최근 중국 최초의 대용량 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 발전소인 볼린 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 발전소가 광시성 난닝에서 가동을 시작했습니다. 이는 국가 핵심 연구 개발 프로그램인 "100메가와트시 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 기술" 프로젝트 1단계 시범 사업으로, 설치 용량은 2.5메가와트시/10메가와트시입니다.
이 발전소는 남방전력망공사 산하 광시전력망공사가 투자 및 건설하며, 1단계 규모는 10MWh입니다. 전체 프로젝트 규모는 100MWh에 달하며, 연간 7,300만 당량의 청정 전력을 생산하여 이산화탄소 배출량을 5만 톤 감축하고 3만 5천 가구의 전력 수요를 충족할 수 있습니다.
리튬 이온 배터리 에너지 저장 장치와 비교했을 때, "형제" 격인 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 장치는 원료 매장량이 풍부하고 추출이 용이하며 비용이 저렴하고 저온 성능이 우수하여 대규모 에너지 저장에 있어 뚜렷한 이점을 가지고 있습니다. 국가전력에너지저장기술위원회 부사무총장이자 남방전력망 전략급 기술 전문가인 천만(Chen Man)은 "나트륨 이온 배터리 에너지 저장 장치는 개발 단계에서 규모 확장에 필요한 비용을 20~30% 절감할 수 있으며, 배터리 구조와 공정을 최대한 개선하고 재료 이용률과 수명을 향상시킨다면 전기 요금을 0.2위안/kWh까지 낮출 수 있습니다. 이는 새로운 유형의 에너지 저장 장치의 경제적 적용을 촉진하는 중요한 기술 방향입니다."라고 말했습니다.
중국은 나트륨 이온 배터리 제품의 연구 개발, 생산, 표준화, 시장 판촉 및 응용 분야에서 활발히 활동하고 있지만, 대용량 에너지 저장 발전소에 나트륨 이온 배터리 기술을 적용한 국제적인 선례는 아직 없다.
2022년 11월, 광시 전력망 회사는 남중국전력망 에너지 저장 회사, 중국과학원 물리학연구소, 중커하이 나트륨 기술 유한회사 등과 함께 국가 핵심 연구 개발 프로그램의 하위 주제인 "100메가와트시 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템 통합 기술 및 응용 실증" 연구를 공식 착수했습니다. 프로젝트 책임자인 남중국전력망 광시 전력망 회사 혁신부 부국장 가오릭은 "우리는 고성능 전기 코어 스케일 준비, 시스템 통합, 안전 예방 및 제어 등 핵심 기술에 중점을 두고 연구를 수행하여 나트륨 이온 배터리 준비 및 시스템 통합 기술에 대한 독자적인 지적 재산권을 확보했습니다."라고 소개했습니다.
고용량 배터리 셀은 전체 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템의 기본 단위입니다. 연구팀은 1년 반의 연구 끝에 세계 최초로 수명이 길고 작동 온도 범위가 넓으며 안전성이 뛰어난 210Ah 나트륨 이온 에너지 저장 배터리를 개발했습니다. 중국과학원 물리연구소의 후용성 연구원은 "성능 측면에서 볼 때, 우리 나트륨 이온 배터리는 넓은 작동 온도 범위, 빠른 충전 속도, 우수한 다중 사용 능력 등의 장점을 가지고 있으며, 12분 만에 90%까지 충전할 수 있습니다."라고 말했습니다.
본 프로젝트의 주요 기술 참여 기관인 사우스그리드 에너지 저장 회사 에너지 저장 연구소는 리튬 배터리 에너지 저장 시스템 통합 및 안전 예방 및 제어 분야에서 풍부한 연구 경험을 보유하고 있으며, 국가 핵심 연구 개발 사업인 "리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템 수명 주기 안전 기술 적용"을 수행해 왔습니다. 사우스그리드 에너지 저장 회사의 기술 전문가인 리용치는 "나트륨 배터리와 리튬 배터리의 반응 원리는 유사하지만, 나트륨 배터리의 충방전 특성을 결합한 완전한 에너지 저장 시스템을 개발하는 데에는 많은 새로운 과제가 있습니다."라고 감격스럽게 말했습니다.
시스템 통합을 예로 들면, 프로젝트 팀은 고전압 나트륨 이온 배터리 기반의 분산형 에너지 저장 아키텍처를 혁신적으로 채택했습니다. 전체 시스템은 88개의 모듈형 컨버터를 통합하여 배터리 클러스터와 1:1 대응 관계를 구현했습니다. 이는 기존 리튬 이온 에너지 저장 시스템의 분산형 아키텍처가 40개 이상의 컨버터만 통합하면 되는 것과 비교됩니다. 컨버터 수를 두 배로 늘린 직접적인 목적은 용량 가용성과 에너지 변환 효율을 향상시키는 것입니다. 이 나트륨 배터리 에너지 저장 시스템의 전체 에너지 변환 효율은 92% 이상으로, 리튬 배터리의 일반적인 효율인 90% 미만을 크게 상회합니다. 따라서 이 시스템은 리튬 배터리를 보완하고 효과적으로 대체하여 대규모 전기화학 에너지 저장, 전기 자동차, 건설 기계 등 다양한 분야에 적용될 것으로 기대됩니다.
안전 예방 및 제어 측면에서, 연구팀은 액체 냉각 시스템을 위한 열 관리 전략과 모듈 수준의 열 차단 및 고효율 소화 장치와 같은 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템을 위한 완벽한 화재 예방 및 제어 기술을 개발했습니다.
전체 시스템에 있는 22,000개 이상의 나트륨 배터리 셀 사이의 온도 차이는 3도C 이내로 제어됩니다. 이는 열 방출 및 열 폭주 방지 장치를 모두 사용하여 구현됩니다.유리섬유 에어로젤 블랭킷전기 코어 사이에 열 차단재로 사용함으로써 배터리 단량체의 열 폭주 확산 시간을 30분에서 2시간으로, 즉 4배까지 연장하여 배터리 모듈의 안전성을 크게 향상시켰습니다.
연구팀은 액체 질소를 이용한 효율적인 소화, 냉각, 재발화 방지 기술을 개발했는데, 이 기술은 초기 배터리 화재를 5초 이내에 진압하고 24시간 동안 재발화 및 폭발 없이 유지할 수 있습니다. 리용치 연구원은 "현재 리튬 및 나트륨 에너지 저장 기술은 서로의 특성을 뚜렷하게 보완하며 발전시켜 나가고 있습니다. 이번 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템 연구와 실제 액체 질소 소화, 냉각, 재발화 방지 기술 적용은 리튬 이온 배터리 에너지 저장 시스템의 수명 주기 안전 기술 적용을 통해 리튬 및 나트륨 에너지 저장 시스템에 최초로 적용된 사례입니다."라고 밝혔습니다.
2024년 1월 28일, 중국공정원 장젠춘 원사, 중국과학원 청스제 원사, 장웨 원사, 유럽연합과학원 쑨진화 원사 및 중국기계공업연합회 평가위원회 소속 전문가들이 본 프로젝트 결과를 검토하여 다음과 같이 평가했습니다. 프로젝트팀이 개발한 “10MWh급 나트륨 이온 배터리 에너지 저장 시스템(전력 저장 발전소용)”의 전반적인 기술은 국제적으로 선도적인 수준입니다.
상하이 오리센 신소재 기술 유한회사
전화번호: +86 18683776368 (왓츠앱 가능)
전화: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
주소: 상하이시 쑹장구 신방진 신녹로 398번지
게시 시간: 2024년 5월 23일