钠离子电池因具有低成本、长寿命、高安全等优势,能高度适配储能应用场景中的需求,潜在市场需求巨大,未来储能将是钠电池出货量占比最高的应用领域。
当前,钠电储能示范项目已实现从兆瓦级到百兆瓦级迈进,在各大示范项目的推动下,钠电池在储能领域应用有望加速,2024年将是突破的关键期。
然而,钠电储能也面临短期成本拼不过锂电的难题,“成本”也成为钠电储能绕不开的关键话题。
在4月9日-10日,由起点钠电、起点储能、PECA光储充联盟主办,金钠科技总冠名的2024(第四届)起点钠电论坛上,金钠科技、维科技术、多氟多储能围绕安全和成本,从电芯到系统层面,亮出破解之道。
金钠科技:超级大圆柱钠电池应运而生
金钠科技董事长 杨维元
金钠科技董事长杨维元表示,储能场景高度匹配钠电池长循环低成本的优势,且对能量密度低的问题不敏感,是钠电池产业化的极佳场景。金钠已经探索出了一条钠电池在储能上低于磷酸铁锂电池成本的路径。
在会议现场,金钠科技发布了专为储能而打造的超级大圆柱钠电池,直径120-200mm,长度300-1200mm,特别适用于钠电池,型号有120420-280Ah(KS-1kWh),160600-1000Ah(KS-3kWh),2001200-3300Ah(KS-10kWh)等。
杨维元介绍,金钠科技基于四大研发中心的专业技术,独创特种箔材、特种复合隔膜、超大圆柱钠电池极速干燥等新材料、新工艺,实现高安全、长循环、低成本等优势。预计2024年、2025年、2026年的Wh成本分别降低到0.39元、0.35元、0.32元,并在27年降低到0.30元以内,循环寿命分别为6000周、10000周、15000周。
金钠科技已完成初步的上游、中游、下游资源整合,为快速实现量产交付做好生态圈储备。量产后,综合成本较同类钠电池降低15%以上,较锂电池降低10%以上,目标是把材料利用率做到99%,成品率做到98%。基于全新产线投资,金柱系列设备投资较常规圆柱节省40%,大幅度降低设备折旧,同时节省厂房占用和能耗。
杨维元表示,近年来,全球各地发生了多起储能电站失火事件,储能推广的第一大挑战既不是成本,也不是寿命,而是安全,而由电芯内部短路、热失控导致的起火基本无解。
为此,金钠科技协同合作方,开发超高安全的弹射储能系统,可以做到电池不相互接触,在热失控发生时,单个热失控电芯直接通过弹射的方式从储能系统里分离出来,从根本上解决电池热失控导致储能电站起火的问题,该系统预计将在今年下半年正式推出。
维科技术:三大路线全面进击储能领域
维科技术 研究院执行院长/南昌电池副总经理 杜晨树
维科技术研究院执行院长/南昌电池副总经理杜晨树表示,过去三年,钠电池经历了快速迭代和推广,但还没有完全形成规模化和产业化,其资源优势还没有完全体现出来,未来随着钠电池的逐步推广,成本必然迎来大幅下降。
钠电池目前除了成本,在其他方面对铅酸是碾压级;对标铁锂锂电还有所欠缺,但是目前能量密度也在提升,循环寿命也通过电池工艺优化、材料选型等,钠电池循环寿命可以持续优化到5千次、6千次,甚至8千次,这两个指标如果能够实现,将会很大程度上弥补钠电池相对于铁锂电池的短板,同时,钠电池在低温、耐过放、成本等方面比锂电池更具优势。
目前维科技术层状氧化物-高能量密度方向主要面向家储及备用电源方向以及A00级乘用车领域,到2024年底能量密度可达180Wh/kg,循环寿命2000次;层状氧化物-长循环方向主要针对兼顾成本、能量密度和循环寿命的工商业储能领域,到2024年底能量密度可达160Wh/kg,循环寿命8000次。
聚阴离子路线主要应用于大储能方向和超长日历寿命方向,目前合作客户已在中西部布局储能电网,公司第一批样品已经送到美国测试。预计今年Q2、Q3产品能量密度将提升到110Wh/kg,循环寿命1万次,到年底聚阴离子路线能量密度可以实现120Wh/kg,循环寿命大于1万次。
杜晨树表示,维科在和储能端客户合作的同时也收集积累了很多应用于储能系统的经验,包括如何发挥钠电池的优势,以及在集成系统内要注意什么,包括如何选择PCS、散热系统等。
维科技术已与头部储能企业合作推出小型风、光、储、用一体化储能柜系统,主要面向寒冷地区的电力储能、大规模储能电站等领域。该系统具有优越的低温放电能力,-40°低温保持率达84.94%;卓越的倍率放电性能,能量效率达93.79%;高安全特性,电芯级消防+PACK级消防+系统级探测及消防。
今年2月,华北油田首台100kWh钠离子电池储能装备在京25-6井储能微网完成控制试验并正式投运,采用维科技术钠电电芯,实现了可移动、撬装式钠离子电池储能设备在油田场景下的应用示范。维科可移动、撬装式钠离子电池储能设备顺利通过廊坊地区极端低温考验,成功实现并网送电,能量转换效率超过90%,实现光伏发电与电网谷电的灵活切换,实现“新能源绿电最大消纳”。
多氟多储能:数字孪生赋能工商业储能
多氟多储能总经理 秦俊光
多氟多储能总经理秦俊光表示,安全是材料厂家、电芯厂家、系统厂家等普遍关心的重大问题,安全主要体现在两个方面,一是材料安全,即电芯本身的安全;二是考虑整个系统控制的安全。目前传统储能系统面临安全隐患、运维成本高、电池寿命短等难题,多氟多储能围绕这些难题攻关。
当前传统储能系统面临的电池热失控导致起火,消防系统不能有效抑制故障蔓延、损失大等挑战,秦俊光提出,电站的设计理念,是从电芯、系统、平台,多层级联动的安全设计,从本质上解决问题。多氟多储能的亮点技术是可靠性设计、多场景模拟仿真;AI算法预警热失控主动预警,多级熔断;三级消防,PACK精准灭火。
电芯层面,考虑到安全,选用包括多氟多在内的大型电池工厂、头部工厂的A品电芯,产品一致性和安全性有保障。热管理方面,保证整个电池系统能够在不同温度、湿度、海拔等环境中高效安全运行,同时制定热管理策略,确保电池系统运行的可靠性、安全性。消防预警方面,针对温度异常、有可燃气体产生、有烟雾产生、有明火等不同阶段,有不同预警和消防措施。实现全方位的保障,让系统更安全、更自主、更可靠、更省心、更高效、更经济。
多氟多储能数字孪生技术1:1生动还原储能电站内部真实场景,利用充、放电数据和场景模型交互,精准分析电量使用、电能收益、远程控制和潜在隐患排查,智能预警并快速处理。
秦俊光介绍了多氟多储能2款核心产品,集装箱储能电站采用国内一线品牌电芯设计,循环寿命高达8000次,集成动力系统、BMS 系统、温控系统、环控系统、消防系统、照明系统及接地系统为一体,主要产品规格为20HC、30HC 及 40HC 三款尺寸,单箱容量覆盖2.67~7.53MWh。
工商业储能电站采用全封闭一体式设计,户外型IP54防护等级,柜内集成高安全长寿命电池系统、均衡BMS系统、高性能AC/DC变流器,精密液冷温控系统,安全高效消防系统等优点,可实现负荷跟踪、削峰填谷、电力扩容、应急备电等价值。
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