隨著可再生能源的狂潮席卷全球,儲能技術(shù)作為建設(shè)新型能源體系的關(guān)鍵支撐技術(shù),已然躍升為整個能源生態(tài)的不可或缺環(huán)節(jié)。各大科技巨頭紛紛入局儲能賽道,意圖搶奪未來能源市場的制高點。在這場能源革命的大潮中,京能新能源積極布局儲能行業(yè),深耕鈉離子電池領(lǐng)域,全力探索新型儲能技術(shù)的潛力,為未來能源革命再添一把熊熊烈火!
為什么要發(fā)展儲能?
中國在太陽能和風(fēng)能發(fā)電以及光伏和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)方面均位列世界第一,但這些可再生能源發(fā)電存在不可儲存、不可轉(zhuǎn)運、不穩(wěn)定的缺點。
電力系統(tǒng)的電能產(chǎn)生、傳輸、消費是同時完成的,發(fā)電、供電、用電過程之間必須保持動態(tài)平衡,即發(fā)多少電,就要用多少電。然而,風(fēng)能、太陽能是一種沒有確切形狀的特殊物質(zhì),人們無法準(zhǔn)確地通過控制風(fēng)力、陽光來達到發(fā)電和用電的平衡。
以風(fēng)力發(fā)電為例,只有風(fēng)速達到一定級別才能進行發(fā)電,發(fā)電量隨著風(fēng)力級別而變化。一般情況下,半夜發(fā)電量最大,正午發(fā)電量最低,這和人類社會的用電需求正好是相反的,很容易導(dǎo)致電力需求高峰時電力不足,而在用電需求低谷時則電力過剩的情況。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,風(fēng)電日波動幅度最高可達 80%,而光伏日波動幅度最高則可達到 100%。此外,它們還存在季節(jié)性的周期變化。
隨著雙碳目標(biāo)的推進,風(fēng)電、光伏等新能源電力系統(tǒng)的建設(shè)浪潮如火如荼。然而,如果遇到無風(fēng)無光的極端天氣,如何保障穩(wěn)定的電力供應(yīng)無疑成為了一個巨大挑戰(zhàn)。
與此同時,我國每年棄電超過500億度!所謂棄電就是把發(fā)出來的電白白丟掉而不并入電網(wǎng),2020年,全國主要流域棄水電量約301億千瓦時,全國棄風(fēng)電量約166億千瓦時,全國棄光電量52.6億千瓦時,棄電總數(shù)為519.6億千瓦時!按1度電0.59元計算,我國全年浪費掉的新能源電高達306億元!
一方面,風(fēng)能、太陽能發(fā)電存在不穩(wěn)定性;另一方面,“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象又導(dǎo)致了巨額經(jīng)濟損失。要如何確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運行已成為當(dāng)下社會迫切需要解決的命題之一。
因此,儲能的概念應(yīng)運而生,它可以解決風(fēng)能和太陽能等可再生能源的不可儲存和不可控制問題,從而達到電力供需的平衡,電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性問題及電能質(zhì)量問題均可以迎刃而解。
所謂儲能技術(shù),是將不易儲存的能量轉(zhuǎn)換成為更方便使用或者更經(jīng)濟的能量形式進行存儲,并在未來需要能量供應(yīng)時以特定的能量形式將存儲的能量釋放出來的技術(shù)。儲能技術(shù)有助于解決可再生能源的不穩(wěn)定性問題,提高能源的使用效率,為可再生能源的發(fā)展提供更加穩(wěn)定、可靠的支撐。
常見的儲能技術(shù)主要包括機械儲能、電氣儲能、電化學(xué)儲能、化學(xué)儲能和熱儲能。其中,電化學(xué)儲能是最受關(guān)注且發(fā)展迅速的儲能技術(shù),也就是我們常說的“電池儲能”。電池儲能非常靈活,不容易受到地理環(huán)境的限制,投資可大可小,非常適用于小型光電、風(fēng)電等分布式發(fā)電站。
發(fā)展鈉電池,緩解鋰礦“卡脖子”的困境
目前,電化學(xué)儲能中發(fā)展最為成熟的是鋰離子電池技術(shù)。但近年來,市場對于鈉離子電池取代鋰離子電池的呼聲日漸高漲。
鋰礦資源全球分布不均,南美洲的玻利維亞、阿根廷、智利三國擁有全球58%的鋰資源,而我國鋰資源占有率僅為全球的6%。
中國是全球動力電池產(chǎn)能最大的國家,為了維持這一重要地位,我國勢必需要進口大量鋰資源,這意味著我國鋰資源的供應(yīng)存在安全隱患。
2011年,南美三國提出組建南美洲鋰礦生產(chǎn)國組織“鋰佩克”、掌握鋰定價權(quán)的提議;2023年3月,玻利維亞總統(tǒng)表示,計劃與阿根廷、智利、秘魯合作“制定一項政策,以確保四國在主權(quán)條件下作為鋰供應(yīng)商的地位”。如果鋰礦生產(chǎn)國成功“抱團”,掌握鋰資源定價,很有可能會導(dǎo)致壟斷,這將極度不利于我國動力電池產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
所以,發(fā)展能夠替代鋰的資源,迫在眉睫。
鈉是在地殼中含量第六高的元素,地殼豐度為2.36%,遠高于鋰元素的0.0065%,且在世界范圍內(nèi)分布均勻,再加上鈉離子電池與鋰離子電池的技術(shù)原理相通、性能相近、生產(chǎn)工藝也類似,因而鈉離子作為儲能原材料紛紛被各國提升日程,發(fā)展鈉電池的戰(zhàn)略意義不言而喻。
有多重優(yōu)勢的鈉電池高度適配儲能的應(yīng)用
鈉離子電池并非新生事物,相對于鋰離子電池而言,鈉離子電池具有以下優(yōu)點:
1)高低溫性能好:鈉離子電池正常工作溫度范圍在-40℃-80℃,高溫放電容量超過額定容量100%,部分產(chǎn)品在-20℃下容量保持率能夠達到 88%,顯著優(yōu)于磷酸鐵鋰 60-70%左右的容量保持率;
2)安全性高:鋰離子電池在擠壓、穿刺、短路、過充等條件下極易出現(xiàn)大量副反應(yīng),從而導(dǎo)致熱失控。而鈉離子電池經(jīng)歷短路、針刺、擠壓等測試后,無起火、無爆炸等現(xiàn)象,其安全性更穩(wěn)定。
在各種應(yīng)用場景中,儲能系統(tǒng)必須包含高安全性、優(yōu)秀的高低溫性能及長循環(huán)壽命等特性。鈉離子電池的性能特點與與這些要求高度契合,使得它在儲能領(lǐng)域具有很大的潛力。例如,戶用家儲對電池的安全性要求比較高,電力儲能和通信儲能(尤其是冬夏溫差較大的地區(qū))需要電池有優(yōu)秀的高低溫性能來抵抗壽命的衰減……因此,鈉離子電池已成為目前儲能技術(shù)的研究熱點。
盡管如此,鈉離子電池儲能技術(shù)仍沒有被大規(guī)模普及。這主要是因為鈉離子電池儲能具有很高的技術(shù)壁壘——鈉離子電池目前面臨的最大困難是正極材料的選擇。鋰離子電池目前已經(jīng)確定了鎳鈷錳/鎳鈷鋁三元結(jié)構(gòu)、磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu),而鈉離子電池的正極材料目前還處于研發(fā)階段。正極材料的不確定性,使得目前鈉離子電池的研究成本較高。然而,隨著科研工作的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展,鈉離子電池的未來發(fā)展?jié)摿薮?很可能會成為儲能領(lǐng)域的重要選擇。
強強聯(lián)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(以下簡稱“傳藝科技”)共同研發(fā)和生產(chǎn)鈉離子電池,持續(xù)深入推進鈉離子電池在儲能場景的應(yīng)用。
傳藝科技是一家在深交所A股發(fā)行上市的國家級高新技術(shù)企業(yè),自2018年進入鈉離子電池行業(yè)以來,以鈉離子儲能及智能微電網(wǎng)技術(shù)作為核心驅(qū)動力,組建了一支由5位國內(nèi)外材料領(lǐng)域頂尖院士、9位博導(dǎo)、50位博士團隊構(gòu)成的電力儲能研究院。傳藝科技研發(fā)生產(chǎn)的鈉離子電池產(chǎn)品單體能量密度 150Wh/kg-160Wh/kg,已經(jīng)達到超過5000次的循環(huán)壽命,可以滿足A00級車、小動力車、兩輪車和儲能的客戶使用需求,各項測試技術(shù)參數(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先地位,充分展現(xiàn)了傳藝科技在行業(yè)中的卓越實力和豐富的鈉離子電池研發(fā)經(jīng)驗。
作為專精特新小巨人企業(yè)、國家高新技術(shù)企業(yè)、國家電能變換與控制工程技術(shù)研究中心產(chǎn)學(xué)研基地,京能新能源自2012年初創(chuàng)以來,就以太陽能的研發(fā)和應(yīng)用為主要業(yè)務(wù),在儲能領(lǐng)域具有強大的技術(shù)研發(fā)團隊和雄厚的技術(shù)實力。近幾年來,京能新能源和國內(nèi)工程機械領(lǐng)頭羊企業(yè)——三一重工在充電、換電等領(lǐng)域達成了全面深度合作,京能新能源的研發(fā)技術(shù)和品牌影響力進一步得到了提升。
目前,京能新能源已成長為一站式光儲充換電設(shè)備整體方案提供商,產(chǎn)品線廣泛涵蓋“充電樁、換電站、光儲充、云平臺”等多個領(lǐng)域,業(yè)務(wù)范圍遍及亞洲、非洲、歐洲、南美、北美等國家。然而,京能新能源并未滿足于此,而是積極拓展業(yè)務(wù)范圍,聚焦能源的高效利用,以前瞻性的眼光進行全局性謀劃,致力于構(gòu)建“光、儲”多能互補的能源格局,推動新型能源體系的建設(shè)。
京能新能源和傳藝科技的合作,可謂是強強聯(lián)合。通過共享技術(shù)和資源,雙方可以提高研發(fā)效率和生產(chǎn)能力,加速在鈉離子電池儲能領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研成果轉(zhuǎn)化。此外,雙方的合作還將加快推進實施鈉離子電池大規(guī)模儲能示范項目,共同推動鈉離子電池儲能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展,為構(gòu)建新型能源體系提供強有力的技術(shù)支撐。
儲能行業(yè)的市場前瞻
在能源領(lǐng)域快速發(fā)展的今天,儲能行業(yè)的前景備受關(guān)注。隨著碳中和政策的推進和電力市場需求的增長,儲能政策支持力度加大。今年1月份工信部等六部委發(fā)布了《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中重點提及了新型儲能產(chǎn)品是新能源系統(tǒng)壓艙石,提出新型儲能產(chǎn)品及技術(shù)供給能力提升行動,明確了鋰離子電池、鋰電材料及裝備、鈉離子電池等新型儲能技術(shù)及產(chǎn)品的具體發(fā)展方向。
隨著電力市場需求的增長和能源結(jié)構(gòu)的升級,相信鈉離子電池儲能行業(yè)將迎來更多的發(fā)展機遇和更為廣闊的市場前景。有證券公司做出市場預(yù)測:到 2030 年,鈉離子電池的實際出貨量或?qū)⑦_ 347GWh。照此推算,2024年至 2030 年期間,鈉電池出貨量復(fù)合增長將達到 58.1%。這無疑為鈉離子電池儲能行業(yè)擘畫了一副美好的藍圖。
面對未來廣闊的市場前景和日益激烈的市場競爭,京能新能源將始終保持敏銳的市場洞察力和前瞻性思維,持續(xù)加大研發(fā)投入和技術(shù)創(chuàng)新力度。通過與傳藝科技等優(yōu)秀企業(yè)的緊密合作,共同推動鈉離子電池等新型儲能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,為構(gòu)建新型能源體系、推動能源革命作出更大的貢獻!
為什么要發(fā)展儲能?
中國在太陽能和風(fēng)能發(fā)電以及光伏和風(fēng)電產(chǎn)業(yè)方面均位列世界第一,但這些可再生能源發(fā)電存在不可儲存、不可轉(zhuǎn)運、不穩(wěn)定的缺點。
電力系統(tǒng)的電能產(chǎn)生、傳輸、消費是同時完成的,發(fā)電、供電、用電過程之間必須保持動態(tài)平衡,即發(fā)多少電,就要用多少電。然而,風(fēng)能、太陽能是一種沒有確切形狀的特殊物質(zhì),人們無法準(zhǔn)確地通過控制風(fēng)力、陽光來達到發(fā)電和用電的平衡。
以風(fēng)力發(fā)電為例,只有風(fēng)速達到一定級別才能進行發(fā)電,發(fā)電量隨著風(fēng)力級別而變化。一般情況下,半夜發(fā)電量最大,正午發(fā)電量最低,這和人類社會的用電需求正好是相反的,很容易導(dǎo)致電力需求高峰時電力不足,而在用電需求低谷時則電力過剩的情況。有關(guān)數(shù)據(jù)表明,風(fēng)電日波動幅度最高可達 80%,而光伏日波動幅度最高則可達到 100%。此外,它們還存在季節(jié)性的周期變化。
隨著雙碳目標(biāo)的推進,風(fēng)電、光伏等新能源電力系統(tǒng)的建設(shè)浪潮如火如荼。然而,如果遇到無風(fēng)無光的極端天氣,如何保障穩(wěn)定的電力供應(yīng)無疑成為了一個巨大挑戰(zhàn)。
與此同時,我國每年棄電超過500億度!所謂棄電就是把發(fā)出來的電白白丟掉而不并入電網(wǎng),2020年,全國主要流域棄水電量約301億千瓦時,全國棄風(fēng)電量約166億千瓦時,全國棄光電量52.6億千瓦時,棄電總數(shù)為519.6億千瓦時!按1度電0.59元計算,我國全年浪費掉的新能源電高達306億元!
一方面,風(fēng)能、太陽能發(fā)電存在不穩(wěn)定性;另一方面,“棄風(fēng)棄光”現(xiàn)象又導(dǎo)致了巨額經(jīng)濟損失。要如何確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定、高效地運行已成為當(dāng)下社會迫切需要解決的命題之一。
因此,儲能的概念應(yīng)運而生,它可以解決風(fēng)能和太陽能等可再生能源的不可儲存和不可控制問題,從而達到電力供需的平衡,電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性問題及電能質(zhì)量問題均可以迎刃而解。
所謂儲能技術(shù),是將不易儲存的能量轉(zhuǎn)換成為更方便使用或者更經(jīng)濟的能量形式進行存儲,并在未來需要能量供應(yīng)時以特定的能量形式將存儲的能量釋放出來的技術(shù)。儲能技術(shù)有助于解決可再生能源的不穩(wěn)定性問題,提高能源的使用效率,為可再生能源的發(fā)展提供更加穩(wěn)定、可靠的支撐。
常見的儲能技術(shù)主要包括機械儲能、電氣儲能、電化學(xué)儲能、化學(xué)儲能和熱儲能。其中,電化學(xué)儲能是最受關(guān)注且發(fā)展迅速的儲能技術(shù),也就是我們常說的“電池儲能”。電池儲能非常靈活,不容易受到地理環(huán)境的限制,投資可大可小,非常適用于小型光電、風(fēng)電等分布式發(fā)電站。
發(fā)展鈉電池,緩解鋰礦“卡脖子”的困境
目前,電化學(xué)儲能中發(fā)展最為成熟的是鋰離子電池技術(shù)。但近年來,市場對于鈉離子電池取代鋰離子電池的呼聲日漸高漲。
鋰礦資源全球分布不均,南美洲的玻利維亞、阿根廷、智利三國擁有全球58%的鋰資源,而我國鋰資源占有率僅為全球的6%。
中國是全球動力電池產(chǎn)能最大的國家,為了維持這一重要地位,我國勢必需要進口大量鋰資源,這意味著我國鋰資源的供應(yīng)存在安全隱患。
2011年,南美三國提出組建南美洲鋰礦生產(chǎn)國組織“鋰佩克”、掌握鋰定價權(quán)的提議;2023年3月,玻利維亞總統(tǒng)表示,計劃與阿根廷、智利、秘魯合作“制定一項政策,以確保四國在主權(quán)條件下作為鋰供應(yīng)商的地位”。如果鋰礦生產(chǎn)國成功“抱團”,掌握鋰資源定價,很有可能會導(dǎo)致壟斷,這將極度不利于我國動力電池產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。
所以,發(fā)展能夠替代鋰的資源,迫在眉睫。
鈉是在地殼中含量第六高的元素,地殼豐度為2.36%,遠高于鋰元素的0.0065%,且在世界范圍內(nèi)分布均勻,再加上鈉離子電池與鋰離子電池的技術(shù)原理相通、性能相近、生產(chǎn)工藝也類似,因而鈉離子作為儲能原材料紛紛被各國提升日程,發(fā)展鈉電池的戰(zhàn)略意義不言而喻。
有多重優(yōu)勢的鈉電池高度適配儲能的應(yīng)用
鈉離子電池并非新生事物,相對于鋰離子電池而言,鈉離子電池具有以下優(yōu)點:
1)高低溫性能好:鈉離子電池正常工作溫度范圍在-40℃-80℃,高溫放電容量超過額定容量100%,部分產(chǎn)品在-20℃下容量保持率能夠達到 88%,顯著優(yōu)于磷酸鐵鋰 60-70%左右的容量保持率;
2)安全性高:鋰離子電池在擠壓、穿刺、短路、過充等條件下極易出現(xiàn)大量副反應(yīng),從而導(dǎo)致熱失控。而鈉離子電池經(jīng)歷短路、針刺、擠壓等測試后,無起火、無爆炸等現(xiàn)象,其安全性更穩(wěn)定。
在各種應(yīng)用場景中,儲能系統(tǒng)必須包含高安全性、優(yōu)秀的高低溫性能及長循環(huán)壽命等特性。鈉離子電池的性能特點與與這些要求高度契合,使得它在儲能領(lǐng)域具有很大的潛力。例如,戶用家儲對電池的安全性要求比較高,電力儲能和通信儲能(尤其是冬夏溫差較大的地區(qū))需要電池有優(yōu)秀的高低溫性能來抵抗壽命的衰減……因此,鈉離子電池已成為目前儲能技術(shù)的研究熱點。
盡管如此,鈉離子電池儲能技術(shù)仍沒有被大規(guī)模普及。這主要是因為鈉離子電池儲能具有很高的技術(shù)壁壘——鈉離子電池目前面臨的最大困難是正極材料的選擇。鋰離子電池目前已經(jīng)確定了鎳鈷錳/鎳鈷鋁三元結(jié)構(gòu)、磷酸鐵鋰結(jié)構(gòu),而鈉離子電池的正極材料目前還處于研發(fā)階段。正極材料的不確定性,使得目前鈉離子電池的研究成本較高。然而,隨著科研工作的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展,鈉離子電池的未來發(fā)展?jié)摿薮?很可能會成為儲能領(lǐng)域的重要選擇。
強強聯(lián)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(以下簡稱“傳藝科技”)共同研發(fā)和生產(chǎn)鈉離子電池,持續(xù)深入推進鈉離子電池在儲能場景的應(yīng)用。
傳藝科技是一家在深交所A股發(fā)行上市的國家級高新技術(shù)企業(yè),自2018年進入鈉離子電池行業(yè)以來,以鈉離子儲能及智能微電網(wǎng)技術(shù)作為核心驅(qū)動力,組建了一支由5位國內(nèi)外材料領(lǐng)域頂尖院士、9位博導(dǎo)、50位博士團隊構(gòu)成的電力儲能研究院。傳藝科技研發(fā)生產(chǎn)的鈉離子電池產(chǎn)品單體能量密度 150Wh/kg-160Wh/kg,已經(jīng)達到超過5000次的循環(huán)壽命,可以滿足A00級車、小動力車、兩輪車和儲能的客戶使用需求,各項測試技術(shù)參數(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先地位,充分展現(xiàn)了傳藝科技在行業(yè)中的卓越實力和豐富的鈉離子電池研發(fā)經(jīng)驗。
作為專精特新小巨人企業(yè)、國家高新技術(shù)企業(yè)、國家電能變換與控制工程技術(shù)研究中心產(chǎn)學(xué)研基地,京能新能源自2012年初創(chuàng)以來,就以太陽能的研發(fā)和應(yīng)用為主要業(yè)務(wù),在儲能領(lǐng)域具有強大的技術(shù)研發(fā)團隊和雄厚的技術(shù)實力。近幾年來,京能新能源和國內(nèi)工程機械領(lǐng)頭羊企業(yè)——三一重工在充電、換電等領(lǐng)域達成了全面深度合作,京能新能源的研發(fā)技術(shù)和品牌影響力進一步得到了提升。
目前,京能新能源已成長為一站式光儲充換電設(shè)備整體方案提供商,產(chǎn)品線廣泛涵蓋“充電樁、換電站、光儲充、云平臺”等多個領(lǐng)域,業(yè)務(wù)范圍遍及亞洲、非洲、歐洲、南美、北美等國家。然而,京能新能源并未滿足于此,而是積極拓展業(yè)務(wù)范圍,聚焦能源的高效利用,以前瞻性的眼光進行全局性謀劃,致力于構(gòu)建“光、儲”多能互補的能源格局,推動新型能源體系的建設(shè)。
京能新能源和傳藝科技的合作,可謂是強強聯(lián)合。通過共享技術(shù)和資源,雙方可以提高研發(fā)效率和生產(chǎn)能力,加速在鈉離子電池儲能領(lǐng)域的產(chǎn)學(xué)研成果轉(zhuǎn)化。此外,雙方的合作還將加快推進實施鈉離子電池大規(guī)模儲能示范項目,共同推動鈉離子電池儲能產(chǎn)業(yè)的規(guī)?；l(fā)展,為構(gòu)建新型能源體系提供強有力的技術(shù)支撐。
儲能行業(yè)的市場前瞻
在能源領(lǐng)域快速發(fā)展的今天,儲能行業(yè)的前景備受關(guān)注。隨著碳中和政策的推進和電力市場需求的增長,儲能政策支持力度加大。今年1月份工信部等六部委發(fā)布了《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》中重點提及了新型儲能產(chǎn)品是新能源系統(tǒng)壓艙石,提出新型儲能產(chǎn)品及技術(shù)供給能力提升行動,明確了鋰離子電池、鋰電材料及裝備、鈉離子電池等新型儲能技術(shù)及產(chǎn)品的具體發(fā)展方向。
隨著電力市場需求的增長和能源結(jié)構(gòu)的升級,相信鈉離子電池儲能行業(yè)將迎來更多的發(fā)展機遇和更為廣闊的市場前景。有證券公司做出市場預(yù)測:到 2030 年,鈉離子電池的實際出貨量或?qū)⑦_ 347GWh。照此推算,2024年至 2030 年期間,鈉電池出貨量復(fù)合增長將達到 58.1%。這無疑為鈉離子電池儲能行業(yè)擘畫了一副美好的藍圖。
面對未來廣闊的市場前景和日益激烈的市場競爭,京能新能源將始終保持敏銳的市場洞察力和前瞻性思維,持續(xù)加大研發(fā)投入和技術(shù)創(chuàng)新力度。通過與傳藝科技等優(yōu)秀企業(yè)的緊密合作,共同推動鈉離子電池等新型儲能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,為構(gòu)建新型能源體系、推動能源革命作出更大的貢獻!
