鈉離子電池儲能“嶄露頭角” 規?;瘧眠€有多遠?
來(lái)源:經(jīng)濟參考報2024-06-27 08:00

近年來(lái),鈉離子電池作為儲能領(lǐng)域“新晉選手”嶄露頭角,其具有原材料儲量豐富、易于提取、成本低廉、自主可控等優(yōu)勢,有望與鋰離子電池在儲能等領(lǐng)域形成互補。今年5月,全國首座大容量鈉離子電池儲能電站在廣西建成投運,標志著(zhù)鈉離子電池大規模儲能工程技術(shù)取得關(guān)鍵性突破,鈉離子電池規?;瘧没虿饺搿翱燔?chē)道”。

大規模儲能工程技術(shù)取得突破

在廣西南寧市武鳴區,剛投入使用“滿(mǎn)月”的伏林鈉離子電池儲能電站坐落在綠野之中。從空中俯瞰,電池艙、儲能變流艙、升壓艙等組成白綠格子方陣。電站主控樓里,技術(shù)人員通過(guò)電子大屏可實(shí)時(shí)監控儲能電站運行情況,電池總容量、電池健康度、充放電的性能指標,以及頻率、電壓、有功功率等實(shí)時(shí)參數清晰可見(jiàn)。

近年來(lái),隨著(zhù)新能源裝機容量占比持續提升,風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電方式具有間歇性,電力調峰壓力不斷增大,對于引入新型儲能作為靈活性調節資源的需求十分迫切。伏林鈉離子電池儲能電站投運后,有效提升了電力系統對新能源的消納能力。

南方電網(wǎng)廣西南寧供電局高級工程師羅傳勝告訴記者,該儲能電站8小時(shí)能完成一次充放電,可通過(guò)相連的線(xiàn)路,智能化參與電力調峰,實(shí)現靈活存儲和釋放新能源電量,起到電網(wǎng)安全運行的“穩定器”“調節器”作用。

業(yè)內人士介紹,盡管鈉離子電池工作原理、生產(chǎn)工藝與鋰離子電池類(lèi)似,并兼具高性能、高安全、長(cháng)壽命、寬溫區、高功率等優(yōu)勢,但要把鈉離子電池技術(shù)應用于大容量?jì)δ茈娬?,仍需要攻克很多新難題。

“主要是電池技術(shù)、系統集成和安全防控三方面的技術(shù)難題?!蹦戏诫娋W(wǎng)廣西電網(wǎng)公司創(chuàng )新管理部副總經(jīng)理高立克說(shuō),一是要在高性能材料和電芯規模制備上取得突破,二是要研發(fā)出完全適用于大容量鈉離子電池電熱特性的儲能系統集成技術(shù),三是大容量鈉離子電池儲能成套火災防控技術(shù)。

經(jīng)過(guò)技術(shù)攻關(guān),項目團隊研制出210安時(shí)容量、長(cháng)壽命、寬溫區、高安全性的鈉離子儲能電池,以及國內首套十兆瓦時(shí)鈉離子電池儲能系統,并應用于伏林鈉離子電池儲能電站,形成從“材料—電池單體—儲能系統—工程建設”的成套解決方案。項目團隊共獲得26項發(fā)明專(zhuān)利,填補了鈉離子電池材料、鈉離子電池集成技術(shù)以及鈉離子電池儲能安全防控技術(shù)三方面的空白。

成本優(yōu)勢尚未凸顯 上下游產(chǎn)業(yè)鏈待完善

業(yè)內人士認為,隨著(zhù)關(guān)鍵技術(shù)的突破,鈉離子電池儲能有望成為成本最低的電化學(xué)儲能技術(shù),發(fā)展前景可期。但其作為一項新型儲能技術(shù),距離真正規?;瘧眠€有較長(cháng)一段路要走。

記者了解到,鈉離子電池和鋰離子電池都是20世紀70年代發(fā)現的可充電電池,但早期市場(chǎng)需求主要集中在3C產(chǎn)品,對電池能量密度要求高,在這方面更具優(yōu)勢的鋰離子電池率先得到快速發(fā)展。出于對資源的可持續性和成本的考慮,鈉離子電池近幾年才重新受到學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關(guān)注。

目前鈉離子電池在儲能領(lǐng)域的應用,在性能和成本方面還需對標鋰離子電池,進(jìn)一步提升技術(shù)經(jīng)濟性。在性能層面,鈉離子電池能量密度偏低,技術(shù)成熟度有待提高;在成本層面,隨著(zhù)鋰價(jià)下行,鈉離子電池的綜合成本優(yōu)勢需要進(jìn)一步挖掘。

“當前鈉離子電池的能量密度較磷酸鐵鋰電池低20%左右。我們要在保證安全性能的前提下,進(jìn)一步加大研發(fā)力度,提高鈉離子電池的能量密度,從而降低其制造成本和系統成本?!备吡⒖苏f(shuō),隨著(zhù)技術(shù)逐步成熟,鈉離子電池的能量密度提升速度很快,預計將會(huì )在一至兩年內追平鋰離子電池。

發(fā)揮鈉離子電池的成本優(yōu)勢,需要以大規模量產(chǎn)為前提。中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)化學(xué)系教授李景虹說(shuō),盡管鈉離子電池原材料豐富且成本低廉,但現在整體產(chǎn)量較小,配套的原材料、制造過(guò)程、應用技術(shù)配套等成本都較高,導致其實(shí)際生產(chǎn)成本較當前的鋰電子電池偏高。

多名受訪(fǎng)人士表示,雖然當前我國鈉離子電池已取得一定領(lǐng)先地位,但總體上仍處于產(chǎn)業(yè)化初期階段,其技術(shù)路線(xiàn)和市場(chǎng)定位未明確,市場(chǎng)認同度和接納度有待提升,形成上下游產(chǎn)業(yè)鏈還需要一定的時(shí)間。但對于行業(yè)而言,鈉離子電池與鋰離子電池在使用上可以通用互換,制造上可以與鋰離子電池共線(xiàn),產(chǎn)業(yè)線(xiàn)轉換成本相對較低。

推進(jìn)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

受訪(fǎng)人士認為,新型儲能行業(yè)的發(fā)展需要政府、企業(yè)和社會(huì )等各方面的共同努力和支持。應通過(guò)綜合施策,圍繞難點(diǎn)協(xié)同創(chuàng )新,加快鈉離子電池儲能等新型儲能技術(shù)的創(chuàng )新和應用,為促進(jìn)新能源大規模、高比例消納,構建新型電力系統和新型能源體系、助推實(shí)現“雙碳”目標提供有力支撐。

中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟副秘書(shū)長(cháng)李臻建議,鈉離子電池在正負極材料、電解液、電芯生產(chǎn)、電池集成等關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節,需要國家持續重點(diǎn)支持,保持我國在鈉離子電池技術(shù)方面先進(jìn)性的同時(shí),針對鈉離子電池不同的技術(shù)路線(xiàn)給予支持,推動(dòng)不同規模、不同場(chǎng)景的示范應用,加快技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,推動(dòng)集成應用。

推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化需要建立完整的儲能產(chǎn)業(yè)鏈,對此,高立克建議,加強鈉離子電池儲能企業(yè)與電力、能源、交通等產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展,實(shí)現儲能技術(shù)的多元化應用,通過(guò)技術(shù)創(chuàng )新和規模效應,降低新型儲能技術(shù)的成本,提高經(jīng)濟性。

李景虹認為,應打造鈉離子電池儲能產(chǎn)業(yè)集群,支持產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)加強協(xié)同合作,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化升級,解決規模較小和產(chǎn)業(yè)鏈不完善導致的成本問(wèn)題,提高產(chǎn)業(yè)鏈整體競爭力。同時(shí),加強鈉離子電池技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)應用之間的銜接,解決鈉離子電池上下游應用脫節、技術(shù)配套不完善的問(wèn)題。

當前,鈉離子電池產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展初期,為長(cháng)遠發(fā)展考慮,李臻、高立克等人建議,制定鈉離子電池等新型儲能技術(shù)標準、質(zhì)量規范,建立產(chǎn)品測試認證體系,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈下游的規?;瘧?,推動(dòng)行業(yè)高質(zhì)量規范發(fā)展。同時(shí),指導電力企業(yè)開(kāi)展鈉離子電池儲能電站全生命周期的監督和管理。此外,完善相關(guān)法律法規,明確新型儲能技術(shù)的準入標準、安全要求和監管機制,保障鈉離子電池儲能技術(shù)的可靠性和安全性。

責任編輯: 胡青
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