Nyligen togs Kinas första kraftverk med hög kapacitet för energilagring av natriumjonbatterier – Volin natriumjonbatterikraftverk – i drift i Nanning, Guangxi. Detta är den första fasen av det nationella forsknings- och utvecklingsprogrammet "100 megawattimmar natriumjonbatterienergilagringsteknik"-demonstrationsprojektet, med en installerad storlek på 2,5 megawatt/10 megawattimmar.
Kraftverket har investerats i och byggts av Guangxi Power Grid Company, en del av Southern Power Grid, och skalan för denna fas är 10 MWh. Projektets totala skala kommer att uppgå till 100 MWh, vilket kan generera 73 miljoner grader ren el årligen, vilket motsvarande minskar koldioxidutsläppen med 50 000 ton och tillgodoser elbehovet för 35 000 hushåll.
Jämfört med litiumjonbatteriers energilagring har "bröder" natriumjonbatteriers råmaterialreserver, är lätta att utvinna, har låg kostnad och bättre prestanda vid låga temperaturer. Vid storskalig energilagring har "bröder" uppenbara fördelar. "I utvecklingsstadiet kan kostnaden för natriumjonbatterier minskas med 20 % till 30 %. Med utgångspunkt i att fullt ut förbättra batteriets struktur och process, förbättra materialutnyttjandegraden och livslängden, kan elkostnaden nås med 0,2 yuan/kWh. Detta är att främja den ekonomiska tillämpningen av nya typer av lagring i en viktig teknikriktning", säger Chen Man, biträdande generalsekreterare för den nationella tekniska kommittén för elkraftlagring och strategisk teknisk expert för Southern Power Grid, vid den nationella kraftlagringsindustrin.
Även om Kinas arbete inom forskning och utveckling, produktion, standardisering, marknadsfrämjande åtgärder och tillämpning av natriumjonbatteriprodukter är i full gång, finns det inget internationellt prejudikat för tillämpning av natriumjonbatteriteknik på kraftverk med hög kapacitet för energilagring.
I november 2022 lanserade Guangxi Power Grid Company, i samarbete med South Grid Energy Storage Company, Institute of Physics vid den kinesiska vetenskapsakademin, Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. och andra enheter i projektgruppen, officiellt det nationella nyckelforsknings- och utvecklingsprogrammet med undertema "100 megawattimmars natriumjonbatterienergilagringssystemintegrationsteknik och applikationsdemonstration". "Vi fokuserar på högpresterande elektrisk kärnförberedelse, systemintegration och säkerhetsförebyggande och kontroll samt andra viktiga tekniker för att utföra forskning, med oberoende immateriella rättigheter för natriumjonbatteriförberedelse och systemintegrationsteknik", presenterade projektledaren Gao Lik, biträdande direktör för innovationsavdelningen vid South China Grid Guangxi Grid Company.
Battericellen med hög kapacitet är den grundläggande enheten i hela natriumjonbatteriets energilagringssystem. Efter ett och ett halvt års forskning utvecklade projektgruppen världens första natriumjonbatteri på 210 Ah med lång livslängd, bred temperaturzon och hög säkerhet. ”Ur prestandasynpunkt har vår typ av natriumjonbatteri fördelarna med bred arbetstemperaturzon, snabb laddning och god multiplicitet, och kan laddas till 90 % på 12 minuter”, säger Hu Yongsheng, forskare vid Institutet för fysik, Kinesiska vetenskapsakademin.
Som de viktigaste tekniska deltagarna i projektet har SouthGrid Energy Storage Company Energy Storage Research Institute, som arbetar med integration av litiumjonbatteriers energilagringssystem och säkerhetsförebyggande och -kontroll, en bred forskningserfarenhet och genomför det nationella forsknings- och utvecklingsprogrammet "Litiumjonbatteriers energilagringssystems livscykeltillämpning av säkerhetsteknik". "Även om reaktionsprinciperna för natrium- och litiumbatterier är likartade, kräver utvecklingen av ett komplett energilagringssystem som kombinerar laddnings- och urladdningsegenskaperna hos natriumbatterier att många nya utmaningar övervinns", säger Li Yongqi, teknisk expert från SouthGrid Energy Storage Company, känslosamt.
Med systemintegration som exempel antar projektgruppen innovativt en distribuerad energilagringsarkitektur baserad på högspänningen från natriumjonbatterier. Hela systemet integrerar 88 modulära omvandlare, vilket skapar en "en-till-en-korrespondens" med batteriklustren. Den traditionella distribuerade arkitekturen för litiumjonenergilagringssystem behöver bara integrera mer än 40 omvandlare. Det omedelbara syftet med att fördubbla antalet omvandlare är att öka kapacitetstillgängligheten och energiomvandlingseffektiviteten. Den totala energiomvandlingseffektiviteten för detta natriumbatterilagringssystem är mer än 92 %, medan litiumbatterier generellt är mindre än 90 %, vilket förväntas komplettera och effektivt ersätta litiumbatterier, och tillämpas på storskalig elektrokemisk energilagring, elfordon, byggmaskiner och andra områden.
När det gäller säkerhetsförebyggande och -kontroll har teamet utvecklat en termisk hanteringsstrategi för vätskekylsystemet samt en komplett uppsättning brandförebyggande och -kontrolltekniker för natriumjonbatteriets energilagringssystem, såsom termisk barriär på modulnivå och högeffektiv brandsläckning.
Temperaturskillnaden mellan mer än 22 000 natriumbattericeller i hela systemet kontrolleras inom 3 grader Celsius. Användningen av både värmeavledningsbarriär och termisk rusningsbarriärglasfiber aerogeltäckeSom ett termiskt barriärmaterial mellan den elektriska kärnan kan batterimonomerns termiska spridningstid förlängas från 30 minuter till 2 timmar, vilket kan förlängas till 4 gånger, vilket avsevärt förbättrar batterimodulens säkerhet.
Teamet utvecklade en effektiv brandsläcknings-, kylnings- och anti-återantändningsteknik för flytande kväve, som kan släcka den initiala batteribranden inom 5 sekunder, och klara 24 timmar utan återantändning eller explosion. ”Den nuvarande tekniken för energilagring av litium- och natriumenergi främjar uppenbara förbättringar av varandras egenskaper. Denna uppsättning forskning inom natriumjonbatterienergilagringssystem och praktisk teknik för effektiv brandsläckning, kylning och anti-återantändning för flytande kväve genom livscykeltillämpningar av säkerhetsteknik för litiumjonbatterienergilagringssystem, vilket för första gången har skett inom synkronisering av litium- och natriumenergilagringssystem inom ingenjörskonst”, sa LiYongQi.
Den 28 januari 2024, av akademikern Jiang Jianchun vid den kinesiska ingenjörsakademin, akademikern Cheng Shijie, akademikern Zhang Yue, akademikern Sun Jinhua vid Europeiska unionens vetenskapsakademi och andra experter från China Machinery Industry Federation's utvärderingskommitté, om projektets resultat för att göra en granskning av utvärderingen: den övergripande tekniken för "10 MWh natriumjonbatterienergilagringssystem för elkraftverk" som utvecklats av projektgruppen är på internationellt ledande nivå.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd.
M: +86 18683776368 (även WhatsApp)
Tel: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adress: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang-distriktet, Shanghai
Publiceringstid: 23 maj 2024