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鈉離子電池——儲(chǔ)能的新秀,會(huì)成為游戲規(guī)則的改變者嗎?

核心提示:鈉離子電池——儲(chǔ)能的新秀,會(huì)成為游戲規(guī)則的改變者嗎?
鈉離子電池已經(jīng)成為儲(chǔ)能行業(yè)的一個(gè)熱門話題,因?yàn)樗哂刑娲鷤鹘y(tǒng)鋰離子電池的成本效益潛力。這些電池使用鈉離子而不是鋰離子來儲(chǔ)存和釋放能量,作為一種有前途的可再生能源存儲(chǔ)解決方案,它們已經(jīng)引起了人們的關(guān)注。

鈉離子電池的主要優(yōu)點(diǎn)之一是含量豐富。鈉是一種廣泛存在的元素,可以在海水、鹽灘和其他來源中找到。這使得它成為鋰的一種更可持續(xù)、更經(jīng)濟(jì)的替代品,鋰是一種稀有而昂貴的元素。

此外,與鋰離子電池相比,鈉離子電池壽命更長,不易過熱,使其成為更安全的儲(chǔ)能選擇。隨著對(duì)可再生能源需求的不斷增加,對(duì)高效可靠的儲(chǔ)能解決方案的需求也在上升。

鈉離子電池有潛力在能源存儲(chǔ)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用,它們的發(fā)展和實(shí)施可能會(huì)導(dǎo)致一個(gè)更可持續(xù)、更負(fù)擔(dān)得起的能源未來。

據(jù)國家能源局介紹,在新型儲(chǔ)能中,鋰離子電池占據(jù)絕對(duì)主導(dǎo)地位,截至2022年底,全國新型儲(chǔ)能裝機(jī)中,鋰離子電池儲(chǔ)能占比94.5%。但隨著新能源汽車對(duì)電池需求的大幅上升,帶來鋰價(jià)暴漲的神話,加上鋰資源儲(chǔ)量低且分布不均等多種因素影響,鋰離子電池顯然無法滿足未來萬億級(jí)的儲(chǔ)能市場。

鈉離子電池儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)可行性分析

1、從全生命周期度電成本(LCOE)看,鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。

據(jù)中科院物理研究所測算,在儲(chǔ)能系統(tǒng)投資成本中,初始容量投資成本一般占據(jù)初始投資的60%以上,主要用于電芯購置。鈉離子電池初始容 量投資在500-700元/(kWh)。

在當(dāng)前循環(huán)壽命水平下,鈉離子電池/三元鋰電池/磷酸鐵鋰電池/鉛蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)LCOE分別為 0.51-0.59/1.07-1.29/0.74-0.87/0.95-1.23元/kWh,鈉離子電池在儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。循環(huán)次數(shù)提升至8000周時(shí),鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)LCOE將下探至0.2元/kWh,對(duì)于高價(jià)格敏感度的大型儲(chǔ)能地面電站,鈉離子電池有望憑借低成本優(yōu)勢(shì)而替代部分磷酸鐵鋰電池加速滲透。

2、單位容量成本和循環(huán)次數(shù)對(duì)儲(chǔ)能度電成本的影響

與鋰離子電池相比,鈉離子電池能量密度略低,鈉離子電池應(yīng)用于儲(chǔ)能電站,雖然增加了安裝設(shè)備及用地的成本。但是由于鈉離子電池在充放循環(huán)中不用擔(dān)心過放電的問題,放電深度可達(dá)100%,其實(shí)際可用容量近乎等于標(biāo)稱容量。

另外,由于鈉離子電池的溫度適應(yīng)性較寬,在充放電過程中的輔助耗能進(jìn)一步降低。在產(chǎn)品全生命周期內(nèi),鈉離子電池儲(chǔ)能還可以通過電池結(jié)構(gòu)和工藝創(chuàng)新設(shè)計(jì),降低制造、運(yùn)維和電池組替換成本,從而降低整個(gè)儲(chǔ)能電站的度電成本。

3、鈉離子電池儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用場景

儲(chǔ)能技術(shù)已被視為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分。儲(chǔ)能系統(tǒng)在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和負(fù)荷側(cè)的主要應(yīng)用,在引入儲(chǔ)能系統(tǒng)后,可以實(shí)現(xiàn)需求側(cè)有效管理,消除晝夜間峰谷差,平滑負(fù)荷,高效利用電力設(shè)備,降低供電成本,促進(jìn)可再生能源的應(yīng)用,也可作為提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補(bǔ)償負(fù)荷波動(dòng)的一種手段。

鈉離子電池作為一種新型的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù),在大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域可充分發(fā)揮其低成本的優(yōu)勢(shì),同時(shí),在例如調(diào)頻、啟動(dòng)電源等應(yīng)用領(lǐng)域,鈉離子電池的大倍率充放特性可以很好地支撐系統(tǒng)運(yùn)行。

鈉離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢(shì)凸顯

鈉離子電池作為鋰離子電池的有效補(bǔ)充,近年來技術(shù)也逐步成熟,可以很好的解決目前儲(chǔ)能存在的安全性、壽命全周期、成本、低溫充放電等問題。

雖然能量密度比鋰電池低,但鈉離子電池不易發(fā)生熱失控,在充放循環(huán)中不用擔(dān)心過放電的問題,放電深度可達(dá)100%,其實(shí)際可用容量近乎等于標(biāo)稱容量。另外,由于鈉離子電池的溫度適應(yīng)性較寬,其能在-20℃下容量保持率大于88%,能有效解決高寒地區(qū)儲(chǔ)能電站效率低下的問題。

據(jù)中國科學(xué)院物理所測算,在儲(chǔ)能系統(tǒng)投資成本中,初始容量投資成本一般占據(jù)初始投資的60%以上,主要用于電芯購置。鈉離子電池初始容量投資在500-700元/(kWh)。在當(dāng)前循環(huán)壽命水平下,鈉離子電池/三元鋰電池/磷酸鐵鋰電池/鉛蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)全生命周期度電成本分別為0.51-0.59/1.07-1.29/0.74-0.87/0.95-1.23元/kWh,鈉離子電池在儲(chǔ)能系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)。循環(huán)次數(shù)提升至8000周時(shí),鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)全生命周期度電成本將下探至0.2元/kWh,對(duì)于高價(jià)格敏感度的大型儲(chǔ)能地面電站,鈉離子電池有望憑借低成本優(yōu)勢(shì)而替代部分磷酸鐵鋰電池加速滲透。

已有鈉電儲(chǔ)能項(xiàng)目投入使用

早在2019年3月29日,中科海鈉科技有限責(zé)任公司自主研發(fā)的30kW/100kWh鈉離子電池儲(chǔ)能電站在江蘇省溧陽市成功示范運(yùn)行。

2021年6月,中科海鈉推出了全球首套1 MWh鈉離子電池光儲(chǔ)充智能微網(wǎng)示范系統(tǒng),并成功投入運(yùn)行。

2021年11月12日下午,全球首臺(tái)100kWh鈉離子電池?cái)?shù)字儲(chǔ)能系統(tǒng)樣機(jī)順利通電,該樣機(jī)也是烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”技術(shù)研發(fā)試驗(yàn)基地新型儲(chǔ)能驗(yàn)證平臺(tái)首個(gè)完成通電測試的試制儲(chǔ)能集裝箱。

2022年1月,全球首款鈉離子電池家用儲(chǔ)能系統(tǒng)正式亮相拉斯維加斯CES展。該產(chǎn)品由BLUETTI公司設(shè)計(jì),其搭載的鈉離子電池由中科海鈉完全自主研發(fā)。

2023年6月28日,國家電投山東能源東明100兆瓦/200兆瓦時(shí)儲(chǔ)能電站成功實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)送電。該項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)100MW/200MWh磷酸鐵鋰電池和1MW/4MWh長時(shí)鈉離子電池,共分為32+1個(gè)儲(chǔ)能單元。

2023年7月1日,立方新能源與美聯(lián)新材及控股子公司美彩新材、七彩化學(xué)、星空鈉電等五家公司聯(lián)合成功打造的首個(gè)普魯士藍(lán)鈉離子電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目在國網(wǎng)遼寧省電力有限公司管理培訓(xùn)中心正式投入使用。

瞄準(zhǔn)儲(chǔ)能市場,企業(yè)規(guī)劃鈉離子儲(chǔ)能電池項(xiàng)目

今年以來,盤古鈉祥與遠(yuǎn)信儲(chǔ)能,蘇州云能魔方與浙江昌意鈉電,普利特與大秦新能源、派能科技與眾鈉能源、中比新能源和華寶新能等眾多企業(yè)已經(jīng)達(dá)成合作,致力于推動(dòng)鈉離子電池在儲(chǔ)能場景中的應(yīng)用。僅8月份就有多家企業(yè)的鈉離子儲(chǔ)能電池項(xiàng)目籌備或開工。

8月初,昆宇電源透露,目前公司已初步完成對(duì)常德昆宇新能源0.5GWh中試線的升級(jí)改造,即將投產(chǎn)單體95Ah容量的鈉離子電池,用于儲(chǔ)能系統(tǒng)測試及國外客戶送樣。預(yù)計(jì)2024年上半年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),產(chǎn)品將運(yùn)用在戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)、通信儲(chǔ)能系統(tǒng)、兩輪電動(dòng)車等領(lǐng)域。

8月9日,華陽集團(tuán)與新日電動(dòng)車合作生產(chǎn)的首批商業(yè)化鈉離子電池電動(dòng)二輪車,在陽泉市正式亮相。在發(fā)布會(huì)上,華陽集團(tuán)表示將推進(jìn)實(shí)施鈉離子電池大規(guī)模儲(chǔ)能示范項(xiàng)目,布局建設(shè)鈉離子電池+飛輪儲(chǔ)能獨(dú)立共享儲(chǔ)能電站,建設(shè)規(guī)模為100MW/200MWh,預(yù)計(jì)2024年上半年建成投運(yùn)。

8月20日消息,中清集團(tuán)與中南大學(xué)簽署“儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈深度協(xié)同”合作協(xié)議。加快在鈉離子儲(chǔ)能領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研成果轉(zhuǎn)化,共同推進(jìn)產(chǎn)業(yè)落地規(guī)?;l(fā)展。根據(jù)協(xié)議,雙方計(jì)劃1年內(nèi)建設(shè)10GWh鈉電池產(chǎn)能,5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)100GWh鈉電池產(chǎn)能。

8月23日,山東臨沂蘭山區(qū)曜靈新能源年產(chǎn)2GWh鈉電儲(chǔ)能電池項(xiàng)目總投資30億元。

8月24日,唐山古冶區(qū)電科空間能源裝備有限公司儲(chǔ)能(鈉離子)電池中試及儲(chǔ)能裝備制造項(xiàng)目也宣布開工。該項(xiàng)目計(jì)劃總投資21億元,主要建設(shè)鈉離子電池中試線、電池組生產(chǎn)線及儲(chǔ)能裝置成套設(shè)備生產(chǎn)線。

8月25日,酒泉市政府黨組成員、副市長石峰會(huì)見光倫新能源科技(蘇州)有限公司董事長余熠、中南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院李薦教授、山高新能源集團(tuán)總經(jīng)理助理王建東一行,雙方圍繞鈉離子儲(chǔ)能電池項(xiàng)目合作事宜進(jìn)行了深入交流,并達(dá)成一致意見。

8月28日,紫建電子發(fā)布公告稱,公司擬子公司設(shè)立新公司投資建設(shè)“1GWh儲(chǔ)能用電池建設(shè)項(xiàng)目”。通過新建產(chǎn)線,引進(jìn)先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備及信息化系統(tǒng)等,重點(diǎn)建立中高端家庭儲(chǔ)能電池生產(chǎn)基地。

此外,5月,眾鈉能源鈉離子電池項(xiàng)目在安徽廣德簽約落戶,項(xiàng)目總投資100億元,包括20GWh儲(chǔ)能鈉電池及10GWh鈉電池儲(chǔ)能系統(tǒng)量產(chǎn)基地的建設(shè);英能基與華電安徽新能源有限公司、郎溪縣政府三方簽約,投資50億元,建年產(chǎn)10GWh鈉離子儲(chǔ)能電池項(xiàng)目。相信隨著鈉離子電池項(xiàng)目落地,產(chǎn)能迎來規(guī)?;尫牛c電池在儲(chǔ)能市場的滲透率將不斷提升。

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