中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：全球首套百兆瓦時(shí)級(jí)鈉離子電池儲(chǔ)能電站去年已在湖北潛江正式投運(yùn)。該電站單次充電可儲(chǔ)存10萬(wàn)度電能，在電網(wǎng)低谷時(shí)吸納冗余綠電，在用電高峰時(shí)釋放電力，相當(dāng)于一個(gè)巨型“充電寶”，可滿足約1.2萬(wàn)戶普通家庭單日用電需求。這一項(xiàng)目不僅刷新了鈉離子電池儲(chǔ)能規(guī)模的世界紀(jì)錄，更標(biāo)志著中國(guó)在鈉離子電池技術(shù)全鏈路自主研發(fā)與大規(guī)模商用方面實(shí)現(xiàn)重大跨越。中國(guó)科學(xué)院物理研究所清潔能源實(shí)驗(yàn)室主任、中科海鈉董事長(zhǎng)胡勇勝近日在接受《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者采訪時(shí)表示：“在當(dāng)前國(guó)際能源競(jìng)爭(zhēng)加劇的背景下，該項(xiàng)目可有效緩解我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)對(duì)鋰資源的戰(zhàn)略依賴，通過(guò)資源替代策略構(gòu)建了更具韌性的供應(yīng)鏈體系，為新型電力系統(tǒng)建設(shè)提供了自主可控的技術(shù)選項(xiàng)。”
性能實(shí)現(xiàn)三大突破
這座被稱作“巨型充電寶”的儲(chǔ)能電站由42套儲(chǔ)能電池倉(cāng)和21套升壓變流一體機(jī)組成，其意義遠(yuǎn)不止于規(guī)模創(chuàng)紀(jì)錄。與傳統(tǒng)鋰電池相比，鈉離子電池在原材料來(lái)源上更具可持續(xù)性，而潛江電站在性能上實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)壽命、寬溫區(qū)、高功率三大突破。
在溫度適應(yīng)性方面，胡勇勝表示：“鈉離子電池憑借寬溫區(qū)特性，在零下20攝氏度低溫下仍可保持90%容量（普通鋰電池約為50%-60%），60攝氏度高溫下也可以穩(wěn)定使用。這一優(yōu)勢(shì)有效保障了冬季嚴(yán)寒和夏季酷熱地區(qū)儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，明顯降低儲(chǔ)能系統(tǒng)對(duì)溫控系統(tǒng)的依賴度和能源消耗?！?/span>
這一特性極大拓展了儲(chǔ)能的地理適用邊界，使項(xiàng)目可在中國(guó)“三北”地區(qū)（華北、西北、東北）以及北歐、北美、東南亞、非洲等極端氣候地區(qū)穩(wěn)定運(yùn)行，顯著提升可再生能源配套儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。
該電站在電網(wǎng)中起到“削峰填谷”、緩解輸配電阻力的作用，還可作為風(fēng)光新能源并網(wǎng)的關(guān)鍵緩沖裝置，提高綠電消納比例，助力新型電力系統(tǒng)平穩(wěn)轉(zhuǎn)型。
聯(lián)合攻克量產(chǎn)難關(guān)
關(guān)于國(guó)產(chǎn)化過(guò)程中的最大困難，胡勇勝坦言：“在正負(fù)極材料完全自主開發(fā)且100%國(guó)產(chǎn)化的背后，最大的困難是材料的性能穩(wěn)定性和成本問(wèn)題，其次才是設(shè)備和工藝問(wèn)題?！?/span>
面對(duì)鈉電池被認(rèn)為能量密度低、循環(huán)差的技術(shù)瓶頸，研究團(tuán)隊(duì)跳出了當(dāng)時(shí)國(guó)際主流研究的鎳基路線。胡勇勝回顧道：“2014年，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)了銅基層狀材料中存在的高效可逆反應(yīng)機(jī)制。隨后，通過(guò)引入鐵元素替代部分金屬成分，同年成功開發(fā)出國(guó)際上首個(gè)銅鐵錳基鈉離子電池正極材料體系。該體系不僅實(shí)現(xiàn)貴金屬的零使用，而且大幅提升了鈉離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性，奠定了商業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)?！?/span>
在負(fù)極材料方面，團(tuán)隊(duì)歷時(shí)3年篩選500余種產(chǎn)碳前驅(qū)體，最終創(chuàng)新性地利用我國(guó)儲(chǔ)量豐富的煤炭資源，首次開發(fā)出煤基硬碳產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。胡勇勝表示：“該技術(shù)制備的碳負(fù)極材料，儲(chǔ)鈉容量高、循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異，極具性價(jià)比?！边@項(xiàng)突破不僅解決了性能問(wèn)題，更大幅降低了材料成本。
材料原理突破后，量產(chǎn)裝備成為又一道難關(guān)。胡勇勝介紹稱，“實(shí)驗(yàn)室的原理突破后，又遇到生產(chǎn)制造的困難。通過(guò)與國(guó)內(nèi)設(shè)備制造商聯(lián)合攻關(guān)，解決了諸多生產(chǎn)工藝問(wèn)題，如正極材料溫度均勻性控制、負(fù)極涂布表面張力問(wèn)題、極片輥壓控制等鈉電池特殊工藝，直接支撐了大容量電芯從實(shí)驗(yàn)室到規(guī)?；慨a(chǎn)的跨越。”
這一過(guò)程充滿了挑戰(zhàn)。“從實(shí)驗(yàn)室2Ah的電芯到量產(chǎn)大容量電芯的過(guò)程，就是前面提到的正負(fù)極材料突破和制造裝備、工藝攻關(guān)的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程現(xiàn)在總結(jié)起來(lái)似乎邏輯清晰、路徑明確，但實(shí)際上是個(gè)不斷反復(fù)和嘗試的過(guò)程，遠(yuǎn)沒有現(xiàn)在說(shuō)起來(lái)這么有章法?！?/span>
胡勇勝感慨道：“正極避開主流鎳基路線，負(fù)極用煤替代椰殼生物質(zhì)，我們不僅沒被‘卡脖子’，反而把路修寬了。”
為發(fā)展中國(guó)家提供可復(fù)制的綠色能源自主化路徑
胡勇勝表示，中國(guó)鈉電正在成為“全球綠能新名片”。潛江電站的投運(yùn)在國(guó)際能源領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注，他表示：“鈉電技術(shù)通過(guò)多國(guó)專利授權(quán)構(gòu)建了技術(shù)護(hù)城河，成為我國(guó)搶占國(guó)際技術(shù)制高點(diǎn)的關(guān)鍵基石。依托全球70%的鈉電專利布局，以及快速的產(chǎn)業(yè)化能力，我國(guó)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在全球新型儲(chǔ)能領(lǐng)域大幅度領(lǐng)先?！毕嚓P(guān)技術(shù)已獲得中、美、日、歐等多國(guó)專利授權(quán)，顯示出強(qiáng)大的研發(fā)控制力和技術(shù)話語(yǔ)權(quán)。
值得注意的是，中國(guó)已從國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的“參與者”轉(zhuǎn)向“制定者”。胡勇勝?gòu)?qiáng)調(diào)稱，“與產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)同步的是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定上的引領(lǐng)性。2021年以來(lái)，中科海鈉與工信部、行業(yè)組織、國(guó)內(nèi)鈉電企業(yè)共同制定了多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，涉及材料、電芯、應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域，這些標(biāo)準(zhǔn)正在成為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定的核心參考，這一系列進(jìn)展彰顯了中國(guó)在新型儲(chǔ)能領(lǐng)域的技術(shù)話語(yǔ)權(quán)，正從標(biāo)準(zhǔn)參與者轉(zhuǎn)向規(guī)則制定者。”
在市場(chǎng)與戰(zhàn)略層面，鈉電池不僅是一種技術(shù)替代，更是中國(guó)應(yīng)對(duì)鋰資源對(duì)外依存度過(guò)高的戰(zhàn)略回應(yīng)。中國(guó)鋰資源進(jìn)口依賴度超過(guò)70%，而鈉資源儲(chǔ)量豐富、分布廣泛。胡勇勝對(duì)記者說(shuō)道：“鈉電并非要取代鋰電，而是要構(gòu)建互補(bǔ)體系，這對(duì)于中國(guó)擺脫鋰資源的定價(jià)被動(dòng)局面非常重要，與磷酸鐵鋰電池相比，鈉電憑借其原材料天然的成本優(yōu)勢(shì)和穩(wěn)定性能形成價(jià)格錨定效應(yīng)?！?/span>
胡勇勝還對(duì)相關(guān)未來(lái)市場(chǎng)前景做出展望：“隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大，鈉電的成本優(yōu)勢(shì)不斷凸顯，預(yù)計(jì)到2030年在新能源領(lǐng)域市場(chǎng)占有率將突破20%。因?yàn)榕c鋰離子電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)兼容，一方面會(huì)隨著鋰電池的價(jià)格波動(dòng)此消彼長(zhǎng)，自動(dòng)調(diào)節(jié)鋰電的供需關(guān)系，成為鋰資源價(jià)格的平衡器，另一方面也可以通過(guò)鈉離子電池的應(yīng)用策略和使用規(guī)模，主動(dòng)干預(yù)鋰資源價(jià)格?！?/span>
與此同時(shí)，鈉離子電池也有望成為中國(guó)繼光伏、風(fēng)電、鋰電之后的第四張“國(guó)際綠能名片”。中科海鈉已與英國(guó)、德國(guó)、東南亞等國(guó)家和地區(qū)開展合作，胡勇勝表示：“從當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)和技術(shù)優(yōu)勢(shì)來(lái)看，鈉離子電池有望與其他新型儲(chǔ)能技術(shù)一起成為‘國(guó)際綠能名片’。鈉離子電池具備‘快充無(wú)損、低溫?zé)o阻、過(guò)放無(wú)憂、資源無(wú)限’的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)”，“這些優(yōu)勢(shì)使其能為發(fā)展中國(guó)家提供‘資源適配型’解決方案。例如，在鋰資源匱乏的發(fā)展中國(guó)家，鈉離子電池可充分利用普遍豐富的鈉資源，降低對(duì)進(jìn)口鋰資源的依賴?！?/span>
這種技術(shù)輸出正在產(chǎn)生廣泛國(guó)際影響。胡勇勝稱，“這種‘中國(guó)技術(shù)+本地資源’的組合，正在重塑全球新能源產(chǎn)業(yè)格局，為發(fā)展中國(guó)家提供了一條可復(fù)制的綠色能源自主化路徑，對(duì)全球發(fā)展中國(guó)家發(fā)展綠色科技具有重要的參考價(jià)值?！碧貏e是在共建“一帶一路”國(guó)家，“鈉離子電池資源豐富、成本低廉，其成本優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在全生命周期，將直接推動(dòng)相關(guān)缺電國(guó)家新能源儲(chǔ)能裝機(jī)量增長(zhǎng)，不僅可加速全球可再生能源普及，也會(huì)重塑新能源產(chǎn)業(yè)的全球分工?！?/span>
