据悉,该系统以钠离子电池为储能主体,结合市电、光伏和充电设施形成微网系统,可根据需求与公共电网智能互动。此次钠离子电池光储充智能微网系统的研制成功,标志着我国在钠离子电池技术及其产业化走在了世界前列,同时将进一步推动钠离子电池商业化应用发展。
钠离子电池成大规模储能新选择
长期以来,锂电子电池都是储能领域的“主力军”。根据中国化学与物理电源行业协会统计数据,2020年全球与中国新增电化学储能中,锂电池储能占比分别是96%和92%,行业覆盖率占据主导地位。随着电动汽车及规模化储能技术的推广应用,锂的需求量逐年递增,然而锂在地壳的储量不高(0.0065%),且70%的锂集中于南美洲。我国锂资源不算贫瘠,但由于资源开采成本等问题,目前我国80%的锂资源供应依赖进口,存在卡脖子的风险。所以寻找无资源限制的储能技术方案来应对规模储能需求势在必行。
作为极具潜力的新一代储能技术,钠离子电池近年来受到广泛关注。钠离子电池与锂离子电池工作原理相似,性能相近,但相比锂离子电池具有原材料储量丰富、分布广泛、成本低廉、环境友好和兼容锂离子电池现有生产设备的优势,同时具备功率特性较好、温度范围适应性宽、性能安全和无过放电问题等特点,因此被普遍认为是成为大规模储能的重要可选路径。
据相关数据显示,截至2020年,全球已约有二十多家企业致力于钠离子电池的研发和产业化,主要包括中国的中科海钠、英国Faradion、法国Tiamat、美国Natron Energy等,率先入局的企业均在不同场景实现了钠离子电池的应用实践,尤其是在储能领域的应用。
从100kWh到1MWh,量变到质变
此次全球首套1MWh钠离子电池光储充智能微网系统是由中科院物理所与中科海钠联合建立并提供技术支撑,是钠离子在大型储能领域的又一次重要产业应用的突破。此前,双方曾于2019年3月在江苏溧阳实现了世界首座100kWh钠离子电池储能电站示范运行,并成功为中科院物理所长三角物理研究中心提供储能服务。时隔两年,中科海钠在材料工艺,电芯设计和生产制造多个维度都进行了系统改进,据中科海钠总经理唐堃介绍,这次启用的兆瓦时级钠离子电池储能系统,综合能量效率达到了86.8%。
中科海钠成立于2017年,依托中国科学院物理研究所技术创新科研成果转换,是专注于钠离子电池技术与生产的高新技术企业。公司目前已建成了钠离子电池百吨级材料中试线及MWh级电芯线,正在山西太原建设年产2000吨钠离子电池正、负极材料生产基地;研制生产的钠离子电池,综合性能处于国际领先水平,同时也是国际少有的拥有钠离子电池核心技术与专利的企业。
值得一提的是,2020年底,由中国科学院物理研究所研究员、中科海钠董事长胡勇胜参与撰写的钠离子电池论文《Rational design of layered oxide materials for sodium-ion batteries》在世界顶级学术刊物《Science》上发表。这是《Science》创刊百余年来首次刊登钠离子电池领域相关文章,不仅表明了国际主流科学界对该技术突破的重视,也佐证了我国钠离子电池前沿技术已达到国际顶尖水平。
推动钠离子电池在储能领域应用,助力碳中和、碳达峰
十四五规划明确纳入碳达峰、碳中和,推进清洁能源增长消纳和储能协调有序发展,在国家政策的指导下,未来能源革命和大规模可再生能源的接入进一步深化。按照目前发展趋势,未来储能市场可达万亿级别。
钠离子电池技术不仅满足储能领域低成本、长寿命和高安全性能等要求,在一定程度上也可以缓解锂资源短缺引发的储能电池发展受限问题,同时还可以替代铅酸电池,有望在低速电动车、电动船、家庭/工业储能、5G通信基站、数据中心、可再生能源大规模接入和智能电网等多个领域快速发展。
本次全球首套1MWh钠离子电池储能系统的正式投运,凸显了我国钠离子电池技术在大规模储能领域的领先地位,推动了我国清洁能源技术应用的发展,提升了我国在储能技术领域的竞争力和影响力,也将进一步助力碳中和、碳达峰目标的实现。
