Нещодавно в місті Наньнін, провінція Гуансі, була введена в експлуатацію перша в Китаї великопотужна електростанція на основі натрій-іонних акумуляторів – електростанція Volin. Це демонстраційний проект першої фази проекту «Технологія накопичення енергії на натрій-іонних акумуляторах потужністю 100 мегават-годин» із встановленою потужністю 2,5 мегавата/10 мегават-годин.
Електростанцію інвестувала та будує компанія Guangxi Power Grid компанії Southern Power Grid, а масштаб цього етапу становить 10 МВт·год. Загальний масштаб проекту досягне 100 МВт·год, що зможе генерувати 73 мільйони градусів чистої електроенергії щорічно, відповідно скоротить викиди вуглекислого газу на 50 000 тонн та задовольнить потреби в електроенергії 35 000 побутових споживачів.
Порівняно з літій-іонними акумуляторами, натрій-іонні акумулятори-"брати" мають запаси сировини для накопичення енергії, їх легко видобувати, вони низькі, мають кращу продуктивність за низьких температур, що має очевидні переваги у великомасштабному накопиченні енергії. «На стадії розробки вартість накопичення енергії натрій-іонними акумуляторами може бути знижена на 20-30%. За умови повного вдосконалення структури та процесу виробництва акумуляторів, покращення коефіцієнта використання матеріалів та терміну служби, вартість електроенергії може бути досліджена до 0,2 юаня/кВт⋅год, що сприятиме економічному застосуванню нового типу накопичення як важливого технологічного напрямку», – сказав Чень Ман, заступник генерального секретаря Національного технічного комітету з накопичення електроенергії та технічний експерт стратегічного рівня Південної енергомережі, що спеціалізується на національному накопиченні енергії.
Хоча робота Китаю в галузі досліджень і розробок, виробництва, стандартизації, просування на ринок та застосування продуктів натрій-іонних акумуляторів йде повним ходом, міжнародного прецеденту застосування технології натрій-іонних акумуляторів для великопотужних електростанцій накопичення енергії немає.
У листопаді 2022 року компанія Guangxi Power Grid Company спільно з South Grid Energy Storage Company, Інститутом фізики Китайської академії наук, компанією Zhongkehai Sodium Technology Co., Ltd. та іншими підрозділами проектної групи офіційно розпочала дослідження ключової національної програми досліджень і розробок за підтемою проекту «Технологія інтеграції та демонстрація застосування систем накопичення енергії натрій-іонних акумуляторів потужністю 100 мегават-годин». «Ми зосереджуємося на високопродуктивній підготовці електричних олій, системній інтеграції, запобіганні та контролі безпеки, а також інших ключових технологіях для проведення досліджень, сформованих з незалежними правами інтелектуальної власності на технологію підготовки натрій-іонних акумуляторів та системної інтеграції», – представив керівник проекту, заступник директора Департаменту інновацій компанії South China Grid Guangxi Grid Company Гао Лік.
Високоємний акумуляторний елемент є базовим блоком усієї системи накопичення енергії натрій-іонного акумулятора. Після півтора року досліджень команда проекту розробила перший у світі довговічний, широкотемпературний та високобезпечний натрій-іонний акумулятор ємністю 210 Аг. «З точки зору продуктивності, наш тип натрій-іонного акумулятора має переваги широкої робочої температурної зони, швидкої зарядки та хорошої кратності заряду, а також може бути заряджений до 90% за 12 хвилин», – сказав Ху Юншен, науковий співробітник Інституту фізики Китайської академії наук.
Як основний технічний учасник проекту, Науково-дослідний інститут накопичення енергії компанії SouthGrid Energy Storage Company з інтеграції систем накопичення енергії на літієвих батареях, а також запобігання та контролю безпеки в цій галузі має багатий дослідницький досвід та виконує ключову національну програму досліджень та розробок «Життєвий цикл систем накопичення енергії літій-іонних батарей, застосування технології безпеки». «Хоча принципи реакції натрієвих та літієвих батарей схожі, розробка комплексної системи накопичення енергії, яка поєднує характеристики заряджання та розряджання натрієвих батарей, вимагає подолання багатьох нових викликів», – зворушено сказав Лі Юнці, технічний експерт компанії SouthGrid Energy Storage Company.
Взявши за приклад системну інтеграцію, команда проекту інноваційно застосовує розподілену архітектуру накопичення енергії на основі високовольтних натрій-іонних акумуляторів, і вся система інтегрує 88 модульних перетворювачів, реалізуючи «однозначну відповідність» з кластерами акумуляторів, тоді як традиційна розподілена архітектура літій-іонної системи накопичення енергії потребує інтеграції лише понад 40 перетворювачів. Безпосередньою метою подвоєння кількості перетворювачів є підвищення доступності потужності та ефективності перетворення енергії. Загальний коефіцієнт перетворення енергії цієї системи накопичення енергії на основі натрієвих акумуляторів становить понад 92%, тоді як літієвих акумуляторів зазвичай становить менше 90%, що, як очікується, доповнить та ефективно замінить літієві акумулятори, а також буде застосовуватися у великомасштабних електрохімічних накопичувачах енергії, електромобілях, будівельній техніці та інших галузях.
Що стосується запобігання та контролю безпеки, команда розробила стратегію теплового управління для системи рідинного охолодження, а також повний набір технологій запобігання та контролю пожеж для системи накопичення енергії натрій-іонних акумуляторів, таких як тепловий бар'єр на рівні модулів та високоефективне пожежогасіння.
Різниця температур між більш ніж 22 000 натрієвих акумуляторних елементів у всій системі контролюється в межах 3 градусів Цельсія. Використання як тепловіддачі, так і теплового бар'єру для виведення тепла з ладу.ковдра зі скловолокна та аерогелюЯк термобар'єрний матеріал між електричним осердям, час теплового виходу мономеру акумулятора збільшується з 30 хвилин до 2 годин, що збільшується до 4 разів, що значно підвищує безпеку акумуляторного модуля.
Команда розробила ефективну технологію пожежогасіння, охолодження та запобігання повторному займанню на основі рідкого азоту, здатну загасити початкове займання акумулятора протягом 5 секунд, а також працювати 24 години без повторного займання та вибуху. «Сучасні технології накопичення енергії на літієвих та натрієвих батареях очевидно сприяють покращенню характеристик одна одної. Цей комплекс досліджень та практичних застосувань системи накопичення енергії на натрій-іонних батареях, ефективного пожежогасіння, охолодження та запобігання повторному займанню на основі рідкого азоту, вперше застосовується в інженерному застосуванні технології безпеки для синхронізації систем накопичення енергії літій-іонних батарей», – сказав Ліюнці.
28 січня 2024 року академік Китайської інженерної академії Цзян Цзяньчунь, академік Китайської академії наук Чен Шицзе, академік Чжан Юе, академік Європейської академії наук Сунь Цзіньхуа та інші експерти Комітету з оцінки результатів проекту Федерації машинобудування Китаю підготували огляд: загальна технологія «Системи накопичення енергії натрій-іонних акумуляторів потужністю 10 МВт·год для електростанцій, що накопичують електроенергію», розроблена проектною командою, відповідає провідному міжнародному рівню.
Шанхайська компанія з технології нових матеріалів Orisen, ТОВ
М: +86 18683776368 (також WhatsApp)
Тел.: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адреса: № 398, Нью-Грін-роуд, місто Сіньбан, район Сунцзян, Шанхай
Час публікації: 23 травня 2024 р.