近日，我国首个大容量钠离子电池储能电站——伏林钠离子电池储能电站在广西南宁投运。这是国家重点研发计划“百兆瓦时级钠离子电池储能技术”项目示范工程的一期工程，装机规模为2.5兆瓦/10兆瓦时。
该电站由南方电网广西电网公司投资建设，本期投产规模为十兆瓦时。项目整体建成规模将达到百兆瓦时，每年能发出清洁电能7300万度，相应减少二氧化碳排放5万吨，满足3.5万居民用户的用电需求。
相对于锂离子电池储能，“亲兄弟”钠离子电池储能原材料储量丰富、易于提取、成本低廉，低温条件下性能更好，在大规模储能方面具有明显优势。“钠离子电池储能进入规模化发展阶段，成本造价可降低20%至30%，在充分改进电池结构和工艺、提高材料利用率和循环寿命的前提下，度电成本可下探至0.2元/千瓦时，是推动新型储能经济应用的重要技术方向”，全国电力储能标准化技术委员会副秘书长、南方电网战略级技术专家陈满表示。
尽管我国在钠离子电池产品研发制造、标准制定以及市场推广应用等方面的工作已经全面展开，但把钠离子电池技术运用于大容量储能电站国际上还没有先例。
2022年11月，广西电网公司联合南网储能公司、中国科学院物理研究所、中科海钠科技有限责任公司等多家单位组成的项目团队，正式启动了国家重点研发计划项目子课题“百兆瓦时级钠离子电池储能系统集成技术及应用示范”研究攻关任务。“我们围绕高性能电芯规模制备、系统集成和安全防控等关键技术开展攻关，形成了具有自主知识产权的钠离子电池制备及系统集成技术”，项目负责人、南方电网广西电网公司创新部副主任高立克介绍。
高性能电芯是整套钠离子电池储能系统的基础单元。经过长达一年半的研究，项目团队研制出了全球首款长寿命、宽温区、高安全 210安时钠离子储能电池。“从性能看，我们这种钠离子电池具有工作温区宽、快充和倍率性好等优点，12分钟可以充电90%”，中国科学院物理研究所研究员胡勇胜介绍。
作为项目的主要技术参与方，南网储能公司储能科研院在锂电池储能的系统集成和安全防控等领域有着较为丰富的研究经验，承担了国家重点研发计划“锂离子电池储能系统全寿命周期应用安全技术”。“虽然钠电和锂电的反应原理相似，但要结合钠电充放电特性研制出成套储能系统，却需要攻克很多新的难题”，南网储能公司技术专家李勇琦感慨地说到。
△工程建设期，南网储能公司储能科研院“钠离子电池储能系统研制攻坚”党员突击队成员合影留念
以系统集成为例，项目团队创新采用了基于钠离子电池宽电压的分散式储能架构，整套系统一体集成了88个模块化变流器，实现与电池簇的“一一对应”，而传统锂电分散式架构的储能系统仅需集成40多个变流器即可。变流器数量成倍增长直接目的是提高容量可用率和能量转换效率。这套钠电池储能系统的能量整体转换效率超过92%，锂电池一般低于90%，有望与锂电池形成互补和有效替代，应用于大规模电化学储能、电动汽车、工程机械等领域。
而在安全防控方面，团队开发了液冷系统热管理策略以及模组级热阻隔、高效灭火等钠离子电池储能系统成套火灾防控技术。
整套系统的22000多个钠电池单体的温度差控制在3摄氏度以内。运用兼备散热和热失控阻隔的玻璃纤维气凝胶作为电芯间的热阻隔材料后，可将电池单体热失控蔓延时间由30分钟延长至2小时，足足延长至4倍，大大提升了电池模块的安全性。
而团队研发的液氮高效灭火、降温、抗复燃技术，能够在5秒内扑灭电池初期火灾，做到24小时不复燃不爆炸。“当前锂电和钠电储能技术之间的互促提升特征明显，这套钠离子电池储能系统研究实用的液氮高效灭火、降温、抗复燃技术由锂离子电池储能系统全寿命周期应用安全技术转化应用，在锂电、钠电储能系统同步首次工程应用”，李勇琦表示。
2024年1月28日，由中国工程院蒋剑春院士，中国科学院程时杰院士、张跃院士，欧盟科学院孙金华院士等专家组成的中国机械工业联合会鉴定委员会对项目成果作出评审鉴定：该项目团队研制的“十兆瓦时电力储能电站用钠离子电池储能系统”整体技术处于国际领先水平。
