為什么要發展儲能?
中國(guo)在太陽(yang)能(neng)和(he)風能(neng)發電以及光伏(fu)和(he)風電產(chan)業方(fang)面均位列世界第一,但這些(xie)可(ke)再(zai)生能(neng)源發電存(cun)在不可(ke)儲存(cun)、不可(ke)轉運、不穩定的缺(que)點。
電(dian)力系統的(de)電(dian)能產生(sheng)、傳(chuan)輸、消費是同(tong)時完成的(de),發電(dian)、供電(dian)、用(yong)電(dian)過(guo)程之間(jian)必須(xu)保持(chi)動(dong)態平(ping)衡(heng),即發多少電(dian),就要用(yong)多少電(dian)。然而,風能、太陽(yang)(yang)能是一種沒有確切形狀的(de)特殊物(wu)質,人們無法準(zhun)確地通過(guo)控制風力、陽(yang)(yang)光來(lai)達到發電(dian)和用(yong)電(dian)的(de)平(ping)衡(heng)。
以風力發(fa)電(dian)(dian)為例,只有(you)風速達(da)到一定(ding)級別才能進行發(fa)電(dian)(dian),發(fa)電(dian)(dian)量(liang)隨著風力級別而變(bian)化(hua)(hua)。一般情(qing)況下,半夜發(fa)電(dian)(dian)量(liang)最(zui)(zui)大(da),正(zheng)午(wu)發(fa)電(dian)(dian)量(liang)最(zui)(zui)低(di),這和人類社會的用(yong)電(dian)(dian)需求(qiu)正(zheng)好是相反的,很(hen)容易導致電(dian)(dian)力需求(qiu)高峰時電(dian)(dian)力不足,而在(zai)(zai)用(yong)電(dian)(dian)需求(qiu)低(di)谷(gu)時則(ze)(ze)電(dian)(dian)力過剩的情(qing)況。有(you)關數據表明,風電(dian)(dian)日波(bo)動幅(fu)度最(zui)(zui)高可達(da) 80%,而光伏日波(bo)動幅(fu)度最(zui)(zui)高則(ze)(ze)可達(da)到 100%。此(ci)外,它們還存在(zai)(zai)季節性的周期變(bian)化(hua)(hua)。
隨著雙碳目標的推進,風電、光伏等新(xin)能源電力系統(tong)的建設浪(lang)潮如火如荼。然而,如果遇到無風無光的極(ji)端天氣,如何保障穩定的電力供應無疑成為了一個(ge)巨(ju)大挑戰。
與(yu)此同(tong)時(shi),我國每年(nian)棄(qi)(qi)(qi)電(dian)(dian)超(chao)過500億(yi)(yi)(yi)(yi)度!所(suo)謂棄(qi)(qi)(qi)電(dian)(dian)就是把(ba)發出來的電(dian)(dian)白白丟掉而不(bu)并入電(dian)(dian)網,2020年(nian),全(quan)國主要(yao)流(liu)域棄(qi)(qi)(qi)水電(dian)(dian)量約301億(yi)(yi)(yi)(yi)千(qian)(qian)瓦時(shi),全(quan)國棄(qi)(qi)(qi)風電(dian)(dian)量約166億(yi)(yi)(yi)(yi)千(qian)(qian)瓦時(shi),全(quan)國棄(qi)(qi)(qi)光電(dian)(dian)量52.6億(yi)(yi)(yi)(yi)千(qian)(qian)瓦時(shi),棄(qi)(qi)(qi)電(dian)(dian)總數為519.6億(yi)(yi)(yi)(yi)千(qian)(qian)瓦時(shi)!按1度電(dian)(dian)0.59元計算(suan),我國全(quan)年(nian)浪費掉的新能源電(dian)(dian)高(gao)達306億(yi)(yi)(yi)(yi)元!
一(yi)(yi)方面,風(feng)能、太陽能發電存在(zai)不穩定性(xing);另一(yi)(yi)方面,“棄風(feng)棄光”現象又導致了巨額經(jing)濟(ji)損失。要如何確保電力系統穩定、高效地運行已成為當下(xia)社會迫切需(xu)要解決的(de)命題(ti)之一(yi)(yi)。
因此,儲能的(de)(de)概念應運(yun)而(er)(er)生(sheng),它可(ke)(ke)以(yi)解決風能和太陽(yang)能等可(ke)(ke)再生(sheng)能源的(de)(de)不(bu)可(ke)(ke)儲存和不(bu)可(ke)(ke)控(kong)制問題(ti),從(cong)而(er)(er)達到電力供(gong)需的(de)(de)平衡(heng),電力系(xi)統的(de)(de)穩定(ding)性(xing)、經濟性(xing)問題(ti)及電能質量(liang)問題(ti)均(jun)可(ke)(ke)以(yi)迎刃(ren)而(er)(er)解。
所謂(wei)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)技術,是將(jiang)不易儲(chu)存的能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)轉換成為更方(fang)便(bian)使(shi)用或者更經(jing)濟的能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)形式進行(xing)存儲(chu),并在未(wei)來需(xu)要(yao)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)供應時(shi)以特(te)定的能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)形式將(jiang)存儲(chu)的能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)釋放出來的技術。儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)技術有助于解決可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的不穩定性問題,提高(gao)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的使(shi)用效率,為可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的發展提供更加穩定、可靠的支撐。
常見(jian)的(de)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)技術(shu)主要包括機械儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)、電氣儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)、電化學儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)、化學儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)和熱儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)。其中,電化學儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)是(shi)(shi)最受(shou)(shou)關(guan)注且(qie)發展迅速的(de)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)技術(shu),也(ye)就是(shi)(shi)我們常說的(de)“電池(chi)(chi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)”。電池(chi)(chi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)非(fei)(fei)常靈活,不容易(yi)受(shou)(shou)到地理環境的(de)限制,投資可大可小(xiao),非(fei)(fei)常適用于小(xiao)型光電、風電等(deng)分布式發電站(zhan)。
發展鈉電池,緩解鋰礦“卡脖子”的困境
目前,電化學儲能中發展最(zui)為成熟的(de)是鋰離(li)子(zi)電池(chi)技(ji)術。但(dan)近年來(lai),市場對于(yu)鈉離(li)子(zi)電池(chi)取代鋰離(li)子(zi)電池(chi)的(de)呼聲(sheng)日漸高漲。
鋰礦資(zi)(zi)源(yuan)全(quan)球分布不均(jun),南美洲(zhou)的玻利維亞、阿根廷、智利三國擁(yong)有全(quan)球58%的鋰資(zi)(zi)源(yuan),而我國鋰資(zi)(zi)源(yuan)占(zhan)有率僅為全(quan)球的6%。
中(zhong)國是全球動力電池產(chan)能最大的國家,為了維(wei)持這一重要地位,我國勢必需要進口大量鋰(li)資(zi)(zi)源,這意(yi)味(wei)著我國鋰(li)資(zi)(zi)源的供應(ying)存在安(an)全隱(yin)患。
2011年,南美三(san)國(guo)提出組建南美洲鋰礦生(sheng)產國(guo)組織“鋰佩克”、掌(zhang)握鋰定價(jia)權(quan)的提議;2023年3月(yue),玻利維亞總統表示,計劃與阿根廷(ting)、智利、秘魯合作(zuo)“制定一項政策,以確保四國(guo)在主權(quan)條件下作(zuo)為鋰供應(ying)商的地位”。如(ru)果鋰礦生(sheng)產國(guo)成功“抱團”,掌(zhang)握鋰資源定價(jia),很有(you)可能會導(dao)致(zhi)壟斷,這將(jiang)極度不(bu)利于(yu)我國(guo)動力電(dian)池產業(ye)的健康(kang)發展。
所以,發展能夠替代鋰的資源,迫在眉睫。
鈉(na)(na)是在(zai)地(di)殼中含量第六高(gao)的元素(su),地(di)殼豐度(du)為(wei)2.36%,遠高(gao)于鋰元素(su)的0.0065%,且(qie)在(zai)世界范(fan)圍(wei)內分(fen)布均勻(yun),再加上鈉(na)(na)離子(zi)電(dian)池(chi)與(yu)鋰離子(zi)電(dian)池(chi)的技術原理相通、性(xing)能(neng)相近、生產工藝也類似,因(yin)而鈉(na)(na)離子(zi)作為(wei)儲能(neng)原材料紛紛被(bei)各國提升日程,發展鈉(na)(na)電(dian)池(chi)的戰(zhan)略(lve)意義不言(yan)而喻。
有多重優勢的鈉電池高度適配儲能的應用
鈉離(li)子(zi)電(dian)池(chi)(chi)并非新生事(shi)物,相對(dui)于鋰離(li)子(zi)電(dian)池(chi)(chi)而言,鈉離(li)子(zi)電(dian)池(chi)(chi)具有以下(xia)優點:
1)高(gao)低(di)溫(wen)(wen)性能好:鈉(na)離子電(dian)池正(zheng)常(chang)工作溫(wen)(wen)度(du)范(fan)圍在-40℃-80℃,高(gao)溫(wen)(wen)放(fang)電(dian)容量超過額定容量100%,部分產品在-20℃下(xia)容量保持率能夠(gou)達到(dao) 88%,顯著優于磷(lin)酸鐵鋰 60-70%左右(you)的容量保持率;
2)安全(quan)性高(gao):鋰離子電池(chi)在擠(ji)壓(ya)、穿刺、短(duan)路(lu)、過充(chong)等(deng)條(tiao)件下極易(yi)出(chu)現大量副反應(ying),從(cong)而導致(zhi)熱失控。而鈉離子電池(chi)經歷短(duan)路(lu)、針刺、擠(ji)壓(ya)等(deng)測試后,無起火(huo)、無爆(bao)炸等(deng)現象,其安全(quan)性更(geng)穩定。
在各(ge)種應用場景中,儲(chu)能(neng)(neng)系(xi)統必須包含(han)高(gao)(gao)(gao)安全(quan)(quan)性(xing)(xing)(xing)(xing)、優秀(xiu)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)及長循(xun)環壽(shou)命(ming)等特(te)性(xing)(xing)(xing)(xing)。鈉離子(zi)電(dian)池的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)特(te)點與這些要求高(gao)(gao)(gao)度契合(he),使得(de)它在儲(chu)能(neng)(neng)領域具有很大(da)的(de)(de)潛力(li)。例如,戶用家儲(chu)對電(dian)池的(de)(de)安全(quan)(quan)性(xing)(xing)(xing)(xing)要求比較高(gao)(gao)(gao),電(dian)力(li)儲(chu)能(neng)(neng)和(he)通信(xin)儲(chu)能(neng)(neng)(尤其是(shi)冬夏溫差(cha)較大(da)的(de)(de)地(di)區)需要電(dian)池有優秀(xiu)的(de)(de)高(gao)(gao)(gao)低(di)溫性(xing)(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)來(lai)抵(di)抗(kang)壽(shou)命(ming)的(de)(de)衰(shuai)減……因此,鈉離子(zi)電(dian)池已成為目前儲(chu)能(neng)(neng)技術的(de)(de)研究熱點。
盡管如此(ci),鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)儲能技術仍(reng)沒有被大規模普及。這主要是(shi)因為鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)儲能具有很高的(de)技術壁(bi)壘——鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)目(mu)前(qian)(qian)(qian)面臨的(de)最大困(kun)難是(shi)正(zheng)極(ji)材料(liao)的(de)選擇。鋰離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)目(mu)前(qian)(qian)(qian)已(yi)經確定了鎳鈷錳/鎳鈷鋁三元(yuan)結(jie)構、磷酸鐵鋰結(jie)構,而鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)正(zheng)極(ji)材料(liao)目(mu)前(qian)(qian)(qian)還處于研(yan)發階段。正(zheng)極(ji)材料(liao)的(de)不確定性,使得(de)目(mu)前(qian)(qian)(qian)鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)研(yan)究成(cheng)本較高。然而,隨著(zhu)科研(yan)工作的(de)不斷深入和技術的(de)發展,鈉(na)(na)離(li)(li)子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)未來發展潛(qian)力巨大,很可能會成(cheng)為儲能領域的(de)重要選擇。
強強聯合搶灘鈉離子電池
日前,京能新能源與江蘇傳藝科技有限公司(以(yi)下簡稱“傳藝科技”)共同研發和生(sheng)產鈉離(li)子(zi)電(dian)池,持(chi)續(xu)深入(ru)推進鈉離(li)子(zi)電(dian)池在儲能場景的應(ying)用。
傳(chuan)藝科技(ji)(ji)是(shi)一(yi)家在深交(jiao)所(suo)A股發行(xing)上市的(de)(de)(de)國家級高新技(ji)(ji)術(shu)企業(ye),自(zi)2018年進入鈉離子(zi)電(dian)池(chi)行(xing)業(ye)以(yi)來,以(yi)鈉離子(zi)儲能及智能微電(dian)網技(ji)(ji)術(shu)作為核心驅動(dong)力(li)(li)(li),組建了一(yi)支由5位國內外(wai)材料領域頂尖院士(shi)、9位博(bo)導、50位博(bo)士(shi)團隊(dui)構成(cheng)的(de)(de)(de)電(dian)力(li)(li)(li)儲能研(yan)究院。傳(chuan)藝科技(ji)(ji)研(yan)發生產(chan)的(de)(de)(de)鈉離子(zi)電(dian)池(chi)產(chan)品(pin)單體能量密(mi)度 150Wh/kg-160Wh/kg,已經達到超(chao)過5000次的(de)(de)(de)循(xun)環(huan)壽命,可(ke)以(yi)滿足A00級車(che)(che)、小動(dong)力(li)(li)(li)車(che)(che)、兩輪(lun)車(che)(che)和(he)儲能的(de)(de)(de)客戶(hu)使用需(xu)求,各項測(ce)試技(ji)(ji)術(shu)參(can)數處于(yu)行(xing)業(ye)領先地位,充(chong)分展現了傳(chuan)藝科技(ji)(ji)在行(xing)業(ye)中的(de)(de)(de)卓越實(shi)力(li)(li)(li)和(he)豐富的(de)(de)(de)鈉離子(zi)電(dian)池(chi)研(yan)發經驗。
作(zuo)為專(zhuan)精(jing)特(te)新(xin)小巨人企(qi)業(ye)、國家高(gao)新(xin)技(ji)術(shu)企(qi)業(ye)、國家電(dian)(dian)能(neng)變換(huan)(huan)與(yu)控制工程(cheng)技(ji)術(shu)研(yan)(yan)究中(zhong)心產學研(yan)(yan)基地,京能(neng)新(xin)能(neng)源自2012年初創以(yi)來,就以(yi)太陽能(neng)的(de)研(yan)(yan)發(fa)和(he)應用為主(zhu)要業(ye)務,在儲能(neng)領域具有(you)強大的(de)技(ji)術(shu)研(yan)(yan)發(fa)團隊(dui)和(he)雄厚的(de)技(ji)術(shu)實力。近(jin)幾年來,京能(neng)新(xin)能(neng)源和(he)國內工程(cheng)機械領頭(tou)羊企(qi)業(ye)——三(san)一重工在充電(dian)(dian)、換(huan)(huan)電(dian)(dian)等領域達成了全面深度合(he)作(zuo),京能(neng)新(xin)能(neng)源的(de)研(yan)(yan)發(fa)技(ji)術(shu)和(he)品牌影響力進一步得(de)到(dao)了提升。
目前,京能(neng)(neng)(neng)(neng)新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)已成(cheng)長為一(yi)站式光儲充換(huan)(huan)電設備整體方案提供商,產品線廣泛涵(han)蓋“充電樁、換(huan)(huan)電站、光儲充、云平臺”等多(duo)個領(ling)域(yu),業(ye)務(wu)范圍(wei)遍及亞洲(zhou)、非洲(zhou)、歐洲(zhou)、南美、北美等國(guo)家。然而,京能(neng)(neng)(neng)(neng)新能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)并(bing)未滿足于此(ci),而是積極(ji)拓(tuo)展業(ye)務(wu)范圍(wei),聚焦(jiao)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)高效利用,以前瞻性(xing)的(de)眼(yan)光進行全局(ju)性(xing)謀劃(hua),致(zhi)力于構建“光、儲”多(duo)能(neng)(neng)(neng)(neng)互(hu)補(bu)的(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)格局(ju),推動新型能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)體系的(de)建設。
京能(neng)新能(neng)源(yuan)和(he)傳藝(yi)科(ke)技的(de)(de)合(he)(he)作(zuo),可(ke)謂(wei)是強強聯合(he)(he)。通過(guo)共(gong)享(xiang)技術(shu)和(he)資源(yuan),雙方(fang)可(ke)以提(ti)高(gao)研發效率(lv)和(he)生(sheng)產(chan)能(neng)力,加速在鈉離子電(dian)(dian)池儲能(neng)領域的(de)(de)產(chan)學研成果轉化。此外,雙方(fang)的(de)(de)合(he)(he)作(zuo)還將加快(kuai)推進實施鈉離子電(dian)(dian)池大(da)規模儲能(neng)示范項目(mu),共(gong)同推動鈉離子電(dian)(dian)池儲能(neng)產(chan)業(ye)的(de)(de)規模化發展,為構(gou)建新型能(neng)源(yuan)體系提(ti)供強有力的(de)(de)技術(shu)支撐。
儲能行業的市場前瞻
在能(neng)(neng)源領域快速發(fa)展(zhan)的(de)(de)今(jin)(jin)天,儲(chu)能(neng)(neng)行業的(de)(de)前景備受關注。隨著(zhu)碳中和政(zheng)策的(de)(de)推進和電力市(shi)場需(xu)求的(de)(de)增長,儲(chu)能(neng)(neng)政(zheng)策支持力度加大。今(jin)(jin)年(nian)1月(yue)份(fen)工信(xin)部(bu)等(deng)六部(bu)委發(fa)布了《關于推動能(neng)(neng)源電子(zi)產(chan)業發(fa)展(zhan)的(de)(de)指(zhi)導(dao)意(yi)見》中重點(dian)提及(ji)(ji)(ji)了新(xin)(xin)型(xing)儲(chu)能(neng)(neng)產(chan)品(pin)(pin)是新(xin)(xin)能(neng)(neng)源系(xi)統壓艙石,提出新(xin)(xin)型(xing)儲(chu)能(neng)(neng)產(chan)品(pin)(pin)及(ji)(ji)(ji)技術(shu)供給能(neng)(neng)力提升行動,明(ming)確了鋰離子(zi)電池、鋰電材(cai)料及(ji)(ji)(ji)裝備、鈉離子(zi)電池等(deng)新(xin)(xin)型(xing)儲(chu)能(neng)(neng)技術(shu)及(ji)(ji)(ji)產(chan)品(pin)(pin)的(de)(de)具體發(fa)展(zhan)方向。
隨著電(dian)(dian)力市場需求的(de)(de)增長和能源結構(gou)的(de)(de)升級(ji),相信鈉(na)(na)(na)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)儲能行業將迎來更(geng)多的(de)(de)發展機遇和更(geng)為廣闊的(de)(de)市場前景。有(you)證券公司(si)做出市場預(yu)測(ce):到 2030 年,鈉(na)(na)(na)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)實際出貨量或(huo)將達(da) 347GWh。照此推(tui)算,2024年至 2030 年期(qi)間,鈉(na)(na)(na)電(dian)(dian)池(chi)出貨量復合增長將達(da)到 58.1%。這無疑為鈉(na)(na)(na)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)儲能行業擘畫(hua)了一副美好的(de)(de)藍圖。
面對(dui)未來廣闊的(de)(de)市(shi)場前景(jing)和(he)日益(yi)激(ji)烈(lie)的(de)(de)市(shi)場競爭,京能(neng)(neng)(neng)新(xin)能(neng)(neng)(neng)源將始(shi)終保持(chi)(chi)敏銳的(de)(de)市(shi)場洞(dong)察力和(he)前瞻性(xing)思維,持(chi)(chi)續加大研發(fa)投(tou)入和(he)技術創新(xin)力度。通過與傳藝(yi)科技等優(you)秀企(qi)業的(de)(de)緊密合作,共同推動鈉離子電池(chi)等新(xin)型儲能(neng)(neng)(neng)技術的(de)(de)發(fa)展和(he)應用,為構建新(xin)型能(neng)(neng)(neng)源體系、推動能(neng)(neng)(neng)源革命(ming)作出更大的(de)(de)貢(gong)獻!