機(jī)械等領(lǐng)域。
相對(duì)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(chē)、儲(chǔ)能等應(yīng)用領(lǐng)域得到進(jìn)一步驗(yàn)證和實(shí)踐。
高工咨詢(xún)董事長(zhǎng)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(guò)程中，可靠性的提升、技術(shù)路線(xiàn)的確立、供應(yīng)鏈的建立等問(wèn)題尚待解決。”
展望鈉電池產(chǎn)業(yè)未來(lái)幾年的趨勢(shì)，高工產(chǎn)研預(yù)測(cè)，在產(chǎn)能上，2024年我國(guó)將有超過(guò)5家鈉電池企業(yè)完成5吉瓦時(shí)鈉電池產(chǎn)能，超過(guò)5家企業(yè)完成1000噸聚陰離子正極材料產(chǎn)能，超過(guò)8家企業(yè)完成1000噸硬碳負(fù)極材料產(chǎn)能。
總體來(lái)看，2023年至2027年，國(guó)內(nèi)鈉電池產(chǎn)業(yè)仍然處于培育期，2027年后將進(jìn)入爆發(fā)期。
