南网李勇琦:钠离子电池产业化迎来实质性突破 规模化应用成效显著
10月10日,由中国电池工业协会主办的中国国际电池工业博览会(IBIE 2025)暨中国国际电池应用大会在深圳召开。南方电网调峰调频发电有限公司研究员李勇琦 ,分享了《大容量钠离子电池储能技术研究与应用》主题报告。
此外,钠离子电池具备多重核心优势:资源自主可控性强,可有效破解我国锂电池领域80%资源依赖进口的现状;成本稳定性突出,且装备体系与锂电池兼容,产业链基础相对完善。同时,其还拥有优异的倍率性能与宽温域适应特性,在储能等领域展现出独特竞争力。
李勇琦强调,当前钠离子电池产业化应用已迎来实质性突破:
2024年5月投运的广西南宁伏林钠离子电池储能站,作为全球首个电网侧大容量钠离子储能电站,成功入选国家能源局首套重大技术装备,构建起从电池本体、系统集成到安全防控的全链条技术体系;
云南文山丘北电化学储能站近期完成扩容,采用锂电池与钠离子电池混合应用模式,电池按0.5P运行并满足功率型、构网型要求,有效支撑当地新能源在弱电网端的大面积接入。
尽管目前钠离子电池规模化应用仍待提升,价格相较锂电池存在一定差距,但随着锂电池价格波动上涨,其市场潜力持续释放。在多部门联动支持及国家对资源自主化的高度关注下,钠离子电池未来发展前景广阔。
与此同时,李勇琦表示,钠离子电池储能技术当前面临“电池”“系统”“安全”三大核心技术难点,相关关键技术研究已取得系列突破。
在集成技术领域,针对大容量钠离子电池储能系统,重点围绕钠电与锂电的差异性,开展安全防控、电池管理、热管理等核心技术攻关。
安全防控方面,深入研究钠电池热失控机理与火灾危险性,提出基于热失控、临界温度值和TNT当量的危险性评估方法,采用沉状氧化物电池进行实验,结果显示其性能优于磷酸铁锂;通过玻璃纤维气凝胶作为隔热阻隔材料,有效防范热蔓延。
电池管理上,结合钠电池与三元电池相似的充放电压特性,提出针对性SOH估算方法。
热管理领域,基于钠电池“放电发热明显、充电基本不发热”的独特特性(与锂电充放电热均衡差异显著),建立电化学—热耦模型,从单体PACK到电池簇、集装箱形成全链条热管理方案,将运行温区控制在30~40℃,较锂电上限高出5℃。
热失控与监控技术方面,通过不同气体含量实验发现,钠电池与锂电热失控气体种类相同但含量存在差异,已针对不同产品建立特征气体数据库,为电站运行跟踪提供支撑;监控系统虽与锂电差异不大,但需匹配钠电池充放电电流控制特性。
消防灭火上,除常规全氟己酮外,还开展液氮抑制技术研究,应对未来欧洲可能禁用氟化灭火器的趋势,目前液氮方案因未规模化导致造价较高。
在功率型与构网型应用研究中,丘北项目作为行业内首个大容量功率性钠电应用案例,采用钠电与锂电混合模式,电池按0.5P运行,针对钠电宽电压范围(电压差达1.5~1.8伏,远超锂电1伏以内)的特性开发构网型变流器,半年运行效率达89.5%,稳定性良好。
值得一提的是,规模化应用成效显著。
2024年5月投运的广西南宁伏林钠离子电池储能站,已实现2.5MW/10MWh规模部署,20MW/40MWh单元于国庆前投运并获CCTV报道,其百兆瓦时级国重项目正在推进,是全球首个电网侧大容量钠电储能电站,带动国内多个大型钠电储能站落地。
云南文山丘北项目运行超百天,充放电量达3GWh,容量为200MW/400MWh(钠电储能系统为电站容量1/10),不仅满足并网标准,还完成三倍功率10秒过载测试,全栈级黑启动实验实现84秒零起升压,各项指标贴合构网型储能变流器国标征求意见稿要求。
最后,李勇琦总结到,钠电后续发展核心在于降本,规模化后成本有望降至0.3-0.4元左右,实现与锂电池持平,若进一步提升电压频率与能量密度,其实用性将更突出。行业标准方面,当前钠电国标发布条件多参考锂电,未来需结合钠电特性进一步优化。南网储能公司科研院将结合工程实际,纳入新元素,同步开展电池测试、安全测试、安全防控、规划测试等工作,为钠电技术规范完善提供实践支撑。
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