▲ 中國首個大容量鈉離子電池儲能電站——伏林鈉離子電池儲能電站在廣西南寧建成投運。梁磊/攝
5月11日，從南方電網公司了解到， 中國首個大容量鈉離子電池儲能電站——伏林鈉離子電池儲能電站在廣西南寧建成投運 。這是國家重點研發計劃「百兆瓦時級鈉離子電池儲能技術」專案示範工程，透過自主創新，首次將鈉離子電池技術套用於大容量儲能電站。工程的投產標誌著鈉離子電池大規模儲能工程技術取得關鍵性突破。
自主研發的大容量鈉離子電池儲能系統整體技術國際領先
從空中俯瞰伏林鈉離子電池儲能電站，鐵塔銀線牽引電力能源，匯聚到整齊排列的電池艙、變流器艙組成的白綠格子方陣中。這片儲能裝置投入執行後，具有自主知識產權的大容量鈉離子電池儲能技術也實作了在電力工程的首次套用。
▲ 在伏林鈉離子電池儲能電站主控樓裏，技術人員透過電子大屏即時監控儲能電站器材。梁磊/攝
在電站主控樓裏，技術人員透過電子大屏即時監控儲能電站器材。 「透過大屏，我們可以看到儲能電站執行器材的即時參數。 透過相連的路線，儲能電站可以智能化參與電力調峰，實作靈活儲存和釋放新能源電量，把清潔電力送到千家萬戶。 」南方電網廣西南寧供電局高級工程師羅傳勝指著電子螢幕介紹。
該電站由南方電網廣西電網公司投資建設，本期投產規模為十兆瓦時。區別於常規的電化學儲能電站，該電站采用全新自主研發的大容量鈉離子電池儲能技術，這在國內尚屬首次。
南方電網廣西電網公司創新管理部副總經理高立克介紹，2022年11月起，廣西電網公司承擔了國家重點研發計劃專案子課題「百兆瓦時級鈉離子電池儲能系統整合技術及套用示範」研究任務，聯合中國科學院物理研究所、南方電網儲能股份有限公司、中科海鈉科技有限責任公司等多家單位組成專案團隊進行攻關。
經過一年多的研究，專案團隊研制出了全國首款210安時長壽命、寬溫區、高安全性的鈉離子儲能電池，研制了國內首套十兆瓦時鈉離子電池儲能系統，並運用這些技術建設了全國首座電力儲能用鈉離子電池儲能電站——伏林儲能電站，形成了從材料-電池單體-儲能系統-工程建設的成套解決方案。「專案團隊圍繞高效能電芯規模制備、系統整合和安全防控等關鍵技術開展攻關，形成了具有自主知識產權的鈉離子電池制備及系統整合技術。」高立克介紹。
南方電網廣西電力科學研究院領軍級技術專家唐彬博士介紹，專案采用了大容量鈉離子電池和智能組串式技術，在提高儲能系統安全性的同時，系統能量轉換效率也得到了大幅提升。
南方電網儲能股份有限公司領軍級技術專家李勇琦介紹，專案組運用了新的儲能變流溫控技術和安全防控技術，讓該鈉離子電池儲能系統能夠在實作能量整體轉換效率超過92%的同時，22000多個電池溫差不超過3攝氏度，轉換效率、安全性等多項關鍵指標優於同類鋰離子電池儲能系統。
1月28日，由中國工程院蔣劍春院士、中國科學院程時傑院士、張躍院士、歐盟科學院孫金華院士等專家組成的中國機械工業聯合會鑒定委員會對專案成果作出評審鑒定：該專案團隊研制的「十兆瓦時電力儲能電站用鈉離子電池儲能系統」整體技術處於國際領先水平。
新型儲能技術開啟鈉離子電池新賽道
鈉離子電池儲能技術的套用發展，正在加快打破中國新型儲能技術現有格局。
當前，中國新型儲能技術路線以鋰離子電池為絕對主導。截至今年一季度末，全國已建成投運新型儲能專案超過3500萬千瓦，其中鋰離子電池儲能裝機占比超過95%。在儲能和電動汽車快速發展下，鋰離子電池存在關鍵材料進口依賴度較高、資源短缺等問題，難以支撐中國新型儲能產業可持續快速發展，與鋰離子電池儲能形成互補和有效替代的新材料需求迫切。
據了解，新型儲能是指透過電化學儲能、物理儲能等技術實作能量儲存。鈉離子電池與鋰離子電池都屬於電化學儲能，它們的工作原理相似，都是透過電能和化學能的相互轉化來完成充、放電。相對於鋰離子電池儲能，鈉離子電池儲能原材料儲量豐富、易於提取、成本低廉，低溫條件下效能更好，在大規模儲能方面具有明顯優勢。
中國科學院物理研究所研究員胡勇勝介紹，鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池相似，生產工藝類同，產業線轉換成本相對較低，可推動實作大規模風電、光伏發電的經濟並網。「廣西伏林儲能電站順利投運，為鈉離子電池儲能技術大範圍套用提供了實證支撐，未來還將進一步推動產業鏈條的發展。」胡勇勝表示。
可規模化復制推廣 發展前景廣闊
本次投運的國重專案示範工程一期工程，是中國首次實作鈉離子電池儲能技術規模化套用。其系統的一大優勢，是可規模化復制推廣。「這個儲能系統可以靈活地進行模組化組合擴充套件，好比搭積木，積木越多，規模越大。」高立克介紹，該系統透過模組化組合擴充套件，可以達到百兆瓦時級以上規模。
鈉離子儲能技術的規模化套用發展，也將進一步推動降低執行成本。「鈉離子電池儲能進入規模化發展階段，成本造價可降低20%至30%，在充分改進電池結構和工藝、提高材料利用率和迴圈壽命的前提下，度電成本可下探至0.2元/千瓦時，是推動新型儲能經濟套用的重要技術方向」，全國電力儲能標準化技術委員會副秘書長、南方電網戰略級技術專家陳滿表示。
隨著關鍵技術的突破，鈉離子電池有望成為成本最低的電化學儲能技術，將加快推動中國新型儲能電站向集中式、大型化趨勢發展，促進新能源大規模、高比例消納，進一步打造新質生產力，為構建新型電力系統和新型能源體系、支撐實作「雙碳」目標夯實基礎。
「鈉離子電池儲能技術套用前景廣闊。」中科海鈉科技有限責任公司總經理李樹軍博士認為，鈉離子電池儲能技術在大規模電化學儲能、電動汽車、工程機械等主要套用領域，有望與鋰離子電池形成互補和有效替代。包括鈉離子電池儲能技術在內的新型儲能創新發展技術突破和套用探索，也將有力推動新型儲能產業體系培育壯大。
中國工程院院士陳立泉表示：「目前新型儲能裝置裏重要的裝置就是鋰離子電池和鈉離子電池，鈉電池現在發展趨勢就是要把它產業化，將來鈉離子電池肯定會有很大的經濟效益。」
文丨陳欽榮 劉德欣 黃昉 梁磊
