최근 중국 최초의 대용량 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 발전소인 볼린(Volin) 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 발전소가 광시(廣西)성 난닝(南寧)에 준공되었습니다. 이는 국가 중점 연구개발 프로그램인 "100메가와트시급 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 기술" 프로젝트 1단계 시범 사업으로, 설비 용량은 2.5메가와트/10메가와트시입니다.
발전소는 남부전력망(Southern Power Grid) 산하 광시전력망회사가 투자 및 건설했으며, 이 단계의 규모는 10MWh입니다. 프로젝트 전체 규모는 100MWh에 달하며, 연간 7,300만 도의 청정 전기를 생산할 수 있습니다. 발전소는 남부전력망 산하 광시전력망회사가 투자 및 건설했으며, 이 단계의 규모는 10MWh입니다. 프로젝트 전체 규모는 100MWh에 달하며, 연간 7,300만 도의 청정 전기를 생산하여 이산화탄소 배출량을 5만 톤 감축하고, 3만 5천 가구의 전력 수요를 충족할 수 있습니다.
리튬 이온 배터리 에너지 저장과 비교했을 때, "형제" 나트륨 이온 배터리 에너지 저장은 원료 매장량이 풍부하고 추출이 용이하며, 비용이 저렴하고 저온 성능이 우수하여 대규모 에너지 저장에 탁월한 장점을 가지고 있습니다. "나트륨 이온 배터리 에너지 저장은 개발 단계에 있으며, 배터리 구조 및 공정을 완전히 개선하고 재료 활용률과 사이클 수명을 향상시킨다는 전제 하에, 비용을 20~30% 절감할 수 있습니다. 이를 통해 전기 생산 비용을 0.2위안/kWh까지 낮출 수 있으며, 이는 새로운 에너지 저장 방식의 경제적 활용을 촉진하는 중요한 기술 방향입니다."라고 국가전력저장기술위원회 부비서장이자 남부전력망 전략급 기술 전문가인 천만(陈曼) 국가전력저장기술위원회 부비서장은 말했습니다.
중국에서는 나트륨 이온 배터리 제품의 연구 개발, 생산, 표준화, 시장 진출 및 응용에 대한 작업이 본격화되어 있지만, 대용량 에너지 저장 발전소에 나트륨 이온 배터리 기술을 적용한 국제적 선례는 없습니다.
2022년 11월, 광시 전력망 회사는 남중국전력망 에너지저장회사, 중국과학원 물리학연구소, 중커하이나트륨기술유한공사 등 프로젝트팀과 협력하여 "100메가와트시 나트륨이온 배터리 에너지 저장 시스템 통합 기술 및 응용 실증"이라는 주제로 국가 중점 연구개발 계획 프로젝트를 공식 출범했습니다. 프로젝트 책임자인 남중국전력망 광시 전력망 회사 혁신부 가오릭 부주임은 "고성능 전기 코어 스케일 제작, 시스템 통합, 안전 예방 및 제어 등 핵심 기술 연구를 중점적으로 수행하며, 나트륨이온 배터리 제작 및 시스템 통합 기술에 대한 독자적인 지식재산권을 확보했습니다."라고 소개했습니다.
고용량 배터리 셀은 전체 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템의 기본 단위입니다. 1년 반의 연구 끝에 프로젝트 팀은 세계 최초로 장수명, 넓은 온도 범위, 높은 안전성을 갖춘 210Ah 나트륨 이온 에너지 저장 배터리를 개발했습니다. 중국과학원 물리연구소 후융성 연구원은 "성능 측면에서 볼 때, 우리가 개발한 나트륨 이온 배터리는 넓은 작동 온도 범위, 빠른 충전 속도, 그리고 우수한 다중 충전 특성을 갖추고 있으며, 12분 만에 90%까지 충전할 수 있습니다."라고 말했습니다.
이 프로젝트의 주요 기술 참여자인 SouthGrid Energy Storage Company 에너지 저장 연구소는 리튬 배터리 에너지 저장 시스템 통합 및 안전 예방 및 제어 분야에서 풍부한 연구 경험을 보유하고 있으며, 국가 중점 연구개발 프로그램인 "리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템 수명 주기 안전 기술 적용"을 담당하고 있습니다. SouthGrid Energy Storage Company 기술 전문가인 리융치(Li Yongqi)는 "나트륨 배터리와 리튬 배터리의 반응 원리는 유사하지만, 나트륨 배터리의 충전 및 방전 특성을 결합한 완전한 에너지 저장 시스템을 개발하려면 많은 새로운 과제를 극복해야 합니다."라고 감회 깊게 말했습니다.
시스템 통합을 예로 들면, 프로젝트 팀은 나트륨 이온 배터리의 고전압을 기반으로 하는 분산형 에너지 저장 아키텍처를 혁신적으로 채택했습니다. 전체 시스템은 88개의 모듈형 컨버터를 통합하여 배터리 클러스터와 "일대일 대응"을 실현했습니다. 반면 리튬 이온 에너지 저장 시스템의 기존 분산형 아키텍처는 40개 이상의 컨버터만 통합하면 됩니다. 컨버터 수를 두 배로 늘린 직접적인 목적은 용량 가용성과 에너지 변환 효율을 높이는 것입니다. 이 나트륨 배터리 에너지 저장 시스템의 전체 에너지 변환 효율은 92% 이상인 반면, 리튬 배터리는 일반적으로 90% 미만입니다. 이는 리튬 배터리를 보완하고 효과적으로 대체할 것으로 예상되며, 대규모 전기화학 에너지 저장, 전기 자동차, 건설 기계 및 기타 분야에 적용될 수 있습니다.
안전 예방 및 제어 측면에서, 팀은 액체 냉각 시스템을 위한 열 관리 전략과 모듈 수준 열 차단 및 고효율 소화와 같은 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템을 위한 완전한 화재 예방 및 제어 기술을 개발했습니다.
전체 시스템에서 22,000개 이상의 나트륨 배터리 셀 간의 온도 차이는 섭씨 3도 이내로 제어됩니다. 방열판과 열 폭주 방지벽을 모두 사용하여유리 섬유 에어로젤 블랭킷전기 코어 사이의 열 차단재로 배터리 모노머 열 폭주 확산 시간을 30분에서 2시간으로, 4배로 연장하여 배터리 모듈의 안전성을 크게 향상시킵니다.
연구팀은 액체 질소를 이용한 효율적인 소화, 냉각, 재점화 방지 기술을 개발하여 초기 배터리 화재를 5초 이내에 진압하고 24시간 동안 재점화 및 폭발 없이 작동할 수 있도록 했습니다. LiYongQi는 "현재 리튬과 나트륨 에너지 저장 기술은 서로의 특성 향상을 촉진하고 있으며, 본 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템 연구 및 실용화를 통해 리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템 수명 주기 안전 기술 변환 응용을 통해 리튬과 나트륨 에너지 저장 시스템 동기화를 엔지니어링 분야에서 최초로 적용했습니다."라고 말했습니다.
2024년 1월 28일, 중국공정원 장젠춘 원사, 중국과학원 원사, 정스지에 원사, 장웨 원사, 유럽연합과학원 손진화 원사 등 중국기계공업연합회 평가위원회 전문가들은 프로젝트 결과에 대한 평가 평가를 실시했습니다. 프로젝트팀이 개발한 “전력 저장 발전소용 10MWh 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템”의 전반적인 기술은 국제적으로 선도적인 수준에 있습니다.
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게시 시간: 2024년 5월 23일