據悉,該系統以鈉離子電池為儲能主體,結合市電、光伏和充電設施形成微網(wǎng)系統,可根據需求與公共電網(wǎng)智能互動(dòng)。此次鈉離子電池光儲充智能微網(wǎng)系統的研制成功,標志著(zhù)我國在鈉離子電池技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)化走在了世界前列,同時(shí)將進(jìn)一步推動(dòng)鈉離子電池商業(yè)化應用發(fā)展。
鈉離子電池成大規模儲能新選擇
長(cháng)期以來(lái),鋰電子電池都是儲能領(lǐng)域的“主力軍”。根據中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì )統計數據,2020年全球與中國新增電化學(xué)儲能中,鋰電池儲能占比分別是96%和92%,行業(yè)覆蓋率占據主導地位。隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)及規?；瘍δ芗夹g(shù)的推廣應用,鋰的需求量逐年遞增,然而鋰在地殼的儲量不高(0.0065%),且70%的鋰集中于南美洲。我國鋰資源不算貧瘠,但由于資源開(kāi)采成本等問(wèn)題,目前我國80%的鋰資源供應依賴(lài)進(jìn)口,存在卡脖子的風(fēng)險。所以尋找無(wú)資源限制的儲能技術(shù)方案來(lái)應對規模儲能需求勢在必行。
作為極具潛力的新一代儲能技術(shù),鈉離子電池近年來(lái)受到廣泛關(guān)注。鈉離子電池與鋰離子電池工作原理相似,性能相近,但相比鋰離子電池具有原材料儲量豐富、分布廣泛、成本低廉、環(huán)境友好和兼容鋰離子電池現有生產(chǎn)設備的優(yōu)勢,同時(shí)具備功率特性較好、溫度范圍適應性寬、性能安全和無(wú)過(guò)放電問(wèn)題等特點(diǎn),因此被普遍認為是成為大規模儲能的重要可選路徑。
據相關(guān)數據顯示,截至2020年,全球已約有二十多家企業(yè)致力于鈉離子電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化,主要包括中國的中科海鈉、英國Faradion、法國Tiamat、美國Natron Energy等,率先入局的企業(yè)均在不同場(chǎng)景實(shí)現了鈉離子電池的應用實(shí)踐,尤其是在儲能領(lǐng)域的應用。
從100kWh到1MWh,量變到質(zhì)變
此次全球首套1MWh鈉離子電池光儲充智能微網(wǎng)系統是由中科院物理所與中科海鈉聯(lián)合建立并提供技術(shù)支撐,是鈉離子在大型儲能領(lǐng)域的又一次重要產(chǎn)業(yè)應用的突破。此前,雙方曾于2019年3月在江蘇溧陽(yáng)實(shí)現了世界首座100kWh鈉離子電池儲能電站示范運行,并成功為中科院物理所長(cháng)三角物理研究中心提供儲能服務(wù)。時(shí)隔兩年,中科海鈉在材料工藝,電芯設計和生產(chǎn)制造多個(gè)維度都進(jìn)行了系統改進(jìn),據中科海鈉總經(jīng)理唐堃介紹,這次啟用的兆瓦時(shí)級鈉離子電池儲能系統,綜合能量效率達到了86.8%。
中科海鈉成立于2017年,依托中國科學(xué)院物理研究所技術(shù)創(chuàng )新科研成果轉換,是專(zhuān)注于鈉離子電池技術(shù)與生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)。公司目前已建成了鈉離子電池百?lài)嵓壊牧现性嚲€(xiàn)及MWh級電芯線(xiàn),正在山西太原建設年產(chǎn)2000噸鈉離子電池正、負極材料生產(chǎn)基地;研制生產(chǎn)的鈉離子電池,綜合性能處于國際領(lǐng)先水平,同時(shí)也是國際少有的擁有鈉離子電池核心技術(shù)與專(zhuān)利的企業(yè)。
值得一提的是,2020年底,由中國科學(xué)院物理研究所研究員、中科海鈉董事長(cháng)胡勇勝參與撰寫(xiě)的鈉離子電池論文《Rational design of layered oxide materials for sodium-ion batteries》在世界頂級學(xué)術(shù)刊物《Science》上發(fā)表。這是《Science》創(chuàng )刊百余年來(lái)首次刊登鈉離子電池領(lǐng)域相關(guān)文章,不僅表明了國際主流科學(xué)界對該技術(shù)突破的重視,也佐證了我國鈉離子電池前沿技術(shù)已達到國際頂尖水平。
推動(dòng)鈉離子電池在儲能領(lǐng)域應用,助力碳中和、碳達峰
十四五規劃明確納入碳達峰、碳中和,推進(jìn)清潔能源增長(cháng)消納和儲能協(xié)調有序發(fā)展,在國家政策的指導下,未來(lái)能源革命和大規?？稍偕茉吹慕尤脒M(jìn)一步深化。按照目前發(fā)展趨勢,未來(lái)儲能市場(chǎng)可達萬(wàn)億級別。
鈉離子電池技術(shù)不僅滿(mǎn)足儲能領(lǐng)域低成本、長(cháng)壽命和高安全性能等要求,在一定程度上也可以緩解鋰資源短缺引發(fā)的儲能電池發(fā)展受限問(wèn)題,同時(shí)還可以替代鉛酸電池,有望在低速電動(dòng)車(chē)、電動(dòng)船、家庭/工業(yè)儲能、5G通信基站、數據中心、可再生能源大規模接入和智能電網(wǎng)等多個(gè)領(lǐng)域快速發(fā)展。
本次全球首套1MWh鈉離子電池儲能系統的正式投運,凸顯了我國鈉離子電池技術(shù)在大規模儲能領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,推動(dòng)了我國清潔能源技術(shù)應用的發(fā)展,提升了我國在儲能技術(shù)領(lǐng)域的競爭力和影響力,也將進(jìn)一步助力碳中和、碳達峰目標的實(shí)現。
