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▲我国首个大容量钠离子电池储能电站——伏林钠离子电池储能电站在广西南宁建成投运。梁磊 摄
5月11日，从南方电网公司了解到，我国首个大容量钠离子电池储能电站——伏林钠离子电池储能电站在广西南宁建成投运。这是国家重点研发计划“百兆瓦时级钠离子电池储能技术”项目示范工程，通过自主创新，首次将钠离子电池技术应用于大容量储能电站。工程的投产标志着钠离子电池大规模储能工程技术取得关键性突破。
自主研发的大容量钠离子电池储能系统整体技术国际领先
从空中俯瞰伏林钠离子电池储能电站，铁塔银线牵引电力能源，汇聚到整齐排列的电池舱、变流器舱组成的白绿格子方阵中。这片储能装置投入运行后，具有自主知识产权的大容量钠离子电池储能技术也实现了在电力工程的首次应用。
▲在伏林钠离子电池储能电站主控楼里，技术人员通过电子大屏实时监控储能电站设备。梁磊 摄
在电站主控楼里，技术人员通过电子大屏实时监控储能电站设备。“通过大屏，我们可以看到储能电站运行设备的实时参数。通过相连的线路，储能电站可以智能化参与电力调峰，实现灵活存储和释放新能源电量，把清洁电力送到千家万户。”南方电网广西南宁供电局高级工程师罗传胜指着电子屏幕介绍。
该电站由南方电网广西电网公司投资建设，本期投产规模为十兆瓦时。区别于常规的电化学储能电站，该电站采用全新自主研发的大容量钠离子电池储能技术，这在国内尚属首次。
南方电网广西电网公司创新管理部副总经理高立克介绍，2022年11月起，广西电网公司承担了国家重点研发计划项目子课题“百兆瓦时级钠离子电池储能系统集成技术及应用示范”研究任务，联合中国科学院物理研究所、南方电网储能股份有限公司、中科海钠科技有限责任公司等多家单位组成项目团队进行攻关。
经过一年多的研究，项目团队研制出了全国首款210安时长寿命、宽温区、高安全性的钠离子储能电池，研制了国内首套十兆瓦时钠离子电池储能系统，并运用这些技术建设了全国首座电力储能用钠离子电池储能电站——伏林储能电站，形成了从材料-电池单体-储能系统-工程建设的成套解决方案。“项目团队围绕高性能电芯规模制备、系统集成和安全防控等关键技术开展攻关，形成了具有自主知识产权的钠离子电池制备及系统集成技术。”高立克介绍。
南方电网广西电力科学研究院领军级技术专家唐彬博士介绍，项目采用了大容量钠离子电池和智能组串式技术，在提高储能系统安全性的同时，系统能量转换效率也得到了大幅提升。
南方电网储能股份有限公司领军级技术专家李勇琦介绍，项目组运用了新的储能变流温控技术和安全防控技术，让该钠离子电池储能系统能够在实现能量整体转换效率超过92%的同时，22000多个电池温差不超过3摄氏度，转换效率、安全性等多项关键指标优于同类锂离子电池储能系统。
1月28日，由中国工程院蒋剑春院士、中国科学院程时杰院士、张跃院士、欧盟科学院孙金华院士等专家组成的中国机械工业联合会鉴定委员会对项目成果作出评审鉴定：该项目团队研制的“十兆瓦时电力储能电站用钠离子电池储能系统”整体技术处于国际领先水平。
新型储能技术开启钠离子电池新赛道
钠离子电池储能技术的应用发展，正在加快打破我国新型储能技术现有格局。
当前，我国新型储能技术路线以锂离子电池为绝对主导。截至今年一季度末，全国已建成投运新型储能项目超过3500万千瓦，其中锂离子电池储能装机占比超过95%。在储能和电动汽车快速发展下，锂离子电池存在关键材料进口依赖度较高、资源短缺等问题，难以支撑我国新型储能产业可持续快速发展，与锂离子电池储能形成互补和有效替代的新材料需求迫切。
据了解，新型储能是指通过电化学储能、物理储能等技术实现能量存储。钠离子电池与锂离子电池都属于电化学储能，它们的工作原理相似，都是通过电能和化学能的相互转化来完成充、放电。相对于锂离子电池储能，钠离子电池储能原材料储量丰富、易于提取、成本低廉，低温条件下性能更好，在大规模储能方面具有明显优势。
中国科学院物理研究所研究员胡勇胜介绍，钠离子电池的工作原理与锂离子电池相似，生产工艺类同，产业线转换成本相对较低，可推动实现大规模风电、光伏发电的经济并网。“广西伏林储能电站顺利投运，为钠离子电池储能技术大范围应用提供了实证支撑，未来还将进一步推动产业链条的发展。”胡勇胜表示。
可规模化复制推广 发展前景广阔
本次投运的国重项目示范工程一期工程，是我国首次实现钠离子电池储能技术规模化应用。其系统的一大优势，是可规模化复制推广。“这个储能系统可以灵活地进行模块化组合扩展，好比搭积木，积木越多，规模越大。”高立克介绍，该系统通过模块化组合扩展，可以达到百兆瓦时级以上规模。
钠离子储能技术的规模化应用发展，也将进一步推动降低运行成本。“钠离子电池储能进入规模化发展阶段，成本造价可降低20%至30%，在充分改进电池结构和工艺、提高材料利用率和循环寿命的前提下，度电成本可下探至0.2元/千瓦时，是推动新型储能经济应用的重要技术方向”，全国电力储能标准化技术委员会副秘书长、南方电网战略级技术专家陈满表示。
随着关键技术的突破，钠离子电池有望成为成本最低的电化学储能技术，将加快推动我国新型储能电站向集中式、大型化趋势发展，促进新能源大规模、高比例消纳，进一步打造新质生产力，为构建新型电力系统和新型能源体系、支撑实现“双碳”目标夯实基础。
“钠离子电池储能技术应用前景广阔。”中科海钠科技有限责任公司总经理李树军博士认为，钠离子电池储能技术在大规模电化学储能、电动汽车、工程机械等主要应用领域，有望与锂离子电池形成互补和有效替代。包括钠离子电池储能技术在内的新型储能创新发展技术突破和应用探索，也将有力推动新型储能产业体系培育壮大。
中国工程院院士陈立泉表示：“目前新型储能装置里重要的装置就是锂离子电池和钠离子电池，钠电池现在发展趋势就是要把它产业化，将来钠离子电池肯定会有很大的经济效益。”
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