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系統,可根據需求與公共電網智能互動。此次鈉離子電池光儲充智能微網系統的研制成功,標志著我國在鈉離子電池技術及其產業化走在了世界前列,同時將進一步推動鈉離子電池商業化應用發展。

鈉離子電池成大規模儲能新選擇

長期以來,鋰電子電池都是儲能領域的“主力軍”。根據中國化學與物理電源行業協會統計數據,2020年全球與中國新增電化學儲能中,鋰電池儲能占比分別是96%和92%,行業覆蓋率占據主導地位。隨著電動汽車及規模化儲能技術的推廣應用,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,但由于資源開采成本等問題,目前我國80%的鋰資源供應依賴進口,存在卡脖子的風險。所以尋找無資源限制的儲能技術方案來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,鈉離子電池近年來受到廣泛關注。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、環境友好和兼容鋰離子電池現有生產設備的優勢,同時具備功率特性較好、溫度范圍適應性寬、性能安全和無過放電問題等特點,因此被普遍認為是成為大規模儲能的重要可選路徑。

據相關數據顯示,截至2020年,全球已約有二十多家企業致力于鈉離子電池的研發和產業化,主要包括中國的中科海鈉、英國Faradion、法國Tiamat、美國Natron Energy等,率先入局的企業均在不同場景實現了鈉離子電池的應用實踐,尤其是在儲能領域的應用。

從100kWh到1MWh,量變到質變

此次全球首套1MWh鈉離子電池光儲充智能微網系統是由中科院物理所與中科海鈉聯合建立并提供技術支撐,是鈉離子在大型儲能領域的又一次重要產業應用的突破。此前,雙方曾于2019年3月在江蘇溧陽實現了世界首座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三角物理研究中心提供儲能服務。時隔兩年,中科海鈉在材料工藝,電芯設計和生產制造多個維度都進行了系統改進,據中科海鈉總經理唐堃介紹,這次啟用的兆瓦時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,依托中國科學院物理研究所技術創新科研成果轉換,是專注于鈉離子電池技術與生產的高新技術企業。公司目前已建成了鈉離子電池百噸級材料中試線及MWh級電芯線,正在山西太原建設年產2000噸鈉離子電池正、負極材料生產基地;研制生產的鈉離子電池,綜合性能處于國際領先水平,同時也是國際少有的擁有鈉離子電池核心技術與專利的企業。

值得一提的是,2020年底,由中國科學院物理研究所研究員、中科海鈉董事長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》在世界頂級學術刊物《Science》上發表。這是《Science》創刊百余年來首次刊登鈉離子電池領域相關文章,不僅表明了國際主流科學界對該技術突破的重視,也佐證了我國鈉離子電池前沿技術已達到國際頂尖水平。

推動鈉離子電池在儲能領域應用,助力碳中和、碳達峰

十四五規劃明確納入碳達峰、碳中和,推進清潔能源增長消納和儲能協調有序發展,在國家政策的指導下,未來能源革命和大規模可再生能源的接入進一步深化。按照目前發展趨勢,未來儲能市場可達萬億級別。

鈉離子電池技術不僅滿足儲能領域低成本、長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的儲能電池發展受限問題,同時還可以替代鉛酸電池,有望在低速電動車、電動船、家庭/工業儲能、5G通信基站、數據中心、可再生能源大規模接入和智能電網等多個領域快速發展。

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在大規模儲能領域的領先地位,推動了我國清潔能源技術應用的發展,提升了我國在儲能技術領域的競爭力和影響力,也將進一步助力碳中和、碳達峰目標的實現。