近日，由“武汉设计”代表企业长江设计集团机电院承担总承包的大唐湖北50兆瓦/100兆瓦时钠离子新型储能电站科技创新示范项目（下称“大唐湖北储能电站项目”）成功实现50兆瓦满功率充、放电，这是已建成的全国乃至全球规模最大的钠离子电池储能电站。
充分利用国内钠资源，改变锂电“一家独大”局面
“开辟储能市场新的突破口，钠离子这个‘赛道’值得去闯”，长江设计集团机电院副总工程师朱宜飞介绍，目前，钠离子储能技术主要运用于电动自行车充电电池领域，此次建设新型储能电站，是钠离子储能技术的首个规模化运用。
“钠离子电池储能技术成功运用，锂电‘一家独大’的局面将由此改变。”朱宜飞说，早在20世纪80年代，国外就已经将钠离子用于充电电池生产中，但相比锂离子电池市场的高速发展，钠离子技术没有成为市场主流。近年来，我国电化学储能技术以锂离子电池为绝对主导，但受新能源汽车高速增长影响，碳酸锂价格频繁大幅波动。这一现象在一定程度上对新能源产业的持续健康发展构成了挑战。同时，当前我国锂盐高度依赖进口，这也限制了产业的自主性和发展速度。
相对于锂离子电池，我国钠资源储量占全球的22%，资源丰富、价格低廉。同时，钠离子电池内阻比锂离子在短路等安全性试验中瞬间发热量少、温升低，安全性能更好，同时钠离子电池具有更长的预期使用寿命，易于回收再利用，更利于环境保护。
据悉，大唐湖北储能电站项目是湖北省能源局首批公示的21个新型储能电站项目中进展最快的一个，项目位于湖北省潜江市熊口管理区，建设范围包括一套50兆瓦/100兆瓦时钠离子储能系统及配套的一座110千伏升压站。
创新组串式设计，建504个独立充放电通道
大唐湖北储能电站项目位于潜江市城郊宽阔平整的场地上，63个长方形箱体设备整齐排列，项目如同一套庞大且结构严密的巨型电池组。
“这一项目之‘大’，首先在于储能容量异常强大。”朱宜飞告诉记者，大唐湖北储能电站项目共有21组储电单元，同时存储时，最多可以存储10万度电，相当于1.2万户家庭一天的用电量。
该储能站最小的储电单元是185安时的电芯，这已是目前容量最大的钠离子电池电芯。一个电芯充满电能有多少电？他形象地打了个比方：“相当于18.5个市民常随身携带的10000毫安的充电宝。”
储能站为何分为63个箱体设备？朱宜飞介绍，钠离子电池组装按“包”“簇”“舱”划分结构：每52个电芯组成一个“包”，每7个电池包组成一个“簇”，每12个“簇”组成一个电池舱，63个箱体即为42个电池舱和与之配套的21个变流器舱。
朱宜飞指出，组串式设计是该项目设计亮点，即将储能单元以“簇”为单位划分为504个相对独立且容量相同的储能、放电通道。“一旦某个‘簇’发生故障，其他‘簇’丝毫不受影响，能持续稳定完成充放电。”
反复实验遴选性能最佳电池建设项目
在国内，钠离子储能技术尚属创新，如何将18万余个钠离子电芯集成设计、保障性能稳定？
朱宜飞介绍，大容量钠离子电芯属新产品，本项目是其首次大规模商业化应用，同时，钠离子储能设备零部件及配套产品也基本处于试验阶段。由此，钠离子新型储能电站的设计重点围绕零部件生产与技术匹配展开。
为防止钠离子电池因过度充放发生故障问题，设计团队联合国内多家生产企业进行科研合作，测试了多个主流产品，通过数据对比筛选出性能最稳定的产品，投入应用。
钠离子电池性能也是关系到储能站安全生产的重要因素。为此，设计团队对电池进行了200余项试验，其中包括模拟过充、过放、挤压、跌落、加热等各种极端条件，“人为”制造电池内短路，模拟电池热失控过程，以评估电池短路后是否会引发火灾或爆炸等危险。设计团队对不同厂家电池反复试验，遴选出性能最稳定的产品，还对电池进行模拟3000次以上充放电性能测试，通过电流曲线图分析电池性能，确保项目投产后，性能稳定、安全生产。
“如同一个大型蓄电池，随时为电网调配电力。”朱宜飞介绍，该项目建成后将吸纳更多太阳能、风能等绿色电能，根据电网需要，每年可完成300—600次充放电，一次充放电可将10万度电能在2小时内回补电网，参与电网“削峰填谷”，缓解电网压力，保持平衡，并提高绿色能源在电网中的消纳比例。
文/宋磊 秦建彬 龚萍
（武汉晚报）
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