Nylig ble Kinas første kraftverk med stor kapasitet for energilagring av natriumionbatterier – Volin-kraftverket for energilagring av natriumionbatterier – satt i drift i Nanning, Guangxi. Dette er den første fasen av demonstrasjonsprosjektet «100 megawatt-timers natriumionbatteri-energilagringsteknologi» i det nasjonale forsknings- og utviklingsprogrammet, med en installert størrelse på 2,5 megawatt/10 megawatt-timer.
Kraftverket er investert i og bygget av Guangxi Power Grid Company of Southern Power Grid, og omfanget av denne fasen er 10 MWh. Prosjektets totale omfang vil nå 100 MWh, noe som kan generere 73 millioner grader ren elektrisitet årlig. Kraftverket er investert i og bygget av Guangxi Power Grid Company of Southern Power Grid, og omfanget av denne fasen er 10 MWh. Prosjektets totale omfang vil nå 100 MWh, noe som kan generere 73 millioner grader ren elektrisitet årlig, tilsvarende redusere karbondioksidutslippene med 50 000 tonn, og dekke strømbehovet til 35 000 boligbrukere.
Sammenlignet med litiumionbatteri-energilagring har «brødrene» natriumionbatteri-energilagringsråvarer, er enkle å utvinne, har lave kostnader og bedre ytelse ved lave temperaturer. De har åpenbare fordeler ved storskala energilagring. «I utviklingsfasen kan kostnadene reduseres med 20 % til 30 %. For å forbedre batteriets struktur og prosess fullt ut, forbedre materialutnyttelsesgraden og levetiden, kan strømkostnadene reduseres til 0,2 yuan/kWh. Dette er for å fremme økonomisk anvendelse av nye typer lagring i en viktig teknologiretning», sa Chen Man, visegeneralsekretær i den nasjonale tekniske komiteen for elektrisk kraftlagring og strategisk teknisk ekspert i Southern Power Grid, i den nasjonale kraftlagringssektoren.
Selv om Kinas arbeid innen forskning og utvikling, produksjon, standardisering, markedspromotering og anvendelse av natriumionbatteriprodukter er i full gang, finnes det ingen internasjonal presedens for anvendelse av natriumionbatteriteknologi i kraftverk med stor kapasitet for energilagring.
I november 2022 lanserte Guangxi Power Grid Company, i samarbeid med South Grid Energy Storage Company, Institute of Physics of the Chinese Academy of Sciences, Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. og andre enheter i prosjektteamet, offisielt det nasjonale nøkkelforsknings- og utviklingsprogrammet med undertemaet «100 megawatt-timers natrium-ion-batteri-energilagringssystemintegrasjonsteknologi og applikasjonsdemonstrasjon». «Vi fokuserer på høytytende elektrisk kjernevektforberedelse, systemintegrasjon og sikkerhetsforebygging og -kontroll og andre nøkkelteknologier for å utføre forskning, dannet med uavhengige immaterielle rettigheter til natrium-ion-batteriforberedelse og systemintegrasjonsteknologi», introduserte prosjektleder Gao Lik, nestleder i Department of Innovation ved South China Grid Guangxi Grid Company.
Høykapasitetsbattericellen er den grunnleggende enheten i hele natriumionbatteriets energilagringssystem. Etter halvannet års forskning utviklet prosjektteamet verdens første 210 Ah natriumionbatteri med lang levetid, bred temperatursone og høy sikkerhet. «Fra ytelsessynspunkt har vår type natriumionbatteri fordelene med bred arbeidstemperatursone, hurtiglading og god multiplisitet, og kan lades til 90 % på 12 minutter», sa Hu Yongsheng, forsker ved Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences.
Som de viktigste tekniske deltakerne i prosjektet har SouthGrid Energy Storage Company Energy Storage Research Institute innen integrering av litiumbatteri-energilagringssystemer og sikkerhetsforebygging og -kontroll innen feltet, og har gjennomført det nasjonale nøkkelforsknings- og utviklingsprogrammet «Litium-ion-batteri-energilagringssystemer – bruk av sikkerhetsteknologi i livssyklusen». «Selv om reaksjonsprinsippene for natrium- og litiumbatterier er like, krever utviklingen av et komplett energilagringssystem som kombinerer lade- og utladingsegenskapene til natriumbatterier, at mange nye utfordringer må overvinnes», sa Li Yongqi, en teknisk ekspert fra SouthGrid Energy Storage Company, med følelser.
Med systemintegrasjon som eksempel, tar prosjektteamet innovativt i bruk en distribuert energilagringsarkitektur basert på høyspenningen til natriumionbatterier, og hele systemet integrerer 88 modulære omformere, noe som realiserer en "én-til-én-korrespondanse" med batteriklyngene, mens den tradisjonelle distribuerte arkitekturen til litiumionenergilagringssystemer bare trenger å integrere mer enn 40 omformere. Det umiddelbare formålet med å doble antallet omformere er å øke kapasitetstilgjengeligheten og energikonverteringseffektiviteten. Den totale energikonverteringseffektiviteten til dette natriumbatterienergilagringssystemet er mer enn 92 %, mens litiumbatterier generelt er mindre enn 90 %, noe som forventes å utfylle og effektivt erstatte litiumbatterier, og bli brukt i storskala elektrokjemisk energilagring, elektriske kjøretøy, anleggsmaskiner og andre felt.
Når det gjelder sikkerhetsforebygging og -kontroll, har teamet utviklet en termisk styringsstrategi for væskekjølesystemet, samt et komplett sett med brannforebyggings- og kontrollteknologier for natriumionbatteriets energilagringssystem, for eksempel termisk barriere på modulnivå og høyeffektiv brannslukking.
Temperaturforskjellen mellom mer enn 22 000 natriumbattericeller i hele systemet kontrolleres innenfor 3 grader Celsius. Bruken av både varmespredning og termisk runaway-barriereglassfiber aerogelteppeSom et termisk barrieremateriale mellom den elektriske kjernen, forlenges batterimonomerens termiske spredningstid fra 30 minutter til 2 timer, forlenget til 4 ganger, noe som forbedrer batterimodulens sikkerhet betraktelig.
Teamet utviklet en effektiv teknologi for brannslukking, kjøling og anti-gjenantennelse med flytende nitrogen, som kan slukke den første batteribrannen innen 5 sekunder, og klare 24 timer uten at den antennes på nytt eller eksploderer. «Det er tydelig at litium- og natriumlagringsteknologien forbedrer hverandres egenskaper. Dette settet med forskning på natrium-ion-batterilagringssystemer og praktisk teknologi for effektiv brannslukking, kjøling og anti-gjenantennelse med flytende nitrogen gjør det mulig å konvertere sikkerhetsteknologi til synkronisering av litium- og natriumlagringssystemer i ingeniørapplikasjoner», sa LiYongQi.
28. januar 2024, av akademikeren Jiang Jianchun fra Det kinesiske ingeniørakademiet, det kinesiske vitenskapsakademiet, akademikeren Cheng Shijie, akademikeren Zhang Yue, akademikeren Sun Jinhua fra Den europeiske unions vitenskapsakademi og andre eksperter fra vurderingskomiteen til China Machinery Industry Federation om resultatene av prosjektet for å foreta en gjennomgang av vurderingen: den overordnede teknologien til «10 MWh natriumionbatteri-energilagringssystem for elektriske energilagringskraftverk» utviklet av prosjektteamet er på internasjonalt ledende nivå.
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-distriktet, Shanghai
Publisert: 23. mai 2024