近日，我國首個(gè)大容量鈉離子電池儲(chǔ)能電站——伏林鈉離子電池儲(chǔ)能電站在廣西南寧投運(yùn)，標(biāo)志著鈉離子電池大規(guī)模儲(chǔ)能工程技術(shù)研制取得關(guān)鍵性突破。“鈉離子儲(chǔ)能電站可以智能化參與電力調(diào)峰，實(shí)現(xiàn)靈活存儲(chǔ)和釋放新能源電量，把清潔電力送到千家萬戶。”南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司南寧供電局高級工程師羅傳勝介紹。
作為國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“百兆瓦時(shí)級鈉離子電池儲(chǔ)能技術(shù)”項(xiàng)目示范工程的一期工程，伏林鈉離子電池儲(chǔ)能電站裝機(jī)容量10兆瓦時(shí)。整體建成后，項(xiàng)目容量將達(dá)百兆瓦時(shí)，每年可發(fā)出清潔電能7300萬度，相應(yīng)減少二氧化碳排放5萬噸，滿足3.5萬居民用戶的用電需求。那么，鈉離子電池儲(chǔ)能有何獨(dú)特優(yōu)勢與市場前景?
與鋰離子電池儲(chǔ)能形成互補(bǔ)
當(dāng)前，我國正加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能多元化高質(zhì)量發(fā)展。在產(chǎn)業(yè)規(guī)?；鲩L的同時(shí)，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，技術(shù)路線百花齊放。在全國已建成的新型儲(chǔ)能項(xiàng)目中，以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能占比超95%，處于絕對主導(dǎo)地位。
然而，鋰離子電池原材料依賴進(jìn)口、資源短缺，難以支撐我國新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)快速發(fā)展。我國迫切需要能有效替代或與鋰電池儲(chǔ)能形成互補(bǔ)的儲(chǔ)能技術(shù)。
全國電力儲(chǔ)能標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)副秘書長、中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司戰(zhàn)略級技術(shù)專家陳滿介紹，鈉離子電池與鋰離子電池的電化學(xué)機(jī)理相似。相對于鋰離子電池，鈉離子電池原材料儲(chǔ)量豐富、易于提取、成本低廉，低溫條件下性能更好，在大規(guī)模儲(chǔ)能方面優(yōu)勢明顯。
突破關(guān)鍵技術(shù)
盡管我國在鈉離子電池產(chǎn)品研發(fā)制造、標(biāo)準(zhǔn)制定以及市場推廣應(yīng)用等方面的工作已全面展開，但把鈉離子電池應(yīng)用于大容量儲(chǔ)能電站在國際上還沒有先例。
“雖然鈉離子電池和鋰離子電池反應(yīng)原理相似，但要結(jié)合前者充放電特性研制出成套儲(chǔ)能系統(tǒng)，還需要攻克很多新難題。”南方電網(wǎng)儲(chǔ)能股份有限公司技術(shù)專家李勇琦說。
“我們圍繞高性能電芯規(guī)模制備、系統(tǒng)集成和安全防控等關(guān)鍵技術(shù)開展攻關(guān)，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的鈉離子電池制備及系統(tǒng)集成技術(shù)。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司創(chuàng)新管理部副總經(jīng)理高立克介紹。作為主要技術(shù)參與方，南方電網(wǎng)儲(chǔ)能股份有限公司儲(chǔ)能科研院結(jié)合鈉離子電池充放電特性研制出成套儲(chǔ)能系統(tǒng)。
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)過長達(dá)一年半的研究，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)研制出全球首款長壽命、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、充電速度快和倍率性好等優(yōu)點(diǎn)，12分鐘可充電90%。”中國科學(xué)院物理研究所研究員胡勇勝介紹。
促進(jìn)新能源發(fā)電高比例消納
隨著關(guān)鍵技術(shù)取得突破，鈉離子電池儲(chǔ)能有望成為成本最低的電化學(xué)儲(chǔ)能方式。其大規(guī)模應(yīng)用可加快推動(dòng)我國新型儲(chǔ)能電站向集中式、大型化趨勢發(fā)展，促進(jìn)新能源發(fā)電高比例消納。
“鈉離子電池儲(chǔ)能進(jìn)入規(guī)模化發(fā)展階段后，成本造價(jià)可降低20%—30%。在充分改進(jìn)電池結(jié)構(gòu)和工藝、提高材料利用率和循環(huán)壽命的前提下，度電成本可下探至0.2元/千瓦時(shí)。”陳滿表示，“這是推動(dòng)新型儲(chǔ)能應(yīng)用的重要技術(shù)方向。”
“此次投運(yùn)的儲(chǔ)能電站，用鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以靈活地進(jìn)行模塊化組合擴(kuò)展。好比用積木搭房子，積木越多，規(guī)模越大。”高立克介紹，通過模塊化組合靈活擴(kuò)展，電站能達(dá)到百兆瓦時(shí)級以上規(guī)模。
高立克表示，未來鈉離子電池將繼續(xù)在能量密度、循環(huán)壽命等方面突破，實(shí)現(xiàn)度電成本持續(xù)降低。隨著電站運(yùn)行數(shù)據(jù)不斷積累，百兆瓦時(shí)級鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)及應(yīng)用示范項(xiàng)目在系統(tǒng)集成技術(shù)方面還可以持續(xù)優(yōu)化，儲(chǔ)能系統(tǒng)投資成本有望進(jìn)一步降低。這有利于鈉離子電池儲(chǔ)能規(guī)模化應(yīng)用。
來源：科技日報(bào) 記者 劉昊、葉 青 通訊員 黃 昉、陳欽榮
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