بدأت مؤخرًا، في ناننينغ، مقاطعة قوانغشي، تشغيل أول محطة طاقة لتخزين طاقة بطاريات أيونات الصوديوم عالية السعة في الصين، وهي محطة فولين لتخزين طاقة بطاريات أيونات الصوديوم. ويُعد هذا المشروع، الذي يُعدّ مشروعًا تجريبيًا لبرنامج البحث والتطوير الوطني الرئيسي "تكنولوجيا تخزين طاقة بطاريات أيونات الصوديوم 100 ميجاواط/ساعة"، المرحلة الأولى من المشروع، بقدرة تركيبية تبلغ 2.5 ميجاواط/10 ميجاواط/ساعة.
استثمرت شركة قوانغشي للطاقة، التابعة لشبكة الطاقة الجنوبية، في بناء محطة الطاقة، وتبلغ طاقتها 10 ميجاوات/ساعة. سيصل إجمالي الطاقة الإنتاجية للمشروع إلى 100 ميجاوات/ساعة، ما يُمكّنه من توليد 73 مليون درجة مئوية من الكهرباء النظيفة سنويًا، مما يُقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 50 ألف طن، ويُلبي احتياجات 35 ألف مُستخدم سكني من الكهرباء.
بالمقارنة مع تخزين طاقة بطاريات الليثيوم أيون، تتميز بطاريات أيون الصوديوم، التي تُعدّ "الأخوين"، باحتياطيات المواد الخام، وسهولة استخراجها، وانخفاض تكلفتها، وأدائها الأفضل في درجات الحرارة المنخفضة، بالإضافة إلى مزاياها الواضحة في تخزين الطاقة على نطاق واسع. وصرح تشن مان، نائب الأمين العام للجنة الفنية الوطنية لتخزين الطاقة الكهربائية والخبير الفني الاستراتيجي في شبكة الكهرباء الجنوبية: "يمكن خفض تكلفة تخزين طاقة بطاريات أيون الصوديوم، في نطاق مرحلة التطوير، بنسبة 20% إلى 30%، وذلك من خلال التحسين الكامل لهيكل البطارية وعملية التصنيع، وتحسين معدل استخدام المواد وعمر دورة التشغيل، واستكشاف تكلفة الكهرباء إلى 0.2 يوان/كيلوواط ساعة، مما يعزز الاستخدام الاقتصادي لنوع جديد من التخزين، وهو اتجاه تكنولوجي مهم".
على الرغم من أن عمل الصين في البحث والتطوير والإنتاج والتوحيد والترويج للسوق وتطبيق منتجات بطاريات أيون الصوديوم يسير على قدم وساق، إلا أنه لا توجد سابقة دولية لتطبيق تكنولوجيا بطاريات أيون الصوديوم في محطات الطاقة لتخزين الطاقة ذات السعة الكبيرة.
في نوفمبر 2022، أطلقت شركة Guangxi Power Grid، بالتعاون مع شركة South Grid Energy Storage، ومعهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، وشركة Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. ووحدات أخرى من فريق المشروع، رسميًا مشروع برنامج البحث والتطوير الوطني الرئيسي تحت عنوان "تكنولوجيا تكامل نظام تخزين طاقة بطاريات أيون الصوديوم 100 ميجاوات في الساعة وعرض تطبيقي" لمعالجة هذه المهمة. "نحن نركز على إعداد مقياس النواة الكهربائية عالية الأداء، وتكامل النظام والوقاية من السلامة والتحكم وغيرها من التقنيات الرئيسية لإجراء البحوث، التي تشكلت مع حقوق الملكية الفكرية المستقلة لتكنولوجيا تحضير بطاريات أيون الصوديوم وتكامل النظام"، قدم قائد المشروع، شركة South China Grid Guangxi Grid، نائب مدير إدارة الابتكار، قاو ليك.
خلية البطارية عالية السعة هي الوحدة الأساسية لنظام تخزين طاقة بطاريات أيونات الصوديوم. بعد عام ونصف من البحث، طوّر فريق المشروع أول بطارية تخزين طاقة أيونات صوديوم في العالم، طويلة العمر، ذات نطاق درجة حرارة واسع، وعالية الأمان، بسعة 210 أمبير/ساعة. صرّح هو يونغ شنغ، الباحث في معهد الفيزياء التابع للأكاديمية الصينية للعلوم: "من حيث الأداء، تتميز بطاريات أيونات الصوديوم التي ننتجها بنطاق درجة حرارة عمل واسع، وشحن سريع، وتعدد شحنات جيد، ويمكن شحنها حتى 90% في 12 دقيقة".
بصفته المشارك الفني الرئيسي في المشروع، يتمتع معهد أبحاث تخزين الطاقة التابع لشركة SouthGrid لتخزين الطاقة، في مجال تكامل أنظمة تخزين طاقة بطاريات الليثيوم والوقاية من السلامة والتحكم فيها، بخبرة بحثية واسعة، وينفذ برنامجًا وطنيًا رئيسيًا للبحث والتطوير بعنوان "تطبيق تكنولوجيا السلامة لدورة حياة أنظمة تخزين طاقة بطاريات الليثيوم أيون". وصرح لي يونغ تشي، الخبير الفني في شركة SouthGrid لتخزين الطاقة، بحماس: "على الرغم من تشابه مبادئ تفاعل بطاريات الصوديوم والليثيوم، إلا أن تطوير نظام تخزين طاقة متكامل يجمع بين خصائص الشحن والتفريغ لبطاريات الصوديوم يتطلب التغلب على العديد من التحديات الجديدة".
على سبيل المثال، اعتمد فريق المشروع، من خلال دمج النظام، بنية تخزين طاقة موزعة تعتمد على الجهد العالي لبطاريات أيونات الصوديوم، حيث يدمج النظام بأكمله 88 محولًا معياريًا، محققًا توافقًا مباشرًا مع مجموعات البطاريات، بينما لا يتطلب النظام الموزع التقليدي لنظام تخزين طاقة أيونات الليثيوم سوى دمج أكثر من 40 محولًا. الهدف المباشر من مضاعفة عدد المحولات هو زيادة توافر السعة وكفاءة تحويل الطاقة. تتجاوز كفاءة تحويل الطاقة الإجمالية لنظام تخزين طاقة بطاريات الصوديوم 92%، بينما تقل كفاءة تحويل الطاقة لبطاريات الليثيوم عمومًا عن 90%، ومن المتوقع أن تُكمّل هذه الكفاءة بطاريات الليثيوم وتحل محلها بفعالية، وأن تُستخدم في تخزين الطاقة الكهروكيميائية على نطاق واسع، والمركبات الكهربائية، وآلات البناء، وغيرها من المجالات.
وفيما يتعلق بالوقاية والسيطرة على السلامة، قام الفريق بتطوير استراتيجية إدارة حرارية لنظام التبريد السائل بالإضافة إلى مجموعة كاملة من تقنيات الوقاية من الحرائق والسيطرة عليها لنظام تخزين طاقة بطارية أيون الصوديوم، مثل الحاجز الحراري على مستوى الوحدة وإطفاء الحرائق بكفاءة عالية.
يتم التحكم في فرق درجة الحرارة بين أكثر من 22,000 خلية بطارية صوديوم في النظام بأكمله ضمن 3 درجات مئوية. استخدام كل من تبديد الحرارة والحاجز الحراريبطانية هلامية هوائية من الألياف الزجاجيةباعتبارها مادة حاجز حراري بين النواة الكهربائية، ينتشر وقت الهروب الحراري لمونومر البطارية من 30 دقيقة إلى ساعتين، ويمتد إلى 4 مرات، مما يحسن بشكل كبير من سلامة وحدة البطارية.
طور الفريق تقنية إطفاء حرائق فعالة باستخدام النيتروجين السائل، مع تبريد، ومنع إعادة الاشتعال، قادرة على إخماد حريق البطارية الأولي في غضون 5 ثوانٍ، لتدوم 24 ساعة دون إعادة اشتعال أو انفجار. وصرح ليونغ تشي قائلاً: "تساهم تقنيات تخزين طاقة الليثيوم والصوديوم الحالية في تحسين خصائص كل منهما بشكل واضح. وتُستخدم هذه المجموعة من أبحاث أنظمة تخزين طاقة بطاريات أيونات الصوديوم، بالإضافة إلى تقنيات إطفاء حرائق فعالة باستخدام النيتروجين السائل، مع تبريد، ومنع إعادة الاشتعال، من خلال تطبيق دورة حياة نظام تخزين طاقة بطاريات أيونات الليثيوم، وتطبيق تحويل تكنولوجيا السلامة في أنظمة تخزين طاقة الليثيوم والصوديوم، لأول مرة في التطبيقات الهندسية".
في 28 يناير 2024، أجرى الأكاديمي جيانغ جيان تشون من الأكاديمية الصينية للهندسة، والأكاديمي تشنغ شيجيه من الأكاديمية الصينية للعلوم، والأكاديمي تشانغ يوي من الأكاديمية الأوروبية للعلوم سون جينهوا، وخبراء آخرون من لجنة تقييم اتحاد صناعة الآلات الصينية مراجعة للتقييم، حيث توصلوا إلى أن التكنولوجيا الشاملة لـ "نظام تخزين طاقة بطارية أيون الصوديوم 10 ميجاوات ساعة لمحطات تخزين الطاقة الكهربائية" التي طورها فريق المشروع هي على المستوى الرائد دوليًا.
شركة شنغهاي أوريسين لتكنولوجيا المواد الجديدة المحدودة
م: +86 18683776368 (واتساب أيضًا)
ت:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
العنوان: رقم 398، طريق نيو جرين، مدينة شينبانج، منطقة سونغجيانغ، شنغهاي
وقت النشر: ٢٣ مايو ٢٠٢٤