我国钠电池储能技术首次实现规模化应用

近日，我国新型储能领域内首个10兆瓦时的钠离子电池储能电站在广西南宁正式投运。这是我国钠离子电池储能技术首次实现规模化应用。

　　在广西伏林钠离子电池储能电站，随着调度系统发出放电的指令，电池舱内储存的1万千瓦时新能源电量被送出，这些电量将满足1500户家庭一天的用电需求，随着这次电量传输完成，标志着电站正式投运。

　　该电站由南方电网广西电网公司投资建设，本期投产规模为10兆瓦时。项目整体建成后规模将达到100兆瓦时，每年能发出清洁电能7300万千瓦时，相应减少5万吨二氧化碳排放，能满足3.5万居民用户的用电需求。

　　12分钟可充电90%

　　2022年11月，南方电网广西电网公司联合南网储能（600995）公司、中国科学院物理研究所、中科海钠科技有限责任公司等多家单位组成的项目团队，正式启动了国家重点研发计划项目子课题“百兆瓦时级钠离子电池储能系统集成技术及应用示范”研究攻关任务。

　　高性能电芯是整套钠离子电池储能系统的基础单元。经过长达一年半的研究，项目团队研制出了全球首款长寿命、宽温区、高安全210安时钠离子储能电池。“从性能看，这种钠离子电池具有工作温区宽、快充和倍率性好等优点，12分钟可以充电90%。”中国科学院物理研究所研究员胡勇胜表示。

　　作为项目的主要技术参与方，南网储能公司储能科研院在锂电池储能的系统集成和安全防控等领域有着较为丰富的研究经验，承担了国家重点研发计划“锂离子电池储能系统全寿命周期应用安全技术”。“虽然钠电和锂电的反应原理相似，但要结合钠电充放电特性研制出成套储能系统，却需要攻克很多新的难题。”南网储能公司技术专家李勇琦表示。

　　随着关键技术的突破，钠离子电池有望成为成本最低的电化学储能技术，将加快推动我国新型储能电站向集中式、大型化趋势发展，促进新能源发电高比例消纳，以新型储能新质生产力发展助力新型电力系统和新型能源体系构建。“我们研发的这个系统可以灵活地进行模块化组合扩展，好比搭积木，积木越多，规模越大。”该项目负责人、南方电网广西电网公司创新部副主任高立克表示，该系统通过模块化组合实现灵活扩展，规模可以达到100兆瓦时以上。

　　提升电池模块安全性

　　在安全防控方面，该项目团队开发了液冷系统热管理策略以及模组级热阻隔、高效灭火等钠离子电池储能系统成套火灾防控技术。整套系统的22000多个钠电池单体的温度差控制在3摄氏度以内。运用兼备散热和热失控阻隔的玻璃纤维气凝胶作为电芯间的热阻隔材料后，可将电池单体热失控蔓延时间由30分钟延长至2小时，足足延长至4倍，大幅提升了电池模块的安全性。而团队研发的液氮高效灭火、降温、抗复燃技术，能够在5秒内扑灭电池初期火灾，做到24小时不复燃不爆炸。

　　2024年1月28日，由中国工程院蒋剑春院士，中国科学院程时杰院士、张跃院士，欧盟科学院孙金华院士等专家组成的中国机械工业联合会鉴定委员会对项目成果作出评审鉴定：该项目团队研制的“10兆瓦时电力储能电站用钠离子电池储能系统”整体技术处于国际领先水平。

　　国内钠电池产业处于培育期

　　新型储能是指通过电化学储能、物理储能等技术实现能量存储。钠离子电池与锂离子电池都属于电化学储能，它们的工作原理相似，都是通过电能和化学能的相互转化来完成充、放电。

　　目前，我国已建成投运的新型储能项目中，锂离子电池储能占到97.4%。随着钠离子电池储能技术的突破，将与锂离子电池形成互补和有效替代。

　　李勇琦表示，钠资源来源广泛、储量丰富、价格低廉，而且能量转换效率超过锂电池，有望应用于大规模电化学储能、电动汽车、工程机械等领域。

　　相对于锂电池，钠电池具有资源丰富、高低温性能优异、倍率性能好、安全性高的特性，使其能够在两轮车、储能等应用领域得到进一步验证和实践。

　　高工咨询董事长张小飞表示：“钠电池技术和产品还在不断快速发展过程中，可靠性的提升、技术路线的确立、供应链的建立等问题尚待解决。”

　　展望钠电池产业未来几年的趋势，高工产研预测，在产能上，2024年我国将有超过5家钠电池企业完成5吉瓦时钠电池产能，超过5家企业完成1000吨聚阴离子正极材料产能，超过8家企业完成1000吨硬碳负极材料产能。

　　总体来看，2023年至2027年，国内钠电池产业仍然处于培育期，2027年后将进入爆发期。