Mới đây, nhà máy điện lưu trữ năng lượng pin ion natri công suất lớn đầu tiên của Trung Quốc – nhà máy điện lưu trữ năng lượng pin ion natri Volin – đã được đưa vào hoạt động tại Nam Ninh, Quảng Tây. Đây là dự án trình diễn giai đoạn 1 thuộc chương trình nghiên cứu và phát triển trọng điểm quốc gia “Công nghệ lưu trữ năng lượng pin ion natri 100 megawatt giờ”, với công suất lắp đặt 2,5 megawatt/10 megawatt giờ.
Nhà máy điện này do Công ty Lưới điện Quảng Tây thuộc Tập đoàn Lưới điện miền Nam đầu tư và xây dựng, quy mô giai đoạn này là 10 MWh. Tổng quy mô dự án sẽ đạt 100 MWh, có thể sản xuất 73 triệu lít điện sạch mỗi năm, từ đó giảm lượng khí thải carbon dioxide xuống 50.000 tấn và đáp ứng nhu cầu điện của 35.000 hộ gia đình.
So với lưu trữ năng lượng bằng pin lithium-ion, "người anh em" của nó là pin natri-ion có nguồn nguyên liệu dồi dào, dễ khai thác, chi phí thấp, hiệu suất tốt hơn ở nhiệt độ thấp, nên có ưu điểm rõ rệt trong lưu trữ năng lượng quy mô lớn. Ông Chen Man, Phó Tổng thư ký Ủy ban Kỹ thuật Lưu trữ Điện lực Quốc gia kiêm chuyên gia kỹ thuật cấp chiến lược của Tập đoàn Điện lực miền Nam, cho biết: “Trong giai đoạn phát triển quy mô lớn, chi phí của lưu trữ năng lượng bằng pin natri-ion có thể giảm từ 20% đến 30%. Trên cơ sở hoàn thiện cấu trúc và quy trình sản xuất pin, nâng cao tỷ lệ sử dụng vật liệu và tuổi thọ chu kỳ, chi phí điện năng có thể giảm xuống còn 0,2 nhân dân tệ/kWh, đây là hướng đi quan trọng của công nghệ nhằm thúc đẩy ứng dụng kinh tế của loại hình lưu trữ mới này.”
Mặc dù Trung Quốc đang đẩy mạnh công tác nghiên cứu và phát triển, sản xuất, tiêu chuẩn hóa, xúc tiến thị trường và ứng dụng các sản phẩm pin ion natri, nhưng hiện chưa có tiền lệ quốc tế nào về việc ứng dụng công nghệ pin ion natri vào các nhà máy điện lưu trữ năng lượng công suất lớn.
Vào tháng 11 năm 2022, Công ty Lưới điện Quảng Tây, phối hợp với Công ty Lưu trữ Năng lượng Lưới điện phía Nam, Viện Vật lý thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Công ty TNHH Công nghệ Natri Zhongkehai và các đơn vị khác trong nhóm dự án, đã chính thức khởi động dự án nghiên cứu và phát triển trọng điểm quốc gia với đề tài nghiên cứu “Công nghệ tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng pin ion natri 100 megawatt giờ và trình diễn ứng dụng”. Trưởng dự án, ông Gao Lik, Phó Giám đốc Phòng Đổi mới của Công ty Lưới điện Quảng Tây, cho biết: “Chúng tôi tập trung vào nghiên cứu các công nghệ then chốt như chuẩn bị lõi điện hiệu suất cao, tích hợp hệ thống, phòng ngừa và kiểm soát an toàn, và đã hình thành công nghệ chuẩn bị và tích hợp hệ thống pin ion natri với quyền sở hữu trí tuệ độc lập”.
Pin dung lượng cao là đơn vị cơ bản của toàn bộ hệ thống lưu trữ năng lượng pin ion natri. Sau một năm rưỡi nghiên cứu, nhóm dự án đã phát triển loại pin lưu trữ năng lượng ion natri 210Ah có tuổi thọ cao, phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng và độ an toàn cao đầu tiên trên thế giới. “Xét về hiệu năng, loại pin ion natri của chúng tôi có ưu điểm là phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng, sạc nhanh và khả năng tích lũy tốt, có thể sạc đến 90% trong 12 phút”, ông Hu Yongsheng, nhà nghiên cứu tại Viện Vật lý, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc cho biết.
Là đơn vị tham gia kỹ thuật chính trong dự án, Viện Nghiên cứu Lưu trữ Năng lượng thuộc Công ty Lưu trữ Năng lượng SouthGrid có nhiều kinh nghiệm nghiên cứu trong lĩnh vực tích hợp hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium và phòng ngừa, kiểm soát an toàn, đồng thời đảm nhiệm chương trình nghiên cứu và phát triển trọng điểm quốc gia “Ứng dụng công nghệ an toàn vòng đời hệ thống lưu trữ năng lượng pin lithium-ion”. “Mặc dù nguyên lý phản ứng của pin natri và pin lithium tương tự nhau, nhưng việc phát triển một hệ thống lưu trữ năng lượng hoàn chỉnh kết hợp đặc tính sạc và xả của pin natri đòi hỏi phải vượt qua nhiều thách thức mới”, ông Li Yongqi, chuyên gia kỹ thuật của Công ty Lưu trữ Năng lượng SouthGrid, xúc động chia sẻ.
Lấy việc tích hợp hệ thống làm ví dụ, nhóm dự án đã sáng tạo áp dụng kiến trúc lưu trữ năng lượng phân tán dựa trên điện áp cao của pin natri-ion, và toàn bộ hệ thống tích hợp 88 bộ chuyển đổi mô-đun,實現 sự “tương ứng một-một” với các cụm pin, trong khi kiến trúc phân tán truyền thống của hệ thống lưu trữ năng lượng lithium-ion chỉ cần tích hợp hơn 40 bộ chuyển đổi. Mục đích trước mắt của việc tăng gấp đôi số lượng bộ chuyển đổi là để tăng khả năng cung cấp dung lượng và hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Hiệu suất chuyển đổi năng lượng tổng thể của hệ thống lưu trữ năng lượng pin natri này đạt hơn 92%, trong khi pin lithium thường dưới 90%, điều này được kỳ vọng sẽ bổ sung và thay thế hiệu quả pin lithium, và được ứng dụng trong lưu trữ năng lượng điện hóa quy mô lớn, xe điện, máy móc xây dựng và các lĩnh vực khác.
Về công tác phòng ngừa và kiểm soát an toàn, nhóm nghiên cứu đã phát triển chiến lược quản lý nhiệt cho hệ thống làm mát bằng chất lỏng cũng như một bộ công nghệ phòng cháy chữa cháy hoàn chỉnh cho hệ thống lưu trữ năng lượng pin ion natri, chẳng hạn như rào cản nhiệt cấp mô-đun và hệ thống chữa cháy hiệu quả cao.
Chênh lệch nhiệt độ giữa hơn 22.000 cell pin natri trong toàn hệ thống được kiểm soát trong phạm vi 3 độ C. Việc sử dụng cả bộ tản nhiệt và rào cản chống quá nhiệt giúp đạt được hiệu quả này.tấm chăn aerogel sợi thủy tinhVới vai trò là vật liệu cách nhiệt giữa lõi điện, thời gian lan truyền hiện tượng quá nhiệt của monome pin được kéo dài từ 30 phút lên 2 giờ, tăng gấp 4 lần, giúp cải thiện đáng kể độ an toàn của mô-đun pin.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển công nghệ dập lửa, làm mát và chống cháy lại hiệu quả bằng nitơ lỏng, có khả năng dập tắt đám cháy ban đầu của pin trong vòng 5 giây, và duy trì hoạt động 24 giờ mà không bị cháy lại hoặc nổ. LiYongQi cho biết: “Công nghệ lưu trữ năng lượng lithium và natri hiện nay đang thúc đẩy sự cải thiện rõ rệt các đặc tính của nhau. Nghiên cứu hệ thống lưu trữ năng lượng pin ion natri này và ứng dụng công nghệ dập lửa, làm mát và chống cháy lại hiệu quả bằng nitơ lỏng trong thực tiễn thông qua ứng dụng vòng đời của hệ thống lưu trữ năng lượng pin ion lithium, ứng dụng công nghệ an toàn chuyển đổi trong hệ thống lưu trữ năng lượng lithium và natri đồng bộ lần đầu tiên trong ứng dụng kỹ thuật.”
Ngày 28 tháng 1 năm 2024, Viện sĩ Giang Kiến Xuân thuộc Viện Hàn lâm Kỹ thuật Trung Quốc, Viện sĩ Thành Thạch Kỷ, Viện sĩ Trương Nguyệt thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, Viện sĩ Tôn Kim Hoa thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Liên minh Châu Âu và các chuyên gia khác thuộc Ủy ban Thẩm định của Liên đoàn Công nghiệp Cơ khí Trung Quốc đã đưa ra đánh giá về kết quả dự án: Công nghệ tổng thể của “Hệ thống lưu trữ năng lượng pin ion natri 10 MWh cho các trạm điện lưu trữ năng lượng” do nhóm dự án phát triển đạt trình độ hàng đầu quốc tế.
Công ty TNHH Công nghệ Vật liệu Mới Thượng Hải Orisen
Di động: +86 18683776368 (cũng có trên WhatsApp)
ĐT: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Địa chỉ: Số 398 Đường Xanh Mới, Thị trấn Xinbang, Quận Songjiang, Thượng Hải
Thời gian đăng bài: 23 tháng 5 năm 2024