แผ่นใยแก้วแอโรเจลถูกนำมาใช้ประสบความสำเร็จในโรงไฟฟ้าพลังงานโซเดียมขนาดใหญ่แห่งแรกของจีน

เมื่อเร็วๆ นี้ โรงไฟฟ้าพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออนขนาดใหญ่แห่งแรกของจีน คือ โรงไฟฟ้าโวลิน ที่เมืองหนานหนิง มณฑลกวางซี ได้เปิดใช้งานแล้ว นี่คือโครงการสาธิตระยะแรกของโครงการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญระดับชาติ “เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออน 100 เมกะวัตต์ชั่วโมง” โดยมีกำลังการผลิตติดตั้ง 2.5 เมกะวัตต์/10 เมกะวัตต์ชั่วโมง

โรงไฟฟ้าแห่งนี้ลงทุนและก่อสร้างโดยบริษัท Guangxi Power Grid Company แห่ง Southern Power Grid โดยในระยะแรกมีกำลังการผลิต 10 เมกะวัตต์ชั่วโมง (MWh) โครงการทั้งหมดจะมีกำลังการผลิต 100 เมกะวัตต์ชั่วโมง ซึ่งสามารถผลิตไฟฟ้าสะอาดได้ 73 ล้านองศาเซลเซียสต่อปี ช่วยลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 50,000 ตัน และตอบสนองความต้องการไฟฟ้าของผู้ใช้ในครัวเรือน 35,000 ราย

เมื่อเปรียบเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแล้ว แบตเตอรี่โซเดียมไอออนซึ่งเป็น "พี่น้อง" ของโซเดียมไอออน มีวัตถุดิบสำรองที่หาได้ง่าย ต้นทุนต่ำ และมีประสิทธิภาพดีกว่าในอุณหภูมิต่ำ จึงมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในการจัดเก็บพลังงานขนาดใหญ่ “แบตเตอรี่โซเดียมไอออนในขั้นตอนการพัฒนาขนาดใหญ่ ต้นทุนสามารถลดลงได้ 20% ถึง 30% ภายใต้เงื่อนไขของการปรับปรุงโครงสร้างและกระบวนการผลิตแบตเตอรี่อย่างเต็มที่ ปรับปรุงอัตราการใช้ประโยชน์ของวัสดุและอายุการใช้งาน ต้นทุนค่าไฟฟ้าสามารถลดลงเหลือ 0.2 หยวน/กิโลวัตต์ชั่วโมง ซึ่งเป็นทิศทางสำคัญของเทคโนโลยีในการส่งเสริมการประยุกต์ใช้ในเชิงเศรษฐกิจของการจัดเก็บพลังงานรูปแบบใหม่” เฉิน หม่าน รองเลขาธิการคณะกรรมการเทคนิคการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าแห่งชาติ และผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคระดับยุทธศาสตร์ของการไฟฟ้าภาคใต้ กล่าว

แม้ว่าจีนจะดำเนินการวิจัยและพัฒนา ผลิต กำหนดมาตรฐาน ส่งเสริมการตลาด และประยุกต์ใช้ผลิตภัณฑ์แบตเตอรี่โซเดียมไอออนอย่างเต็มที่ แต่ก็ยังไม่มีแบบอย่างในระดับสากลสำหรับการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีแบตเตอรี่โซเดียมไอออนในโรงไฟฟ้าพลังงานขนาดใหญ่

ในเดือนพฤศจิกายน ปี 2022 บริษัท Guangxi Power Grid ร่วมกับบริษัท South Grid Energy Storage, สถาบันฟิสิกส์แห่งสถาบันวิทยาศาสตร์จีน, บริษัท Zhongkehai Sodium Technology และหน่วยงานอื่นๆ ในทีมโครงการ ได้เปิดตัวโครงการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญระดับชาติอย่างเป็นทางการ ในหัวข้อย่อย “เทคโนโลยีการบูรณาการและการสาธิตการประยุกต์ใช้ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออน 100 เมกะวัตต์ชั่วโมง” โดยมีเป้าหมายเพื่อดำเนินการวิจัย “เรามุ่งเน้นการวิจัยในด้านการเตรียมการสำหรับแกนไฟฟ้าประสิทธิภาพสูง การบูรณาการระบบ และการป้องกันและควบคุมความปลอดภัย และเทคโนโลยีสำคัญอื่นๆ เพื่อสร้างเทคโนโลยีการเตรียมแบตเตอรี่โซเดียมไอออนและการบูรณาการระบบที่มีสิทธิในทรัพย์สินทางปัญญาเป็นของตนเอง” นายเกา ลิก รองผู้อำนวยการฝ่ายนวัตกรรมของบริษัท South China Grid Guangxi Grid ซึ่งเป็นหัวหน้าโครงการ กล่าวแนะนำ

เซลล์แบตเตอรี่ความจุสูงเป็นหน่วยพื้นฐานของระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออนทั้งหมด หลังจากการวิจัยนานหนึ่งปีครึ่ง ทีมงานโครงการได้พัฒนาแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานโซเดียมไอออนขนาด 210Ah ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน ช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้าง และมีความปลอดภัยสูงเป็นครั้งแรกของโลก “ในแง่ของประสิทธิภาพ แบตเตอรี่โซเดียมไอออนของเรามีข้อดีคือ ช่วงอุณหภูมิการทำงานกว้าง ชาร์จเร็ว และมีความสามารถในการชาร์จซ้ำได้ดี โดยสามารถชาร์จได้ถึง 90% ภายใน 12 นาที” หู หยงเซิง นักวิจัยจากสถาบันฟิสิกส์ สถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน กล่าว

ในฐานะผู้มีส่วนร่วมทางเทคนิคหลักในโครงการนี้ สถาบันวิจัยการจัดเก็บพลังงานของบริษัท SouthGrid Energy Storage มีประสบการณ์การวิจัยมากมายในด้านการบูรณาการระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมและการป้องกันและควบคุมความปลอดภัย และได้รับมอบหมายให้ดำเนินโครงการวิจัยและพัฒนาที่สำคัญระดับชาติ “การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีความปลอดภัยตลอดวงจรชีวิตของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน” “แม้ว่าหลักการทำงานของแบตเตอรี่โซเดียมและลิเธียมจะคล้ายคลึงกัน แต่การพัฒนาระบบจัดเก็บพลังงานที่สมบูรณ์ซึ่งรวมคุณลักษณะการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่โซเดียมเข้าด้วยกันนั้น จำเป็นต้องเอาชนะความท้าทายใหม่ๆ มากมาย” หลี่ หยงฉี ผู้เชี่ยวชาญด้านเทคนิคจากบริษัท SouthGrid Energy Storage กล่าวด้วยความรู้สึก

 ยกตัวอย่างเช่น ในด้านการบูรณาการระบบ ทีมงานโครงการได้นำสถาปัตยกรรมจัดเก็บพลังงานแบบกระจายศูนย์มาใช้โดยอาศัยแรงดันไฟฟ้าสูงของแบตเตอรี่โซเดียมไอออน และระบบทั้งหมดได้บูรณาการตัวแปลงแบบโมดูลาร์ 88 ตัว ทำให้เกิด "การจับคู่แบบหนึ่งต่อหนึ่ง" กับกลุ่มแบตเตอรี่ ในขณะที่สถาปัตยกรรมแบบกระจายศูนย์แบบดั้งเดิมของระบบจัดเก็บพลังงานลิเธียมไอออนนั้นต้องการเพียงการบูรณาการตัวแปลงมากกว่า 40 ตัวเท่านั้น จุดประสงค์หลักของการเพิ่มจำนวนตัวแปลงเป็นสองเท่าคือการเพิ่มความพร้อมใช้งานของกำลังการผลิตและประสิทธิภาพการแปลงพลังงาน ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานโดยรวมของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมนี้มากกว่า 92% ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมโดยทั่วไปต่ำกว่า 90% ซึ่งคาดว่าจะช่วยเสริมและทดแทนแบตเตอรี่ลิเธียมได้อย่างมีประสิทธิภาพ และสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าเคมีขนาดใหญ่ ยานยนต์ไฟฟ้า เครื่องจักรกลก่อสร้าง และสาขาอื่นๆ ได้

ในส่วนของการป้องกันและควบคุมความปลอดภัย ทีมงานได้พัฒนากลยุทธ์การจัดการความร้อนสำหรับระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว รวมถึงชุดเทคโนโลยีการป้องกันและควบคุมอัคคีภัยที่ครบวงจรสำหรับระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออน เช่น ฉนวนกันความร้อนระดับโมดูล และระบบดับเพลิงประสิทธิภาพสูง

ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างเซลล์แบตเตอรี่โซเดียมมากกว่า 22,000 เซลล์ในระบบทั้งหมดถูกควบคุมให้อยู่ภายใน 3 องศาเซลเซียส โดยใช้ทั้งระบบระบายความร้อนและระบบป้องกันความร้อนสูงเกินผ้าห่มแอโรเจลใยแก้วในฐานะวัสดุกั้นความร้อนระหว่างแกนไฟฟ้า ระยะเวลาการแพร่กระจายความร้อนสูงเกินของโมโนเมอร์แบตเตอรี่ลดลงจาก 30 นาทีเหลือ 2 ชั่วโมง ซึ่งเพิ่มขึ้นถึง 4 เท่า ช่วยเพิ่มความปลอดภัยของโมดูลแบตเตอรี่ได้อย่างมาก

ทีมวิจัยได้พัฒนาเทคโนโลยีการดับเพลิง การระบายความร้อน และการป้องกันการลุกไหม้ซ้ำที่มีประสิทธิภาพสูงโดยใช้ไนโตรเจนเหลว ซึ่งสามารถดับไฟไหม้แบตเตอรี่ครั้งแรกได้ภายใน 5 วินาที และใช้งานได้นาน 24 ชั่วโมงโดยไม่ลุกไหม้หรือระเบิดซ้ำ หลี่หยงฉีกล่าวว่า “เทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานลิเธียมและโซเดียมในปัจจุบันส่งเสริมการพัฒนาคุณสมบัติของกันและกันอย่างชัดเจน การวิจัยระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออนและการนำเทคโนโลยีการดับเพลิง การระบายความร้อน และการป้องกันการลุกไหม้ซ้ำที่มีประสิทธิภาพสูงโดยใช้ไนโตรเจนเหลวมาประยุกต์ใช้ในด้านความปลอดภัยตลอดอายุการใช้งานของระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ถือเป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีนี้ในระบบจัดเก็บพลังงานลิเธียมและโซเดียมพร้อมกันเป็นครั้งแรกในทางวิศวกรรม”

เมื่อวันที่ 28 มกราคม 2567 คณะกรรมการประเมินผลของสมาคมอุตสาหกรรมเครื่องจักรจีน ซึ่งประกอบด้วยศาสตราจารย์เจียง เจียนชุน จากสถาบันวิศวกรรมแห่งประเทศจีน ศาสตราจารย์เฉิง ซื่อเจี๋ย จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีน ศาสตราจารย์จาง เยว่ จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งสหภาพยุโรป ศาสตราจารย์ซุน จินฮวา และผู้เชี่ยวชาญอื่นๆ ได้ร่วมกันตรวจสอบผลการประเมินโครงการ โดยระบุว่า เทคโนโลยีโดยรวมของ “ระบบกักเก็บพลังงานแบตเตอรี่โซเดียมไอออน 10 เมกะวัตต์ชั่วโมง สำหรับโรงไฟฟ้าพลังงานไฟฟ้า” ที่ทีมงานพัฒนาขึ้นนั้น อยู่ในระดับแนวหน้าของโลก

บริษัท เซี่ยงไฮ้ โอริเซน นิว แมททีเรียล เทคโนโลยี จำกัด
M: +86 18683776368 (ใช้งาน WhatsApp ได้เช่นกัน)
โทร: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
ที่อยู่: เลขที่ 398 ถนนนิวกรีน เมืองซินปัง เขตซงเจียง เซี่ยงไฮ้