6月28日,全球首套1MWh鈉離子電池光儲(chǔ)充智能微網(wǎng)系統(tǒng)在山西太原綜改區(qū)正式投入運(yùn)行。該項(xiàng)目由中科院物理所與中科海鈉聯(lián)合推出,中國(guó)科學(xué)院A類戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)大規(guī)模儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范項(xiàng)目重點(diǎn)支持。
據(jù)悉,該系統(tǒng)以鈉離子電池為儲(chǔ)能主體,結(jié)合市電、光伏和充電設(shè)施形成微網(wǎng)系統(tǒng),可根據(jù)需求與公共電網(wǎng)智能互動(dòng)。此次鈉離子電池光儲(chǔ)充智能微網(wǎng)系統(tǒng)的研制成功,標(biāo)志著我國(guó)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(yīng)用發(fā)展。
鈉離子電池成大規(guī)模儲(chǔ)能新選擇
長(zhǎng)期以來(lái),鋰電子電池都是儲(chǔ)能領(lǐng)域的“主力軍”。根據(jù)中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),2020年全球與中國(guó)新增電化學(xué)儲(chǔ)能中,鋰電池儲(chǔ)能占比分別是96%和92%,行業(yè)覆蓋率占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著電動(dòng)汽車及規(guī)模化儲(chǔ)能技術(shù)的推廣應(yīng)用,鋰的需求量逐年遞增,然而鋰在地殼的儲(chǔ)量不高(0.0065%),且70%的鋰集中于南美洲。我國(guó)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(guó)80%的鋰資源供應(yīng)依賴進(jìn)口,存在卡脖子的風(fēng)險(xiǎn)。所以尋找無(wú)資源限制的儲(chǔ)能技術(shù)方案來(lái)應(yīng)對(duì)規(guī)模儲(chǔ)能需求勢(shì)在必行。
作為極具潛力的新一代儲(chǔ)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(chǔ)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(xiàn)有生產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)勢(shì),同時(shí)具備功率特性較好、溫度范圍適應(yīng)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(rèn)為是成為大規(guī)模儲(chǔ)能的重要可選路徑。
據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)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(guó)的中科海鈉、英國(guó)Faradion、法國(guó)Tiamat、美國(guó)Natron Energy等,率先入局的企業(yè)均在不同場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)了鈉離子電池的應(yīng)用實(shí)踐,尤其是在儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)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(chǔ)充智能微網(wǎng)系統(tǒng)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(chǔ)能領(lǐng)域的又一次重要產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的突破。此前,雙方曾于2019年3月在江蘇溧陽(yáng)實(shí)現(xiàn)了世界首座100kWh鈉離子電池儲(chǔ)能電站示范運(yùn)行,并成功為中科院物理所長(zhǎng)三角物理研究中心提供儲(chǔ)能服務(wù)。時(shí)隔兩年,中科海鈉在材料工藝,電芯設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造多個(gè)維度都進(jìn)行了系統(tǒng)改進(jìn),據(jù)中科海鈉總經(jīng)理唐堃介紹,這次啟用的兆瓦時(shí)級(jí)鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng),綜合能量效率達(dá)到了86.8%。
中科海鈉成立于2017年,依托中國(guó)科學(xué)院物理研究所技術(shù)創(chuàng)新科研成果轉(zhuǎn)換,是專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噸級(jí)材料中試線及MWh級(jí)電芯線,正在山西太原建設(shè)年產(chǎn)2000噸鈉離子電池正、負(fù)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(guó)際領(lǐng)先水平,同時(shí)也是國(guó)際少有的擁有鈉離子電池核心技術(shù)與專利的企業(yè)。
值得一提的是,2020年底,由中國(guó)科學(xué)院物理研究所研究員、中科海鈉董事長(zhǎng)胡勇勝參與撰寫的鈉離子電池論文《Rational design of layered oxide materials for sodium-ion batteries》在世界頂級(jí)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(guó)際主流科學(xué)界對(duì)該技術(shù)突破的重視,也佐證了我國(guó)鈉離子電池前沿技術(shù)已達(dá)到國(guó)際頂尖水平。
推動(dòng)鈉離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用,助力碳中和、碳達(dá)峰
十四五規(guī)劃明確納入碳達(dá)峰、碳中和,推進(jìn)清潔能源增長(zhǎng)消納和儲(chǔ)能協(xié)調(diào)有序發(fā)展,在國(guó)家政策的指導(dǎo)下,未來(lái)能源革命和大規(guī)模可再生能源的接入進(jìn)一步深化。按照目前發(fā)展趨勢(shì),未來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)可達(dá)萬(wàn)億級(jí)別。
鈉離子電池技術(shù)不僅滿足儲(chǔ)能領(lǐng)域低成本、長(zhǎng)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(chǔ)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、電動(dòng)船、家庭/工業(yè)儲(chǔ)能、5G通信基站、數(shù)據(jù)中心、可再生能源大規(guī)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(chǔ)能系統(tǒng)的正式投運(yùn),凸顯了我國(guó)鈉離子電池技術(shù)在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,推動(dòng)了我國(guó)清潔能源技術(shù)應(yīng)用的發(fā)展,提升了我國(guó)在儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力和影響力,也將進(jìn)一步助力碳中和、碳達(dá)峰目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
