中國儲能網(wǎng)訊：全球首套百兆瓦時級鈉離子電池儲能電站去年已在湖北潛江正式投運。該電站單次充電可儲存10萬度電能，在電網(wǎng)低谷時吸納冗余綠電，在用電高峰時釋放電力，相當(dāng)于一個巨型“充電寶”，可滿足約1.2萬戶普通家庭單日用電需求。這一項目不僅刷新了鈉離子電池儲能規(guī)模的世界紀(jì)錄，更標(biāo)志著中國在鈉離子電池技術(shù)全鏈路自主研發(fā)與大規(guī)模商用方面實現(xiàn)重大跨越。中國科學(xué)院物理研究所清潔能源實驗室主任、中科海鈉董事長胡勇勝近日在接受《環(huán)球時報》記者采訪時表示：“在當(dāng)前國際能源競爭加劇的背景下，該項目可有效緩解我國新能源產(chǎn)業(yè)對鋰資源的戰(zhàn)略依賴，通過資源替代策略構(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。”
性能實現(xiàn)三大突破
這座被稱作“巨型充電寶”的儲能電站由42套儲能電池倉和21套升壓變流一體機組成，其意義遠不止于規(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源上更具可持續(xù)性，而潛江電站在性能上實現(xiàn)了長壽命、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)勢有效保障了冬季嚴(yán)寒和夏季酷熱地區(qū)儲能系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，明顯降低儲能系統(tǒng)對溫控系統(tǒng)的依賴度和能源消耗。”
這一特性極大拓展了儲能的地理適用邊界，使項目可在中國“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)定運行，顯著提升可再生能源配套儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟性與可靠性。
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)于國產(chǎn)化過程中的最大困難，胡勇勝坦言：“在正負極材料完全自主開發(fā)且100%國產(chǎn)化的背后，最大的困難是材料的性能穩(wěn)定性和成本問題，其次才是設(shè)備和工藝問題?！?/span>
面對鈉電池被認(rèn)為能量密度低、循環(huán)差的技術(shù)瓶頸，研究團隊跳出了當(dāng)時國際主流研究的鎳基路線。胡勇勝回顧道：“2014年，團隊創(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)機制。隨后，通過引入鐵元素替代部分金屬成分，同年成功開發(fā)出國際上首個銅鐵錳基鈉離子電池正極材料體系。該體系不僅實現(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)。”
在負極材料方面，團隊歷時3年篩選500余種產(chǎn)碳前驅(qū)體，最終創(chuàng)新性地利用我國儲量豐富的煤炭資源，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)制備的碳負極材料，儲鈉容量高、循環(huán)穩(wěn)定性優(yōu)異，極具性價比?！边@項突破不僅解決了性能問題，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，“實驗室的原理突破后，又遇到生產(chǎn)制造的困難。通過與國內(nèi)設(shè)備制造商聯(lián)合攻關(guān)，解決了諸多生產(chǎn)工藝問題，如正極材料溫度均勻性控制、負極涂布表面張力問題、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驗室到規(guī)?；慨a(chǎn)的跨越。”
這一過程充滿了挑戰(zhàn)?！皬膶嶒炇?Ah的電芯到量產(chǎn)大容量電芯的過程，就是前面提到的正負極材料突破和制造裝備、工藝攻關(guān)的過程。這個過程現(xiàn)在總結(jié)起來似乎邏輯清晰、路徑明確，但實際上是個不斷反復(fù)和嘗試的過程，遠沒有現(xiàn)在說起來這么有章法?！?/span>
胡勇勝感慨道：“正極避開主流鎳基路線，負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?！?/span>
為發(fā)展中國家提供可復(fù)制的綠色能源自主化路徑
胡勇勝表示，中國鈉電正在成為“全球綠能新名片”。潛江電站的投運在國際能源領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注，他表示：“鈉電技術(shù)通過多國專利授權(quán)構(gòu)建了技術(shù)護城河，成為我國搶占國際技術(shù)制高點的關(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，我國鈉離子電池產(chǎn)業(yè)已經(jīng)在全球新型儲能領(lǐng)域大幅度領(lǐng)先。”相關(guān)技術(shù)已獲得中、美、日、歐等多國專利授權(quán)，顯示出強大的研發(fā)控制力和技術(shù)話語權(quán)。
值得注意的是，中國已從國際標(biāo)準(zhǔn)的“參與者”轉(zhuǎn)向“制定者”。胡勇勝強調(diào)稱，“與產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢同步的是國際標(biāo)準(zhǔn)制定上的引領(lǐng)性。2021年以來，中科海鈉與工信部、行業(yè)組織、國內(nèi)鈉電企業(yè)共同制定了多項標(biāo)準(zhǔn)，涉及材料、電芯、應(yīng)用等多個領(lǐng)域，這些標(biāo)準(zhǔn)正在成為事實上的國際標(biāo)準(zhǔn)或國際標(biāo)準(zhǔn)制定的核心參考，這一系列進展彰顯了中國在新型儲能領(lǐng)域的技術(shù)話語權(quán)，正從標(biāo)準(zhǔn)參與者轉(zhuǎn)向規(guī)則制定者。”
在市場與戰(zhàn)略層面，鈉電池不僅是一種技術(shù)替代，更是中國應(yīng)對鋰資源對外依存度過高的戰(zhàn)略回應(yīng)。中國鋰資源進口依賴度超過70%，而鈉資源儲量豐富、分布廣泛。胡勇勝對記者說道：“鈉電并非要取代鋰電，而是要構(gòu)建互補體系，這對于中國擺脫鋰資源的定價被動局面非常重要，與磷酸鐵鋰電池相比，鈉電憑借其原材料天然的成本優(yōu)勢和穩(wěn)定性能形成價格錨定效應(yīng)?！?/span>
胡勇勝還對相關(guān)未來市場前景做出展望：“隨著應(yīng)用規(guī)模的擴大，鈉電的成本優(yōu)勢不斷凸顯，預(yù)計到2030年在新能源領(lǐng)域市場占有率將突破20%。因為與鋰離子電池產(chǎn)業(yè)生態(tài)兼容，一方面會隨著鋰電池的價格波動此消彼長，自動調(diào)節(jié)鋰電的供需關(guān)系，成為鋰資源價格的平衡器，另一方面也可以通過鈉離子電池的應(yīng)用策略和使用規(guī)模，主動干預(yù)鋰資源價格?！?/span>
與此同時，鈉離子電池也有望成為中國繼光伏、風(fēng)電、鋰電之后的第四張“國際綠能名片”。中科海鈉已與英國、德國、東南亞等國家和地區(qū)開展合作，胡勇勝表示：“從當(dāng)前發(fā)展趨勢和技術(shù)優(yōu)勢來看，鈉離子電池有望與其他新型儲能技術(shù)一起成為‘國際綠能名片’。鈉離子電池具備‘快充無損、低溫?zé)o阻、過放無憂、資源無限’的獨特優(yōu)勢”，“這些優(yōu)勢使其能為發(fā)展中國家提供‘資源適配型’解決方案。例如，在鋰資源匱乏的發(fā)展中國家，鈉離子電池可充分利用普遍豐富的鈉資源，降低對進口鋰資源的依賴?！?/span>
這種技術(shù)輸出正在產(chǎn)生廣泛國際影響。胡勇勝稱，“這種‘中國技術(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)展中國家提供了一條可復(fù)制的綠色能源自主化路徑，對全球發(fā)展中國家發(fā)展綠色科技具有重要的參考價值?！碧貏e是在共建“一帶一路”國家，“鈉離子電池資源豐富、成本低廉，其成本優(yōu)勢體現(xiàn)在全生命周期，將直接推動相關(guān)缺電國家新能源儲能裝機量增長，不僅可加速全球可再生能源普及，也會重塑新能源產(chǎn)業(yè)的全球分工?！?/span>
