近年來，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(biāo)志著鈉離子電池大規(guī)模儲能工程技術(shù)取得關(guān)鍵性突破，鈉離子電池規(guī)?；瘧?yīng)用或步入“快車道”。
大規(guī)模儲能工程技術(shù)取得突破
在廣西南寧市武鳴區(qū)，剛投入使用“滿月”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)人員通過電子大屏可實時監(jiān)控儲能電站運行情況，電池總?cè)萘?、電池健康度、充放電的性能指?biāo)，以及頻率、電壓、有功功率等實時參數(shù)清晰可見。
近年來，隨著新能源裝機容量占比持續(xù)提升，風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電方式具有間歇性，電力調(diào)峰壓力不斷增大，對于引入新型儲能作為靈活性調(diào)節(jié)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(tǒng)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小時能完成一次充放電，可通過相連的線路，智能化參與電力調(diào)峰，實現(xiàn)靈活存儲和釋放新能源電量，起到電網(wǎng)安全運行的“穩(wěn)定器”“調(diào)節(jié)器”作用。
業(yè)內(nèi)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似，并兼具高性能、高安全、長壽命、寬溫區(qū)、高功率等優(yōu)勢，但要把鈉離子電池技術(shù)應(yīng)用于大容量儲能電站，仍需要攻克很多新難題。
“主要是電池技術(shù)、系統(tǒng)集成和安全防控三方面的技術(shù)難題。”南方電網(wǎng)廣西電網(wǎng)公司創(chuàng)新管理部副總經(jīng)理高立克說，一是要在高性能材料和電芯規(guī)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(tǒng)集成技術(shù)，三是大容量鈉離子電池儲能成套火災(zāi)防控技術(shù)。
經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，項目團隊研制出210安時容量、長壽命、寬溫區(qū)、高安全性的鈉離子儲能電池，以及國內(nèi)首套十兆瓦時鈉離子電池儲能系統(tǒng)，并應(yīng)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(tǒng)—工程建設(shè)”的成套解決方案。項目團隊共獲得26項發(fā)明專利，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(nèi)人士認為，隨著關(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(guī)?；瘧?yīng)用還有較長一段路要走。
記者了解到，鈉離子電池和鋰離子電池都是20世紀(jì)70年代發(fā)現(xiàn)的可充電電池，但早期市場需求主要集中在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(xù)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(yīng)用，在性能和成本方面還需對標(biāo)鋰離子電池，進一步提升技術(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，隨著鋰價下行，鈉離子電池的綜合成本優(yōu)勢需要進一步挖掘。
“當(dāng)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(tǒng)成本。”高立克說，隨著技術(shù)逐步成熟，鈉離子電池的能量密度提升速度很快，預(yù)計將會在一至兩年內(nèi)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(guī)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，盡管鈉離子電池原材料豐富且成本低廉，但現(xiàn)在整體產(chǎn)量較小，配套的原材料、制造過程、應(yīng)用技術(shù)配套等成本都較高，導(dǎo)致其實際生產(chǎn)成本較當(dāng)前的鋰電子電池偏高。
多名受訪人士表示，雖然當(dāng)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)路線和市場定位未明確，市場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，產(chǎn)業(yè)線轉(zhuǎn)換成本相對較低。
推進鈉離子電池產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展
受訪人士認為，新型儲能行業(yè)的發(fā)展需要政府、企業(yè)和社會等各方面的共同努力和支持。應(yīng)通過綜合施策，圍繞難點協(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(yīng)用，為促進新能源大規(guī)模、高比例消納，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和新型能源體系、助推實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供有力支撐。
中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟副秘書長李臻建議，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(jié)，需要國家持續(xù)重點支持，保持我國在鈉離子電池技術(shù)方面先進性的同時，針對鈉離子電池不同的技術(shù)路線給予支持，推動不同規(guī)模、不同場景的示范應(yīng)用，加快技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，推動集成應(yīng)用。
推動產(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，實現(xiàn)儲能技術(shù)的多元化應(yīng)用，通過技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模效應(yīng)，降低新型儲能技術(shù)的成本，提高經(jīng)濟性。
李景虹認為，應(yīng)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，推動產(chǎn)業(yè)鏈優(yōu)化升級，解決規(guī)模較小和產(chǎn)業(yè)鏈不完善導(dǎo)致的成本問題，提高產(chǎn)業(yè)鏈整體競爭力。同時，加強鈉離子電池技術(shù)開發(fā)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用之間的銜接，解決鈉離子電池上下游應(yīng)用脫節(jié)、技術(shù)配套不完善的問題。
當(dāng)前，鈉離子電池產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展初期，為長遠發(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(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量規(guī)范，建立產(chǎn)品測試認證體系，促進產(chǎn)業(yè)鏈下游的規(guī)模化應(yīng)用，推動行業(yè)高質(zhì)量規(guī)范發(fā)展。同時，指導(dǎo)電力企業(yè)開展鈉離子電池儲能電站全生命周期的監(jiān)督和管理。此外，完善相關(guān)法律法規(guī)，明確新型儲能技術(shù)的準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)、安全要求和監(jiān)管機制，保障鈉離子電池儲能技術(shù)的可靠性和安全性。
來源： 經(jīng)濟參考報 記者 陳一帆 徐海濤
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