為什么要發展儲能?
中國在(zai)太陽能(neng)和(he)風(feng)能(neng)發電以及光伏和(he)風(feng)電產業方面均位列世界(jie)第一(yi),但這些(xie)可再生能(neng)源發電存在(zai)不可儲存、不可轉(zhuan)運、不穩定的缺點。
電力(li)系統的電能(neng)(neng)產(chan)生、傳輸、消費是(shi)同時完成的,發(fa)電、供電、用電過(guo)程之間必須保持動態平衡(heng),即(ji)發(fa)多少電,就要用多少電。然(ran)而,風(feng)能(neng)(neng)、太陽能(neng)(neng)是(shi)一種沒有確(que)切形狀的特殊物質,人們無法準確(que)地(di)通過(guo)控制風(feng)力(li)、陽光(guang)來達到(dao)發(fa)電和用電的平衡(heng)。
以風(feng)(feng)力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)為例,只有風(feng)(feng)速達(da)到一(yi)定(ding)級別才(cai)能(neng)進行發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian),發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)量隨著風(feng)(feng)力(li)級別而(er)變化(hua)。一(yi)般情(qing)況下(xia),半(ban)夜發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)量最大(da),正(zheng)午(wu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)量最低(di),這和(he)人類(lei)社會(hui)的(de)用電(dian)(dian)(dian)(dian)需求正(zheng)好是相反的(de),很容易(yi)導致電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)需求高峰(feng)時電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)不足(zu),而(er)在用電(dian)(dian)(dian)(dian)需求低(di)谷時則(ze)電(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)過(guo)剩(sheng)的(de)情(qing)況。有關數據表明,風(feng)(feng)電(dian)(dian)(dian)(dian)日(ri)波動幅度(du)最高可達(da) 80%,而(er)光伏日(ri)波動幅度(du)最高則(ze)可達(da)到 100%。此外,它們還存(cun)在季(ji)節(jie)性的(de)周期(qi)變化(hua)。
隨著雙碳目標的(de)(de)推進(jin),風電(dian)(dian)、光伏等(deng)新能源電(dian)(dian)力系(xi)統的(de)(de)建設浪潮如火如荼。然而,如果遇到(dao)無(wu)(wu)風無(wu)(wu)光的(de)(de)極端天(tian)氣,如何(he)保(bao)障(zhang)穩定的(de)(de)電(dian)(dian)力供應無(wu)(wu)疑成為了一個巨大挑戰。
與此同時,我(wo)國(guo)(guo)每(mei)年(nian)棄(qi)(qi)電(dian)(dian)(dian)超過500億度!所(suo)謂棄(qi)(qi)電(dian)(dian)(dian)就是把發出來(lai)的電(dian)(dian)(dian)白(bai)白(bai)丟(diu)掉而不并入電(dian)(dian)(dian)網,2020年(nian),全國(guo)(guo)主要(yao)流(liu)域(yu)棄(qi)(qi)水電(dian)(dian)(dian)量約301億千(qian)瓦時,全國(guo)(guo)棄(qi)(qi)風電(dian)(dian)(dian)量約166億千(qian)瓦時,全國(guo)(guo)棄(qi)(qi)光電(dian)(dian)(dian)量52.6億千(qian)瓦時,棄(qi)(qi)電(dian)(dian)(dian)總數為(wei)519.6億千(qian)瓦時!按1度電(dian)(dian)(dian)0.59元計算,我(wo)國(guo)(guo)全年(nian)浪費掉的新能(neng)源電(dian)(dian)(dian)高達306億元!
一(yi)方面,風能、太陽(yang)能發電存在不穩定性;另一(yi)方面,“棄(qi)風棄(qi)光(guang)”現象又導致(zhi)了巨(ju)額(e)經濟損失。要(yao)如何確(que)保電力(li)系統穩定、高效地運(yun)行已成為當下社會迫切(qie)需要(yao)解決的命題之一(yi)。
因(yin)此(ci),儲(chu)能(neng)的(de)概念應(ying)運而(er)(er)生(sheng),它可(ke)(ke)(ke)以(yi)解決風能(neng)和(he)太陽能(neng)等可(ke)(ke)(ke)再生(sheng)能(neng)源的(de)不可(ke)(ke)(ke)儲(chu)存和(he)不可(ke)(ke)(ke)控制問(wen)題,從而(er)(er)達到電力(li)供需的(de)平衡,電力(li)系統的(de)穩(wen)定性、經濟(ji)性問(wen)題及電能(neng)質量問(wen)題均可(ke)(ke)(ke)以(yi)迎刃而(er)(er)解。
所謂儲(chu)(chu)能技(ji)術(shu),是將(jiang)不易儲(chu)(chu)存的(de)(de)(de)(de)能量(liang)轉換成為(wei)更方(fang)便(bian)使用(yong)或者更經濟的(de)(de)(de)(de)能量(liang)形式進行存儲(chu)(chu),并在未(wei)來(lai)(lai)需要能量(liang)供應(ying)時以(yi)特定的(de)(de)(de)(de)能量(liang)形式將(jiang)存儲(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)能量(liang)釋放出來(lai)(lai)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)。儲(chu)(chu)能技(ji)術(shu)有助于解決可再生能源的(de)(de)(de)(de)不穩定性問題,提(ti)高能源的(de)(de)(de)(de)使用(yong)效率,為(wei)可再生能源的(de)(de)(de)(de)發展提(ti)供更加穩定、可靠的(de)(de)(de)(de)支(zhi)撐。
常見的儲能(neng)技(ji)術(shu)主要包括機械儲能(neng)、電(dian)(dian)(dian)氣儲能(neng)、電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)儲能(neng)、化(hua)學(xue)儲能(neng)和熱儲能(neng)。其中,電(dian)(dian)(dian)化(hua)學(xue)儲能(neng)是(shi)最受關注且發展(zhan)迅速的儲能(neng)技(ji)術(shu),也(ye)就是(shi)我們常說的“電(dian)(dian)(dian)池儲能(neng)”。電(dian)(dian)(dian)池儲能(neng)非常靈活,不容易受到(dao)地理環境(jing)的限制,投資可大可小,非常適用(yong)于小型光電(dian)(dian)(dian)、風電(dian)(dian)(dian)等分(fen)布式發電(dian)(dian)(dian)站。
發展鈉電池,緩解鋰礦“卡脖子”的困境
目前,電(dian)化學儲能中發展最(zui)為成(cheng)熟的(de)是(shi)鋰離(li)子電(dian)池(chi)技術。但近年來(lai),市場(chang)對于鈉離(li)子電(dian)池(chi)取代鋰離(li)子電(dian)池(chi)的(de)呼聲日漸高漲。
鋰(li)(li)礦資源全(quan)球(qiu)分布不均,南美洲的玻利維亞、阿(a)根廷、智利三國(guo)擁(yong)有全(quan)球(qiu)58%的鋰(li)(li)資源,而我國(guo)鋰(li)(li)資源占有率僅為全(quan)球(qiu)的6%。
中國(guo)(guo)(guo)是全(quan)球(qiu)動力電池(chi)產能最大(da)的(de)國(guo)(guo)(guo)家,為了(le)維持這(zhe)一(yi)重要地位,我國(guo)(guo)(guo)勢(shi)必(bi)需(xu)要進口大(da)量鋰(li)資源(yuan)(yuan),這(zhe)意味著我國(guo)(guo)(guo)鋰(li)資源(yuan)(yuan)的(de)供應存(cun)在安全(quan)隱(yin)患。
2011年,南美三國(guo)提出組(zu)建南美洲鋰礦生產(chan)國(guo)組(zu)織“鋰佩克”、掌(zhang)握鋰定(ding)價權的(de)提議;2023年3月(yue),玻利維亞總統表示,計劃與阿根(gen)廷、智利、秘(mi)魯合作“制定(ding)一項政策,以確保四國(guo)在(zai)主權條件下作為鋰供(gong)應商的(de)地位”。如果鋰礦生產(chan)國(guo)成功“抱團(tuan)”,掌(zhang)握鋰資(zi)源定(ding)價,很有可能會(hui)導(dao)致壟斷,這將極(ji)度(du)不利于(yu)我國(guo)動(dong)力電池產(chan)業(ye)的(de)健康發展。
所以,發展能夠替代鋰的資源,迫在眉睫。
鈉是在地(di)殼中(zhong)含量第(di)六高的元(yuan)素,地(di)殼豐度為2.36%,遠高于(yu)鋰元(yuan)素的0.0065%,且在世界范圍內分(fen)布均勻,再加上鈉離(li)(li)子電池(chi)與鋰離(li)(li)子電池(chi)的技術原理相(xiang)通、性能相(xiang)近、生(sheng)產工藝也類(lei)似,因而鈉離(li)(li)子作為儲能原材料紛紛被各國提升日程,發展鈉電池(chi)的戰(zhan)略意義不(bu)言而喻。
有多重優勢的鈉電池高度適配儲能的應用
鈉離子電(dian)池并(bing)非新生事物(wu),相對于鋰(li)離子電(dian)池而言(yan),鈉離子電(dian)池具有以下優點:
1)高低溫性能好:鈉離子電池正(zheng)常工作溫度(du)范圍(wei)在-40℃-80℃,高溫放電容量(liang)超過(guo)額定容量(liang)100%,部(bu)分產(chan)品在-20℃下容量(liang)保持率能夠達(da)到(dao) 88%,顯著優(you)于磷(lin)酸鐵鋰 60-70%左右的容量(liang)保持率;
2)安全性(xing)高:鋰離(li)子電池在擠壓、穿(chuan)刺、短路、過充等條件下(xia)極易出現大量副反應,從而導致熱失控(kong)。而鈉離(li)子電池經(jing)歷短路、針刺、擠壓等測(ce)試(shi)后,無起火、無爆(bao)炸等現象,其安全性(xing)更穩定(ding)。
在各種應用(yong)場(chang)景中,儲(chu)(chu)能(neng)(neng)系統必須包含高(gao)安(an)全性(xing)(xing)、優秀(xiu)的(de)高(gao)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)及(ji)長循(xun)環壽命等特性(xing)(xing)。鈉(na)離(li)(li)子電池的(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)特點(dian)與這些要求高(gao)度契合,使得(de)它在儲(chu)(chu)能(neng)(neng)領域(yu)具有(you)(you)很(hen)大的(de)潛(qian)力(li)。例如,戶用(yong)家儲(chu)(chu)對電池的(de)安(an)全性(xing)(xing)要求比(bi)較高(gao),電力(li)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)和通信儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(尤其是冬夏溫(wen)差較大的(de)地區)需要電池有(you)(you)優秀(xiu)的(de)高(gao)低溫(wen)性(xing)(xing)能(neng)(neng)來抵抗壽命的(de)衰減……因此(ci),鈉(na)離(li)(li)子電池已成為(wei)目前儲(chu)(chu)能(neng)(neng)技術(shu)的(de)研究熱點(dian)。
盡(jin)管(guan)如此,鈉離(li)子(zi)電(dian)池(chi)儲(chu)能技術仍沒有被大(da)規模普及。這(zhe)主要是因為(wei)鈉離(li)子(zi)電(dian)池(chi)儲(chu)能具有很(hen)高的(de)(de)技術壁壘——鈉離(li)子(zi)電(dian)池(chi)目前面(mian)臨(lin)的(de)(de)最大(da)困(kun)難是正極材(cai)(cai)料的(de)(de)選擇。鋰離(li)子(zi)電(dian)池(chi)目前已(yi)經確(que)定了鎳鈷錳/鎳鈷鋁三元結構、磷酸鐵鋰結構,而(er)鈉離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)(de)正極材(cai)(cai)料目前還處于(yu)研發(fa)階段。正極材(cai)(cai)料的(de)(de)不確(que)定性(xing),使得目前鈉離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)(de)研究成(cheng)本較高。然(ran)而(er),隨著科研工作(zuo)的(de)(de)不斷深入和技術的(de)(de)發(fa)展(zhan),鈉離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的(de)(de)未來發(fa)展(zhan)潛力巨大(da),很(hen)可(ke)能會成(cheng)為(wei)儲(chu)能領域的(de)(de)重要選擇。
強強聯合搶灘鈉離子電池
日前,京能(neng)新能(neng)源與江蘇傳藝科技有限公司(以下簡稱“傳藝科技”)共同研發和生(sheng)產鈉離(li)子(zi)電池,持續深(shen)入推進(jin)鈉離(li)子(zi)電池在(zai)儲能(neng)場景(jing)的應用。
傳(chuan)藝科(ke)技(ji)是(shi)一(yi)家(jia)在深交所A股發(fa)行上市的(de)(de)國家(jia)級高新(xin)技(ji)術企業(ye)(ye)(ye),自2018年(nian)進入(ru)鈉離(li)子(zi)電(dian)(dian)池行業(ye)(ye)(ye)以(yi)(yi)來(lai),以(yi)(yi)鈉離(li)子(zi)儲(chu)能及智能微電(dian)(dian)網(wang)技(ji)術作為核(he)心驅動力(li),組建了一(yi)支由5位國內(nei)外材料領域頂尖院士(shi)、9位博導、50位博士(shi)團隊構(gou)成的(de)(de)電(dian)(dian)力(li)儲(chu)能研(yan)(yan)究院。傳(chuan)藝科(ke)技(ji)研(yan)(yan)發(fa)生產的(de)(de)鈉離(li)子(zi)電(dian)(dian)池產品(pin)單體(ti)能量密度 150Wh/kg-160Wh/kg,已經達到超(chao)過5000次的(de)(de)循環壽命,可以(yi)(yi)滿足A00級車(che)、小動力(li)車(che)、兩輪車(che)和儲(chu)能的(de)(de)客戶使用(yong)需求,各項測試技(ji)術參數(shu)處于(yu)行業(ye)(ye)(ye)領先地位,充分展現了傳(chuan)藝科(ke)技(ji)在行業(ye)(ye)(ye)中(zhong)的(de)(de)卓越(yue)實力(li)和豐富(fu)的(de)(de)鈉離(li)子(zi)電(dian)(dian)池研(yan)(yan)發(fa)經驗。
作(zuo)為(wei)(wei)專(zhuan)精(jing)特新小巨人企業、國家高新技(ji)術企業、國家電能(neng)(neng)(neng)(neng)變換與控制工程(cheng)技(ji)術研(yan)(yan)究中心產學研(yan)(yan)基地,京(jing)能(neng)(neng)(neng)(neng)新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)自2012年初創以來,就以太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)研(yan)(yan)發(fa)和(he)(he)應用為(wei)(wei)主要業務,在(zai)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)領域具有強大的(de)技(ji)術研(yan)(yan)發(fa)團隊和(he)(he)雄(xiong)厚的(de)技(ji)術實力(li)。近幾年來,京(jing)能(neng)(neng)(neng)(neng)新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)和(he)(he)國內工程(cheng)機(ji)械領頭羊(yang)企業——三一(yi)(yi)重工在(zai)充(chong)電、換電等領域達(da)成了全(quan)面深度合作(zuo),京(jing)能(neng)(neng)(neng)(neng)新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)研(yan)(yan)發(fa)技(ji)術和(he)(he)品牌影(ying)響力(li)進一(yi)(yi)步得(de)到了提升。
目前(qian),京(jing)能(neng)新能(neng)源(yuan)已成長為一站(zhan)式光(guang)儲(chu)充(chong)換電(dian)設(she)備整體(ti)方案提供商,產品線廣泛涵(han)蓋“充(chong)電(dian)樁、換電(dian)站(zhan)、光(guang)儲(chu)充(chong)、云平臺(tai)”等多(duo)個(ge)領(ling)域,業(ye)務范(fan)(fan)圍遍及亞洲(zhou)、非洲(zhou)、歐洲(zhou)、南(nan)美、北(bei)美等國家(jia)。然(ran)而(er),京(jing)能(neng)新能(neng)源(yuan)并未滿足于此,而(er)是積極拓(tuo)展業(ye)務范(fan)(fan)圍,聚焦能(neng)源(yuan)的高效利用,以前(qian)瞻(zhan)性的眼光(guang)進(jin)行全(quan)局性謀劃,致力于構建“光(guang)、儲(chu)”多(duo)能(neng)互(hu)補的能(neng)源(yuan)格局,推動新型能(neng)源(yuan)體(ti)系的建設(she)。
京(jing)能(neng)(neng)新(xin)能(neng)(neng)源(yuan)和(he)傳藝科技的(de)(de)(de)合作(zuo),可謂(wei)是強(qiang)強(qiang)聯合。通(tong)過共(gong)享(xiang)技術(shu)(shu)和(he)資(zi)源(yuan),雙(shuang)方(fang)可以提高研(yan)(yan)發(fa)效率和(he)生產(chan)能(neng)(neng)力,加速在鈉(na)離子電(dian)池儲能(neng)(neng)領域的(de)(de)(de)產(chan)學研(yan)(yan)成果轉(zhuan)化。此外,雙(shuang)方(fang)的(de)(de)(de)合作(zuo)還將加快(kuai)推進實施鈉(na)離子電(dian)池大規(gui)模儲能(neng)(neng)示范(fan)項目(mu),共(gong)同推動鈉(na)離子電(dian)池儲能(neng)(neng)產(chan)業的(de)(de)(de)規(gui)模化發(fa)展,為構建新(xin)型能(neng)(neng)源(yuan)體系(xi)提供強(qiang)有力的(de)(de)(de)技術(shu)(shu)支撐(cheng)。
儲能行業的市場前瞻
在能(neng)(neng)源領域快速發(fa)展(zhan)的今天,儲(chu)能(neng)(neng)行業(ye)的前景備受關(guan)注(zhu)。隨著碳中和(he)政策的推進和(he)電力(li)市(shi)場需求(qiu)的增長,儲(chu)能(neng)(neng)政策支持力(li)度加大。今年1月份工信(xin)部等六部委發(fa)布了(le)《關(guan)于推動(dong)能(neng)(neng)源電子(zi)產(chan)(chan)業(ye)發(fa)展(zhan)的指(zhi)導(dao)意見》中重點提及(ji)了(le)新(xin)型儲(chu)能(neng)(neng)產(chan)(chan)品是新(xin)能(neng)(neng)源系統壓艙(cang)石,提出新(xin)型儲(chu)能(neng)(neng)產(chan)(chan)品及(ji)技術供給能(neng)(neng)力(li)提升行動(dong),明確了(le)鋰離(li)(li)子(zi)電池(chi)、鋰電材料及(ji)裝備、鈉離(li)(li)子(zi)電池(chi)等新(xin)型儲(chu)能(neng)(neng)技術及(ji)產(chan)(chan)品的具(ju)體發(fa)展(zhan)方向。
隨(sui)著電(dian)力市場(chang)需求的(de)(de)增(zeng)長和(he)能(neng)源(yuan)結構的(de)(de)升級,相(xiang)信鈉離(li)子電(dian)池(chi)儲能(neng)行業將迎(ying)來更多的(de)(de)發展機遇(yu)和(he)更為廣闊的(de)(de)市場(chang)前景。有證券公司做出市場(chang)預測:到(dao)(dao) 2030 年,鈉離(li)子電(dian)池(chi)的(de)(de)實際出貨(huo)量或將達(da) 347GWh。照此推算,2024年至 2030 年期間,鈉電(dian)池(chi)出貨(huo)量復合增(zeng)長將達(da)到(dao)(dao) 58.1%。這無疑(yi)為鈉離(li)子電(dian)池(chi)儲能(neng)行業擘畫了一副美好的(de)(de)藍圖。
面對未來廣闊的(de)(de)市(shi)(shi)場前(qian)景(jing)和(he)日益激烈的(de)(de)市(shi)(shi)場競爭,京能新(xin)(xin)能源(yuan)將始(shi)終保(bao)持敏銳的(de)(de)市(shi)(shi)場洞察力和(he)前(qian)瞻性(xing)思維,持續加大(da)(da)研發投入和(he)技(ji)術創(chuang)新(xin)(xin)力度。通過與傳藝科技(ji)等優秀企業的(de)(de)緊密合作,共同(tong)推(tui)(tui)動鈉離(li)子電池(chi)等新(xin)(xin)型(xing)(xing)儲能技(ji)術的(de)(de)發展(zhan)和(he)應用,為構建新(xin)(xin)型(xing)(xing)能源(yuan)體(ti)系、推(tui)(tui)動能源(yuan)革命作出更大(da)(da)的(de)(de)貢獻!