隨著可再生能源的狂潮席卷全球,儲能技術作為建設新型能源體系的關鍵支撐技術,已然躍升為整個能源生態的不可或缺環節。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,深耕鈉離子電池領域,全力探索新型儲能技術的潛力,為未來能源革命再添一把熊熊烈火!
為什么要發展儲能?
中國在太陽能和風能發電以及光伏和風電產業方面均位列世界第一,但這些可再生能源發電存在不可儲存、不可轉運、不穩定的缺點。
電力系統的電能產生、傳輸、消費是同時完成的,發電、供電、用電過程之間必須保持動態平衡,即發多少電,就要用多少電。然而,風能、太陽能是一種沒有確切形狀的特殊物質,人們無法準確地通過控制風力、陽光來達到發電和用電的平衡。
以風力發電為例,只有風速達到一定級別才能進行發電,發電量隨著風力級別而變化。一般情況下,半夜發電量最大,正午發電量最低,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。有關數據表明,風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,它們還存在季節性的周期變化。
隨著雙碳目標的推進,風電、光伏等新能源電力系統的建設浪潮如火如荼。然而,如果遇到無風無光的極端天氣,如何保障穩定的電力供應無疑成為了一個巨大挑戰。
與此同時,我國每年棄電超過500億度!所謂棄電就是把發出來的電白白丟掉而不并入電網,2020年,全國主要流域棄水電量約301億千瓦時,全國棄風電量約166億千瓦時,全國棄光電量52.6億千瓦時,棄電總數為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,風能、太陽能發電存在不穩定性;另一方面,“棄風棄光”現象又導致了巨額經濟損失。要如何確保電力系統穩定、高效地運行已成為當下社會迫切需要解決的命題之一。
因此,儲能的概念應運而生,它可以解決風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,電力系統的穩定性、經濟性問題及電能質量問題均可以迎刃而解。
所謂儲能技術,是將不易儲存的能量轉換成為更方便使用或者更經濟的能量形式進行存儲,并在未來需要能量供應時以特定的能量形式將存儲的能量釋放出來的技術。儲能技術有助于解決可再生能源的不穩定性問題,提高能源的使用效率,為可再生能源的發展提供更加穩定、可靠的支撐。
常見的儲能技術主要包括機械儲能、電氣儲能、電化學儲能、化學儲能和熱儲能。其中,電化學儲能是最受關注且發展迅速的儲能技術,也就是我們常說的“電池儲能”。電池儲能非常靈活,不容易受到地理環境的限制,投資可大可小,非常適用于小型光電、風電等分布式發電站。
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為成熟的是鋰離子電池技術。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存在安全隱患。
2011年,南美三國提出組建南美洲鋰礦生產國組織“鋰佩克”、掌握鋰定價權的提議;2023年3月,玻利維亞總統表示,計劃與阿根廷、智利、秘魯合作“制定一項政策,以確保四國在主權條件下作為鋰供應商的地位”。如果鋰礦生產國成功“抱團”,掌握鋰資源定價,很有可能會導致壟斷,這將極度不利于我國動力電池產業的健康發展。
所以,發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%,且在世界范圍內分布均勻,再加上鈉離子電池與鋰離子電池的技術原理相通、性能相近、生產工藝也類似,因而鈉離子作為儲能原材料紛紛被各國提升日程,發展鈉電池的戰略意義不言而喻。
有多重優勢的鈉電池高度適配儲能的應用
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%,部分產品在-20℃下容量保持率能夠達到 88%,顯著優于磷酸鐵鋰 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大量副反應,從而導致熱失控。而鈉離子電池經歷短路、針刺、擠壓等測試后,無起火、無爆炸等現象,其安全性更穩定。
在各種應用場景中,儲能系統必須包含高安全性、優秀的高低溫性能及長循環壽命等特性。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)需要電池有優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的研究熱點。
盡管如此,鈉離子電池儲能技術仍沒有被大規模普及。這主要是因為鈉離子電池儲能具有很高的技術壁壘——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確定了鎳鈷錳/鎳鈷鋁三元結構、磷酸鐵鋰結構,而鈉離子電池的正極材料目前還處于研發階段。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的發展,鈉離子電池的未來發展潛力巨大,很可能會成為儲能領域的重要選擇。
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(以下簡稱“傳藝科技”)共同研發和生產鈉離子電池,持續深入推進鈉離子電池在儲能場景的應用。
傳藝科技是一家在深交所A股發行上市的國家級高新技術企業,自2018年進入鈉離子電池行業以來,以鈉離子儲能及智能微電網技術作為核心驅動力,組建了一支由5位國內外材料領域頂尖院士、9位博導、50位博士團隊構成的電力儲能研究院。傳藝科技研發生產的鈉離子電池產品單體能量密度 150Wh/kg-160Wh/kg,已經達到超過5000次的循環壽命,可以滿足A00級車、小動力車、兩輪車和儲能的客戶使用需求,各項測試技術參數處于行業領先地位,充分展現了傳藝科技在行業中的卓越實力和豐富的鈉離子電池研發經驗。
作為專精特新小巨人企業、國家高新技術企業、國家電能變換與控制工程技術研究中心產學研基地,京能新能源自2012年初創以來,就以太陽能的研發和應用為主要業務,在儲能領域具有強大的技術研發團隊和雄厚的技術實力。近幾年來,京能新能源和國內工程機械領頭羊企業——三一重工在充電、換電等領域達成了全面深度合作,京能新能源的研發技術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備整體方案提供商,產品線廣泛涵蓋“充電樁、換電站、光儲充、云平臺”等多個領域,業務范圍遍及亞洲、非洲、歐洲、南美、北美等國家。然而,京能新能源并未滿足于此,而是積極拓展業務范圍,聚焦能源的高效利用,以前瞻性的眼光進行全局性謀劃,致力于構建“光、儲”多能互補的能源格局,推動新型能源體系的建設。
京能新能源和傳藝科技的合作,可謂是強強聯合。通過共享技術和資源,雙方可以提高研發效率和生產能力,加速在鈉離子電池儲能領域的產學研成果轉化。此外,雙方的合作還將加快推進實施鈉離子電池大規模儲能示范項目,共同推動鈉離子電池儲能產業的規?；l展,為構建新型能源體系提供強有力的技術支撐。
儲能行業的市場前瞻
在能源領域快速發展的今天,儲能行業的前景備受關注。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布了《關于推動能源電子產業發展的指導意見》中重點提及了新型儲能產品是新能源系統壓艙石,提出新型儲能產品及技術供給能力提升行動,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及產品的具體發展方向。
隨著電力市場需求的增長和能源結構的升級,相信鈉離子電池儲能行業將迎來更多的發展機遇和更為廣闊的市場前景。有證券公司做出市場預測:到 2030 年,鈉離子電池的實際出貨量或將達 347GWh。照此推算,2024年至 2030 年期間,鈉電池出貨量復合增長將達到 58.1%。這無疑為鈉離子電池儲能行業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,持續加大研發投入和技術創新力度。通過與傳藝科技等優秀企業的緊密合作,共同推動鈉離子電池等新型儲能技術的發展和應用,為構建新型能源體系、推動能源革命作出更大的貢獻!
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