For nylig blev Kinas første kraftværk med stor kapacitet til energilagring af natrium-ion-batterier – Volin natrium-ion-batterikraftværk – taget i brug i Nanning, Guangxi. Dette er den første fase af det nationale forsknings- og udviklingsprogram, "100 megawatt-timers natrium-ion-batterikraftlagringsteknologi", med en installeret størrelse på 2,5 megawatt/10 megawatt-timer.
Kraftværket er investeret i og bygget af Guangxi Power Grid Company fra Southern Power Grid, og omfanget af denne fase er 10 MWh. Projektets samlede omfang vil nå 100 MWh, hvilket kan generere 73 millioner grader ren elektricitet årligt, hvilket tilsvarende reducerer kuldioxidudledningen med 50.000 tons og dækker elbehovet for 35.000 private brugere.
Sammenlignet med lithium-ion-batteriers energilagring har "brødrene" natrium-ion-batteriers råmaterialereserver, der er lette at udvinde, lave omkostninger og bedre ydeevne ved lave temperaturer. Ved storskala energilagring har de åbenlyse fordele. "I udviklingsfasen kan omkostningerne ved natrium-ion-batteriers energilagring reduceres med 20 % til 30 %. Formålet med fuldt ud at forbedre batteriets struktur og proces, forbedre materialernes udnyttelsesgrad og levetid, kan elomkostningerne reduceres til 0,2 yuan/kWh. Dette har til formål at fremme den økonomiske anvendelse af nye typer lagring i en vigtig teknologisk retning," udtalte Chen Man, vicegeneralsekretær for den nationale tekniske komité for elkraftlagring og strategisk teknisk ekspert i Southern Power Grid.
Selvom Kinas arbejde inden for forskning og udvikling, produktion, standardisering, markedsfremme og anvendelse af natrium-ion-batteriprodukter er i fuld gang, er der ingen international præcedens for anvendelse af natrium-ion-batteriteknologi til kraftværker med stor kapacitet til energilagring.
I november 2022 lancerede Guangxi Power Grid Company i samarbejde med South Grid Energy Storage Company, Institut for Fysik ved det Kinesiske Videnskabsakademi, Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. og andre enheder i projektteamet officielt det nationale nøgleforsknings- og udviklingsprogram med undertemaet "100 megawatt-timers natrium-ion-batteri-energilagringssystemintegrationsteknologi og applikationsdemonstration" for at håndtere opgaven. "Vi fokuserer på højtydende elektrisk kerneforberedelse, systemintegration og sikkerhedsforebyggelse og -kontrol samt andre nøgleteknologier til at udføre forskning, der er dannet med uafhængige intellektuelle ejendomsrettigheder til natrium-ion-batteriforberedelse og systemintegrationsteknologi," introducerede projektlederen, South China Grid Guangxi Grid Company, vicedirektør for Department of Innovation, Gao Lik.
Battericellen med høj kapacitet er den grundlæggende enhed i hele natrium-ion-batteriets energilagringssystem. Efter halvandet års forskning udviklede projektteamet verdens første 210 Ah natrium-ion-energilagringsbatteri med lang levetid og bred temperaturzone. "Fra et ydeevnesynspunkt har vores type natrium-ion-batteri fordelene ved en bred driftstemperaturzone, hurtig opladning og god multiplicitet, og det kan oplades til 90 % på 12 minutter," sagde Hu Yongsheng, forsker ved Institut for Fysik under Det Kinesiske Videnskabsakademi.
Som de vigtigste tekniske deltagere i projektet har SouthGrid Energy Storage Company Energy Storage Research Institute inden for integration af litiumbatteri-energilagringssystemer og sikkerhedsforebyggelse og -kontrol en bred forskningserfaring og har påtaget sig det nationale nøgleforsknings- og udviklingsprogram "Lithium-ion-batteri-energilagringssystemernes livscyklusanvendelse af sikkerhedsteknologi". "Selvom reaktionsprincipperne for natrium- og litiumbatterier er ens, kræver udviklingen af et komplet energilagringssystem, der kombinerer natriumbatteriers opladnings- og afladningsegenskaber, at mange nye udfordringer overvindes," sagde Li Yongqi, en teknisk ekspert fra SouthGrid Energy Storage Company, med følelsesladet stemme.
Med systemintegration som eksempel anvender projektteamet innovativt en distribueret energilagringsarkitektur baseret på højspændingen fra natrium-ion-batterier. Hele systemet integrerer 88 modulære konvertere, hvilket realiserer en "en-til-en-korrespondance" med batteriklyngerne, mens den traditionelle distribuerede arkitektur for litium-ion-energilagringssystemer kun behøver at integrere mere end 40 konvertere. Det umiddelbare formål med at fordoble antallet af konvertere er at øge kapacitetstilgængeligheden og energikonverteringseffektiviteten. Den samlede energikonverteringseffektivitet for dette natriumbatteri-energilagringssystem er mere end 92 %, mens litiumbatterier generelt er mindre end 90 %, hvilket forventes at supplere og effektivt erstatte litiumbatterier og blive anvendt til storstilet elektrokemisk energilagring, elbiler, entreprenørmaskiner og andre områder.
Hvad angår sikkerhedsforebyggelse og -kontrol, har teamet udviklet en termisk styringsstrategi for væskekølesystemet samt et komplet sæt af brandforebyggelses- og kontrolteknologier til natrium-ion-batteriets energilagringssystem, såsom termisk barriere på modulniveau og højeffektiv brandslukning.
Temperaturforskellen mellem mere end 22.000 natriumbattericeller i hele systemet kontrolleres inden for 3 grader Celsius. Brugen af både varmeafledning og termisk løbsbarriereglasfiber aerogeltæppeSom et termisk barrieremateriale mellem den elektriske kerne forlænges batterimonomerens termiske løbstid fra 30 minutter til 2 timer til 4 gange, hvilket forbedrer batterimodulets sikkerhed betydeligt.
Holdet udviklede en effektiv flydende nitrogen-teknologi til brandslukning, kølende og anti-genantændelse, der er i stand til at slukke den første batteribrand inden for 5 sekunder og klare 24 timer uden genantændelse eller eksplosion. "Den nuværende lithium- og natrium-energilagringsteknologi fremmer åbenlyst forbedringen af hinandens egenskaber. Dette sæt forskning i natrium-ion-batteri-energilagringssystemer og praktisk effektiv flydende nitrogen-teknologi til brandslukning, kølende og anti-genantændelse gennem lithium-ion-batteri-energilagringssystemer i deres livscyklus. Konvertering af sikkerhedsteknologi er første gang i synkronisering af lithium- og natrium-energilagringssystemer inden for tekniske applikationer," sagde LiYongQi.
28. januar 2024, af akademikeren Jiang Jianchun fra Det Kinesiske Ingeniørakademi, akademikeren Cheng Shijie, akademikeren Zhang Yue, akademikeren Sun Jinhua fra Den Europæiske Unions Videnskabsakademi og andre eksperter fra China Machinery Industry Federation's vurderingsudvalg om projektets resultater med henblik på at gennemgå vurderingen: Den overordnede teknologi i "10 MWh natrium-ionbatteri-energilagringssystem til elektriske energilagringskraftværker", der er udviklet af projektteamet, er på internationalt førende niveau.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (også WhatsApp)
Tlf.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresse: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Opslagstidspunkt: 23. maj 2024