近年來，鈉離子電池作為儲能領域“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，標志著鈉離子電池大規(guī)模儲能工程技術取得關鍵性突破，鈉離子電池規(guī)?；瘧没虿饺?ldquo;快車道”。
大規(guī)模儲能工程技術取得突破
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，電池總容量、電池健康度、充放電的性能指標，以及頻率、電壓、有功功率等實時參數清晰可見。
近年來，隨著新能源裝機容量占比持續(xù)提升，風電、光伏等新能源發(fā)電方式具有間歇性，電力調峰壓力不斷增大，對于引入新型儲能作為靈活性調節(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對新能源的消納能力。
南方電網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，智能化參與電力調峰，實現靈活存儲和釋放新能源電量，起到電網安全運行的“穩(wěn)定器”“調節(jié)器”作用。
業(yè)內人士介紹，盡管鈉離子電池工作原理、生產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應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、系統集成和安全防控三方面的技術難題。”南方電網廣西電網公司創(chuàng)新管理部副總經理高立克說，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集成技術，三是大容量鈉離子電池儲能成套火災防控技術。
經過技術攻關，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，以及國內首套十兆瓦時鈉離子電池儲能系統，并應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—工程建設”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以及鈉離子電池儲能安全防控技術三方面的空白。
成本優(yōu)勢尚未凸顯 上下游產業(yè)鏈待完善
業(yè)內人士認為，隨著關鍵技術的突破，鈉離子電池儲能有望成為成本最低的電化學儲能技術，發(fā)展前景可期。但其作為一項新型儲能技術，距離真正規(guī)?；瘧眠€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70年代發(fā)現的可充電電池，但早期市場需求主要集中在3C產品，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術界和產業(yè)界的廣泛關注。
目前鈉離子電池在儲能領域的應用，在性能和成本方面還需對標鋰離子電池，進一步提升技術經濟性。在性能層面，鈉離子電池能量密度偏低，技術成熟度有待提高；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成本。”高立克說，隨著技術逐步成熟，鈉離子電池的能量密度提升速度很快，預計將會在一至兩年內追平鋰離子電池。
發(fā)揮鈉離子電池的成本優(yōu)勢，需要以大規(guī)模量產為前提。中國科學院院士、清華大學化學系教授李景虹說，盡管鈉離子電池原材料豐富且成本低廉，但現在整體產量較小，配套的原材料、制造過程、應用技術配套等成本都較高，導致其實際生產成本較當前的鋰電子電池偏高。
多名受訪人士表示，雖然當前我國鈉離子電池已取得一定領先地位，但總體上仍處于產業(yè)化初期階段，其技術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，產業(yè)線轉換成本相對較低。
推進鈉離子電池產業(yè)高質量發(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。應通過綜合施策，圍繞難點協同創(chuàng)新，加快鈉離子電池儲能等新型儲能技術的創(chuàng)新和應用，為促進新能源大規(guī)模、高比例消納，構建新型電力系統和新型能源體系、助推實現“雙碳”目標提供有力支撐。
中關村儲能產業(yè)技術聯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、電池集成等關鍵技術環(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方面先進性的同時，針對鈉離子電池不同的技術路線給予支持，推動不同規(guī)模、不同場景的示范應用，加快技術的產業(yè)化發(fā)展，推動集成應用。
推動產業(yè)化需要建立完整的儲能產業(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、交通等產業(yè)協同發(fā)展，實現儲能技術的多元化應用，通過技術創(chuàng)新和規(guī)模效應，降低新型儲能技術的成本，提高經濟性。
李景虹認為，應打造鈉離子電池儲能產業(yè)集群，支持產業(yè)鏈上下游企業(yè)加強協同合作，推動產業(yè)鏈優(yōu)化升級，解決規(guī)模較小和產業(yè)鏈不完善導致的成本問題，提高產業(yè)鏈整體競爭力。同時，加強鈉離子電池技術開發(fā)與產業(yè)應用之間的銜接，解決鈉離子電池上下游應用脫節(jié)、技術配套不完善的問題。
當前，鈉離子電池產業(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標準、質量規(guī)范，建立產品測試認證體系，促進產業(yè)鏈下游的規(guī)?；瘧茫苿有袠I(yè)高質量規(guī)范發(fā)展。同時，指導電力企業(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，完善相關法律法規(guī)，明確新型儲能技術的準入標準、安全要求和監(jiān)管機制，保障鈉離子電池儲能技術的可靠性和安全性。
大規(guī)模儲能工程技術取得突破
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，電池總容量、電池健康度、充放電的性能指標，以及頻率、電壓、有功功率等實時參數清晰可見。
近年來，隨著新能源裝機容量占比持續(xù)提升，風電、光伏等新能源發(fā)電方式具有間歇性，電力調峰壓力不斷增大，對于引入新型儲能作為靈活性調節(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對新能源的消納能力。
南方電網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，智能化參與電力調峰，實現靈活存儲和釋放新能源電量，起到電網安全運行的“穩(wěn)定器”“調節(jié)器”作用。
業(yè)內人士介紹，盡管鈉離子電池工作原理、生產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應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、系統集成和安全防控三方面的技術難題。”南方電網廣西電網公司創(chuàng)新管理部副總經理高立克說，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集成技術，三是大容量鈉離子電池儲能成套火災防控技術。
經過技術攻關，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，以及國內首套十兆瓦時鈉離子電池儲能系統，并應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—工程建設”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以及鈉離子電池儲能安全防控技術三方面的空白。
成本優(yōu)勢尚未凸顯 上下游產業(yè)鏈待完善
業(yè)內人士認為，隨著關鍵技術的突破，鈉離子電池儲能有望成為成本最低的電化學儲能技術，發(fā)展前景可期。但其作為一項新型儲能技術，距離真正規(guī)?；瘧眠€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70年代發(fā)現的可充電電池，但早期市場需求主要集中在3C產品，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術界和產業(yè)界的廣泛關注。
目前鈉離子電池在儲能領域的應用，在性能和成本方面還需對標鋰離子電池，進一步提升技術經濟性。在性能層面，鈉離子電池能量密度偏低，技術成熟度有待提高；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成本。”高立克說，隨著技術逐步成熟，鈉離子電池的能量密度提升速度很快，預計將會在一至兩年內追平鋰離子電池。
發(fā)揮鈉離子電池的成本優(yōu)勢，需要以大規(guī)模量產為前提。中國科學院院士、清華大學化學系教授李景虹說，盡管鈉離子電池原材料豐富且成本低廉，但現在整體產量較小，配套的原材料、制造過程、應用技術配套等成本都較高，導致其實際生產成本較當前的鋰電子電池偏高。
多名受訪人士表示，雖然當前我國鈉離子電池已取得一定領先地位，但總體上仍處于產業(yè)化初期階段，其技術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，產業(yè)線轉換成本相對較低。
推進鈉離子電池產業(yè)高質量發(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。應通過綜合施策，圍繞難點協同創(chuàng)新，加快鈉離子電池儲能等新型儲能技術的創(chuàng)新和應用，為促進新能源大規(guī)模、高比例消納，構建新型電力系統和新型能源體系、助推實現“雙碳”目標提供有力支撐。
中關村儲能產業(yè)技術聯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、電池集成等關鍵技術環(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方面先進性的同時，針對鈉離子電池不同的技術路線給予支持，推動不同規(guī)模、不同場景的示范應用，加快技術的產業(yè)化發(fā)展，推動集成應用。
推動產業(yè)化需要建立完整的儲能產業(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、交通等產業(yè)協同發(fā)展，實現儲能技術的多元化應用，通過技術創(chuàng)新和規(guī)模效應，降低新型儲能技術的成本，提高經濟性。
李景虹認為，應打造鈉離子電池儲能產業(yè)集群，支持產業(yè)鏈上下游企業(yè)加強協同合作，推動產業(yè)鏈優(yōu)化升級，解決規(guī)模較小和產業(yè)鏈不完善導致的成本問題，提高產業(yè)鏈整體競爭力。同時，加強鈉離子電池技術開發(fā)與產業(yè)應用之間的銜接，解決鈉離子電池上下游應用脫節(jié)、技術配套不完善的問題。
當前，鈉離子電池產業(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標準、質量規(guī)范，建立產品測試認證體系，促進產業(yè)鏈下游的規(guī)?；瘧茫苿有袠I(yè)高質量規(guī)范發(fā)展。同時，指導電力企業(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，完善相關法律法規(guī)，明確新型儲能技術的準入標準、安全要求和監(jiān)管機制，保障鈉離子電池儲能技術的可靠性和安全性。
