Недавно в Наньнине, Гуанси, была введена в эксплуатацию первая в Китае крупногабаритная электростанция хранения энергии на основе натрий-ионных аккумуляторов — Volin Natrie-ion Battery Energy Storage Power Station. Это демонстрационный проект первой фазы проекта ключевой национальной программы исследований и разработок «Технология хранения энергии на основе натрий-ионных аккумуляторов мощностью 100 мегаватт-часов», установленная мощность 2,5 мегаватт/10 мегаватт-часов.
Электростанция инвестируется и строится компанией Guangxi Power Grid Company of Southern Power Grid, а масштаб этой фазы составляет 10 МВт·ч. Общий масштаб проекта достигнет 100 МВт·ч, что позволит ежегодно вырабатывать 73 миллиона градусов чистой электроэнергии. Электростанция инвестируется и строится компанией Guangxi Power Grid Company of Southern Power Grid, а масштаб этой фазы составляет 10 МВт·ч. Общий масштаб проекта достигнет 100 МВт·ч, что позволит ежегодно вырабатывать 73 миллиона градусов чистой электроэнергии, что соответственно сократит выбросы углекислого газа на 50 000 тонн и удовлетворит потребности в электроэнергии 35 000 бытовых пользователей.
По сравнению с литий-ионными аккумуляторами, «братья» натрий-ионные аккумуляторы запасы сырья для хранения энергии, легко извлекаются, низкая стоимость, лучшая производительность при низких температурах, в крупномасштабном хранении энергии имеют очевидные преимущества. «Накопление энергии на натрий-ионных аккумуляторах в масштабе стадии разработки, стоимость себестоимости может быть снижена на 20–30%, при условии полного улучшения структуры и процесса батареи, улучшения коэффициента использования материалов и срока службы цикла, себестоимость электроэнергии может быть исследована до 0,2 юаня / кВт·ч, это будет способствовать экономическому применению нового типа хранения важного направления технологии», - сказал заместитель генерального секретаря Национального технического комитета по хранению электроэнергии и технический эксперт стратегического уровня Южной энергосистемы по национальному хранению энергии Чэнь Мань.
Хотя в Китае работа по исследованиям и разработкам, производству, стандартизации, продвижению на рынок и применению натрий-ионных аккумуляторов идет полным ходом, международного прецедента применения технологии натрий-ионных аккумуляторов на электростанциях большой емкости не существует.
В ноябре 2022 года Guangxi Power Grid Company совместно с South Grid Energy Storage Company, Институтом физики Китайской академии наук, Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. и другими подразделениями проектной группы официально запустили подтему проекта национальной ключевой программы исследований и разработок «Технология интеграции и демонстрация применения системы хранения энергии натрий-ионных аккумуляторов емкостью 100 мегаватт-часов» Исследование Tackle the task. «Мы фокусируемся на высокопроизводительной подготовке масштаба электрического ядра, системной интеграции и профилактике и управлении безопасностью, а также на других ключевых технологиях для проведения исследований, сформированных с независимыми правами интеллектуальной собственности на технологию подготовки и системной интеграции натрий-ионных аккумуляторов», - представил руководитель проекта, South China Grid Guangxi Grid Company, заместитель директора Департамента инноваций Гао Лик.
Аккумуляторная ячейка высокой емкости является основным элементом всей системы хранения энергии на основе натрий-ионных аккумуляторов. После полутора лет исследований команда проекта разработала первый в мире долговечный, широкозонный, высокобезопасный натрий-ионный аккумулятор емкостью 210 А·ч. «С точки зрения производительности наш тип натрий-ионных аккумуляторов обладает преимуществами широкой рабочей температурной зоны, быстрой зарядки и хорошей кратности, и может быть заряжен до 90% за 12 минут», - сказал Ху Юншэн, научный сотрудник Института физики Китайской академии наук.
Как основные технические участники проекта, Научно-исследовательский институт хранения энергии компании SouthGrid Energy Storage Company в области интеграции систем хранения энергии литиевых батарей, а также профилактики и контроля безопасности в этой области имеет богатый исследовательский опыт, проводит национальную ключевую программу исследований и разработок «Применение технологии безопасности в течение жизненного цикла систем хранения энергии литий-ионных батарей». «Хотя принципы реакции натриевых и литиевых батарей схожи, разработка полной системы хранения энергии, которая объединяет характеристики зарядки и разрядки натриевых батарей, требует преодоления многих новых проблем», - с волнением сказал Ли Юнци, технический эксперт компании SouthGrid Energy Storage Company.
Если взять системную интеграцию в качестве примера, то проектная группа инновационно принимает распределенную архитектуру хранения энергии, основанную на высоком напряжении натрий-ионных батарей, и вся система объединяет 88 модульных преобразователей, реализуя «соответствие один к одному» с кластерами батарей, в то время как традиционная распределенная архитектура литий-ионной системы хранения энергии требует интеграции только более 40 преобразователей. Непосредственная цель удвоения количества преобразователей — повысить доступность емкости и эффективность преобразования энергии. Общая эффективность преобразования энергии этой системы хранения энергии натриевых батарей составляет более 92%, в то время как литиевые батареи, как правило, менее 90%, что, как ожидается, будет дополнять и эффективно заменять литиевые батареи и применяться в крупномасштабных электрохимических хранилищах энергии, электромобилях, строительной технике и других областях.
Что касается профилактики и контроля безопасности, группа разработала стратегию управления тепловым режимом для системы жидкостного охлаждения, а также полный набор технологий предотвращения и контроля пожаров для системы хранения энергии на основе натрий-ионных аккумуляторов, таких как тепловой барьер на уровне модуля и высокоэффективное пожаротушение.
Разница температур между более чем 22 000 натриевых аккумуляторных элементов во всей системе контролируется в пределах 3 градусов Цельсия. Использование как рассеивания тепла, так и барьера теплового разгонастекловолоконный аэрогелевый коврикв качестве материала теплового барьера между электрическим сердечником, время разгона мономера батареи по температуре увеличилось с 30 минут до 2 часов, то есть в 4 раза, что значительно повысило безопасность модуля батареи.
Команда разработала эффективную технологию тушения пожара, охлаждения и предотвращения повторного возгорания с использованием жидкого азота, способную потушить первоначальный пожар батареи в течение 5 секунд, чтобы сделать 24 часа без повторного возгорания и взрыва. «Текущая технология хранения энергии лития и натрия, чтобы способствовать улучшению характеристик друг друга, очевидно, этот набор исследований системы хранения энергии натрий-ионных батарей и практической технологии эффективного тушения пожара, охлаждения и предотвращения повторного возгорания с использованием жидкого азота через применение жизненного цикла системы хранения энергии литий-ионных батарей технологии преобразования приложения в синхронизацию литиевой, натриевой системы хранения энергии впервые в инженерном применении», - сказал ЛиЙонгЦи.
28 января 2024 года академик Китайской инженерной академии Цзян Цзяньчунь, академик Китайской академии наук Чэн Шицзе, академик Чжан Юэ, академик Европейской академии наук Сунь Цзиньхуа и другие эксперты Комитета по оценке Федерации машиностроения Китая по результатам проекта сделали обзор оценки: общая технология «Системы накопления энергии на основе натрий-ионных аккумуляторов емкостью 10 МВт·ч для электростанций накопления электроэнергии», разработанная проектной группой, находится на передовом международном уровне.
Шанхайская компания Orisen New Material Technology Co., Ltd.
М: +86 18683776368 (также WhatsApp)
Т:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адрес: № 398 New Green Road, город Синьбан, район Сунцзян, Шанхай
Время публикации: 23 мая 2024 г.