中國儲能網(wǎng)訊：
作者：張平 1 圖片康利斌 1 圖片王明菊 3趙廣 3羅振華 3唐堃 1陸雅翔 2胡勇勝 1,2
單位：1. 中科海鈉科技有限責任公司；2. 中國科學院物理研究所；3. 華陽新材料科技集團有限公司
引用： 張平,康利斌,王明菊等.鈉離子電池儲能技術及經(jīng)濟性分析[J].儲能科學與技術,2022,11(06):1892-1901.
DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2022.0066
摘 要 儲能技術是構(gòu)建能源互聯(lián)網(wǎng)的關鍵支撐技術，是保障電網(wǎng)穩(wěn)定運行、優(yōu)化能量傳輸、消納清潔能源、改善電能質(zhì)量等的重要手段。電化學儲能具備地理位置限制小、建設周期短等優(yōu)勢，是主流儲能方式之一。目前，在電化學儲能中發(fā)展最為成熟的是鋰離子電池技術，但隨著電動汽車普及和大規(guī)模儲能應用，鋰離子電池或?qū)⒚媾R鋰資源緊缺的問題。鈉離子電池由于資源豐富、成本低廉、能量轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長、維護費用低等優(yōu)勢，已成為目前儲能技術的研究熱點。本文對鈉離子電池儲能技術的可行性和經(jīng)濟性進行了分析，與當前主流儲能技術進行了對比，從度電成本這一經(jīng)濟性角度分析了鈉離子電池在大規(guī)模儲能領域的優(yōu)勢，簡要介紹了鈉離子電池的應用場景及1 MW·h鈉離子電池儲能示范案例，并在此基礎上給出了鈉離子電池應用于儲能電站的一些思考和建議。
關鍵詞 鈉離子電池；儲能系統(tǒng)；技術可行性；經(jīng)濟性分析；度電成本
隨著人類社會發(fā)展、科學技術進步和生活節(jié)奏加快，人們對能源消耗的需求持續(xù)增強；目前，全球電力消費量超過25萬億千瓦時，人均年用電量約為3400千瓦時/人。按燃料來看，電力生產(chǎn)依靠的燃料主要有石油、煤炭、天然氣、核能、可再生能源等；石油、煤炭和天然氣等化石燃料依然是生產(chǎn)和生活的重要能量來源；但這些資源都是不可再生資源，而且會產(chǎn)生大量的溫室氣體，對人類賴以生存的環(huán)境產(chǎn)生了惡劣的影響(如全球變暖、動植物多樣性銳減等)，進而危及人類的生存和發(fā)展。因此，需要通過尋求清潔能源發(fā)電來突破化石能源的制約。目前，潮汐能、水能、風能、太陽能等清潔、安全且可再生的能源得到了廣泛關注和迅速發(fā)展，這些能源很大程度上受限于時間、空間、季節(jié)和氣候變化等因素，尤其風能和太陽能天然具備間歇性和波動性等不足，受制于電網(wǎng)消納能力，高比例間歇性可再生能源并網(wǎng)不僅會對現(xiàn)有電網(wǎng)穩(wěn)定性造成沖擊，而且還有可能導致棄風、棄光率回升。儲能技術的接入，不僅可以降低棄風、棄光率，更能平抑新能源波動，跟蹤計劃出力，并參與系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻，增強電網(wǎng)的穩(wěn)定性。
所謂儲能技術，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時以特定的能量形式將存儲的能量釋放出來的技術。常見的儲能技術主要包括5類，分別為機械儲能、電氣儲能、電化學儲能、化學儲能、熱儲能(圖1)。目前，在電化學儲能中發(fā)展最為成熟的是鋰離子電池技術，但隨著電動汽車普及和大規(guī)模儲能應用，鋰離子電池已逐漸暴露出鋰資源匱乏的瓶頸問題。截至2022年1月，電池級碳酸鋰的價格由年初的4萬元/噸上漲至40萬元/噸；另外我國鋰資源進口依賴程度高達80%[2]，一旦海外鋰礦進口被掐斷，國內(nèi)鋰離子電池企業(yè)將面臨嚴峻的考驗，可以說毫無緩沖期可言；目前寧德時代、贛鋒鋰業(yè)等國內(nèi)龍頭企業(yè)已在國際上布局鋰礦資源。
圖1 大規(guī)模儲能技術分類
鈉離子電池作為一種新型二次化學電源，不僅原材料不存在資源約束問題，同時具備安全性、高低溫性能以及大倍率充放電性能，資源優(yōu)勢和成本優(yōu)勢明顯，在大規(guī)模電化學儲能、低速電動車等應用領域，有望與鋰離子電池形成互補和有效替代。
本文對鈉離子電池儲能技術的可行性和經(jīng)濟性進行了分析，從度電成本這一經(jīng)濟性角度分析了鈉離子電池在大規(guī)模儲能領域的優(yōu)勢，并簡要介紹了鈉離子電池的應用場景及1 MW·h鈉離子電池儲能示范案例，在此基礎上給出了鈉離子電池應用于儲能電站的一些思考和建議。
1 鈉離子電池發(fā)展現(xiàn)狀
鋰離子電池20世紀70年代在歐洲開啟研究，1991年在日本實現(xiàn)商業(yè)化，并迅速獲得了市場的認可，成為“4C”產(chǎn)品(即計算機、通信、網(wǎng)絡和消費電子)不可或缺的重要組件。近20年來，在各國政府的大力支持下，鋰離子電池在新能源汽車領域的發(fā)展勢頭同樣強勁，同時中關村儲能產(chǎn)業(yè)技術聯(lián)盟統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2020年底，全球電化學規(guī)模儲能示范項目中，鋰離子電池的占比高達92%。目前，全球鋰離子電池的生產(chǎn)制造規(guī)模達到了空前水平，2019年的諾貝爾化學獎給予了鋰離子電池極高的肯定。而鈉離子電池技術同樣也起源于歐洲，在全球大規(guī)模儲能產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的今天，特別是在眾多電化學儲能技術中，作為最接近鋰離子電池技術的鈉離子電池將憑借其獨特的優(yōu)勢在各類低速電動車和儲能等領域擁有廣闊的用武之地。
與鋰離子電池類似，按正極材料分，鈉離子電池主要有層狀氧化物、隧道型氧化物、普魯士藍類化合物和聚陰離子型化合物體系，各體系特點見表1。
表1 鈉離子電池各體系及特點
2010年以來，鈉離子電池受到了國內(nèi)外學術界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關注，其相關研究更是迎來了爆發(fā)式增長。目前，鈉離子電池已逐步開始了從實驗室走向?qū)嵱没瘧玫碾A段，國內(nèi)外已有多家企業(yè)，包括英國FARADION公司，美國Natron Energy公司，法國Tiamat，日本岸田化學、豐田、松下、三菱化學，以及我國的中科海鈉、寧德時代、鈉創(chuàng)新能源等公司，正在進行鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的相關布局，并取得了重要進展。2018年6月，國內(nèi)首家鈉離子電池企業(yè)中科海鈉推出了全球首輛鈉離子電池(72 V，80 Ah)驅(qū)動的低速電動車，并于2019年3月發(fā)布了世界首座30 kW/100 kWh鈉離子電池儲能電站，2021年6月推出1 MWh的鈉離子電池儲能系統(tǒng)。國內(nèi)在鈉離子電池產(chǎn)品研發(fā)制造、標準制定以及市場推廣應用等方面的工作正在全面展開，鈉離子電池即將進入商業(yè)化應用階段，相關工作已經(jīng)走在世界前列。
2 鈉離子電池儲能技術可行性分析
2.1 鈉離子電池原理
鈉離子電池的結(jié)構(gòu)及工作原理(圖2)與鋰離子電池相同，鈉離子電池的構(gòu)成主要包括正極、負極、隔膜、電解液和集流體。正負極之間由隔膜隔開以防止短路，電解液浸潤正負極以確保離子導通，集流體則起到收集和傳輸電子的作用。充電時，Na+從正極脫出，經(jīng)電解液穿過隔膜嵌入負極，使正極處于高電勢的貧鈉態(tài)，負極處于低電勢的富鈉態(tài)。放電過程與之相反，Na+從負極脫出，經(jīng)由電解液穿過隔膜嵌入正極材料中，使正極恢復到富鈉態(tài)。為保持電荷的平衡，充放電過程中有相同數(shù)量的電子經(jīng)外電路傳遞，與Na+一起在正負極間遷移，使正負極分別發(fā)生氧化和還原反應。若以NaxMO2為正極材料，硬碳為負極材料，則電極和電池的反應式可分別表示為
圖2 鈉離子電池工作原理
由上述反應可知，鈉離子可以在正極與負極之間可逆遷移，正極和負極均由允許鈉離子可逆地插入和脫出的插入型材料構(gòu)成。因此，鈉離子電池同鋰離子電池一樣被稱作“搖椅式電池”。
2.2 技術可行性分析
鈉離子電池的技術可行性可以從以下幾方面考慮。
（1）鈉資源儲量豐富，分布均勻，成本低廉，足以支撐電化學儲能的持續(xù)發(fā)展。
（2）與鋰離子電池工作原理相似，生產(chǎn)設備大多兼容，短期或長期設備和工藝投入少，利于成本控制。
（3）鈉離子電池正極和負極的集流體都可使用廉價的鋁箔，可進一步降低電池體系成本。
（4）鈉離子的溶劑化能比鋰離子更低，即具有更好的界面離子擴散能力；同時，鈉離子的斯托克斯直徑比鋰離子的小，相同濃度的電解液具有比鋰鹽電解液更高的離子電導率；更高的離子擴散能力和更高的離子電導率意味著鈉離子電池的倍率性能更好，功率輸出和接受能力更強，已公開的鈉離子電池具備3 C及以上充放電倍率，在規(guī)模儲能調(diào)頻時應用時，可以得到很好的應用。
（5）根據(jù)目前初步的高低溫測試結(jié)果，鈉離子電池高低溫性能更優(yōu)異，在-40 ℃低溫下可以放出70%以上容量，高溫80 ℃可以循環(huán)充放使用，這將在儲能系統(tǒng)層面降低空調(diào)系統(tǒng)的功率配額，也可以降低溫度控制系統(tǒng)的在線時間，進而降低儲能系統(tǒng)的一次投入成本和運行成本。
另外，在所有安全項目測試中，均未發(fā)現(xiàn)起火現(xiàn)象，安全性能更好。鈉離子電池的內(nèi)阻比鋰離子電池稍微高一點，致使在短路等安全性試驗中瞬間發(fā)熱量少、溫升較低，這是安全性能好的原因之一。關于鈉離子電池的報告表明，由于其電極材料具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，其比傳統(tǒng)的鋰離子電池更為安全。盡管如此，在人口密集的城市電網(wǎng)附近部署大規(guī)模的電池系統(tǒng)仍需要完全消除火災和爆炸的風險。為了實現(xiàn)這一目標，鈉離子電池可通過采用不可燃的固態(tài)電解質(zhì)來替代可燃的有機液體電解質(zhì)，從而形成鈉離子固態(tài)電池。這種固態(tài)電池具有更高的穩(wěn)定性并且可以在更寬的溫度范圍內(nèi)運行，從而大大提高鈉離子電池的可靠性和安全性。
2.3 環(huán)境影響
由于鋰離子電池產(chǎn)業(yè)迅速增長，廢棄電池的處理問題成為平衡產(chǎn)業(yè)發(fā)展和環(huán)境保護的重點問題。但是，任何有效的可持續(xù)發(fā)展策略都離不開各級廠商的共同合作和相關的政策制訂者的監(jiān)管。與鋰離子電池相比，鈉離子電池在材料化學屬性方面具有較大的差異，因其具有更長的預期使用壽命，鈉離子電池作為電網(wǎng)儲能電池具有更大的優(yōu)勢。如能對鈉離子電池各組件的化學成分和元素組成進行分類標記，勢必大大減小鈉離子電池對環(huán)境的污染。
3 鈉離子電池儲能經(jīng)濟可行性分析
3.1 儲能電站全壽命周期成本分析
對于電化學儲能電站工程，其全生命周期過程包括建設階段、運行階段和投資回報階段。本文將鈉離子電池儲能電站的全壽命周期成本分為投資成本、財務成本、運維成本和電力損耗成本4個部分，其成本結(jié)構(gòu)如圖3所示。
圖3 儲能電站全壽命周期成本結(jié)構(gòu)
3.2 儲能電站電池系統(tǒng)度電成本模型
對于各種儲能技術，以儲能系統(tǒng)的放電電量為準，采用平準化電力成本(LCOS)方法來分析比較不同儲能技術的成本。本文考慮到鈉離子電池應用于儲能電站的成本，主要來源于電池系統(tǒng)的前期初始投資成本、運行維護成本以及電力損耗，故本文主要分析儲能電站電池系統(tǒng)的度電成本；并充分考慮電池的運行特性和壽命特征，建立的儲能電站電池系統(tǒng)的度電成本計算模型如下
(1)
式中，LCOEESS為儲能系統(tǒng)平準化全壽命度電成本，元/(kWh)；Cin為初始投資成本，即儲能系統(tǒng)建設時投入的成本，通常包括設計、硬件、軟件、工程、采購、施工等產(chǎn)生的總費用；Com為運行維護成本，即儲能系統(tǒng)在每年運行和維護過程中產(chǎn)生的費用，包含容量維護成本、功率維護成本和人工運營成本；CL為電力損耗成本，即儲能系統(tǒng)在全生命周期內(nèi)從電網(wǎng)或其他能源電源處充放電花費的所有費用；E為系統(tǒng)全生命周期上網(wǎng)電量，指儲能系統(tǒng)每年向電網(wǎng)輸出的電量，與儲能系統(tǒng)的放電效率、儲能容量、年循環(huán)次數(shù)和放電深度等有關。
各項成本及全生命周期上網(wǎng)電量可由下式表示：
式中，d為儲能系統(tǒng)額定功率下的放電時間，h；CE為隨容量變化的裝機成本，元/kWh；CP為隨功率變化的裝機成本，元/kW；En為儲能系統(tǒng)的標稱裝機容量，kWh；n(t)為第t年的運行次數(shù)；O&M為年均單位容量運維成本與單位容量單價的百分比；Pc為充電時的購電電價，元/kWh；r為折現(xiàn)率；T為系統(tǒng)壽命，a；ηcyc為儲能系統(tǒng)的循環(huán)效率；ηD為儲能系統(tǒng)的放電效率；θDOD為儲能系統(tǒng)正常運行時的充放電深度；θdeg為儲能系統(tǒng)的年平均衰退率。
3.3 模型分析
目前，已建或在建的新型儲能電站，因其不同的技術路線，為達到正常運行需求，其建設初期的超配容量、充放電深度、系統(tǒng)效率、年利用率等也不盡相同。通過項目經(jīng)驗和調(diào)研，本文整理了不同電池體系的相關性能參數(shù)，不同電化學儲能系統(tǒng)參數(shù)對比見表2。
表2 電化學儲能系統(tǒng)參數(shù)
鉛蓄電池經(jīng)歷近150年的發(fā)展，不論是在理論研究，還是在產(chǎn)品種類、產(chǎn)品電氣性能等方面都得到了長足的進步，是最早在儲能領域應用的一種電池產(chǎn)品。磷酸鐵鋰電池是國內(nèi)目前最廣泛使用的儲能電池，據(jù)GGII統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，儲能領域目前使用磷酸鐵鋰電池占比超過94%，包括新品電池與梯次電池，主要應用在UPS、后備電源以及通信儲能等領域。三元鋰電池是在國外儲能項目中廣泛使用的一種電池類型，在國內(nèi)早期的儲能示范項目中也有所應用，具有高能量密度、高循環(huán)效率等優(yōu)點，但同時安全性令人擔憂。鈉離子電池因具有成本低、安全性能高、低溫性能良好、循環(huán)壽命長等特點，有望在電化學儲能領域得到廣泛應用。
根據(jù)調(diào)研和文獻公開數(shù)據(jù)，以鉛蓄電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池和鈉離子電池儲能為例，采用前述模型計算其在調(diào)峰應用場景下的全生命周期度電成本，幾種儲能技術度電成本對比見表3。
表3 4種電化學儲能形式的全生命周期度電成本
3.4 鈉離子電池儲能系統(tǒng)度電成本分析
在儲能系統(tǒng)投資成本中，初始容量投資成本一般占據(jù)初始投資的60%以上，該成本主要用于電芯購置。鈉離子電池，尤其銅基鈉離子電池，其正極材料主要元素Na、Cu、Fe和Mn都是價格低廉、來源廣泛的大宗元素，相比鋰離子電池Li、Ni、Co等元素成本優(yōu)勢明顯；另外，負極采用的無煙煤前驅(qū)體，其材料來源和成本亦有優(yōu)勢，且碳化溫度(約1200 ℃)遠低于生產(chǎn)石墨負極時的石墨化溫度(約2800 ℃)，鈉離子電池負極材料在原材料和生產(chǎn)制造方面成本優(yōu)勢明顯；集流體方面，由于銅箔的價格是鋁箔價格的3倍左右，鈉離子電池負極不需要使用銅箔，而是使用鋁箔，也是降低鈉離子電池成本的路徑之一；綜合正極材料、負極材料和集流體幾個方面，鈉離子電池材料成本約370元/(kWh)，而且隨著產(chǎn)業(yè)鏈成熟，材料成本有望進一步下探，結(jié)合結(jié)構(gòu)件和電氣件成本，初始容量投資有望控制在500～700元/(kWh)；性能方面，隨著研發(fā)持續(xù)投入和技術迭代，電池循環(huán)壽命有望突破8000次。
從前文儲能電站電池系統(tǒng)度電成本模型看，初始投資成本和循環(huán)壽命是影響度電成本的關鍵因素，本文進一步分析初始容量投資和循環(huán)次數(shù)對儲能度電成本的影響，結(jié)果如圖4所示。由圖可知，當初始容量投資在500～700元/kWh、循環(huán)次數(shù)在6000周時，鈉離子電池儲能系統(tǒng)度電成本可實現(xiàn)0.217～0.285元/kWh；當循環(huán)次數(shù)在8000周時，鈉離子電池儲能系統(tǒng)度電成本可下探至0.2元/kWh以內(nèi)。若能進一步改進電池結(jié)構(gòu)和工藝，提高材料利用率，降低材料成本和制造成本，提高儲能系統(tǒng)的循環(huán)壽命，則電站的度電成本可進一步降低，可滿足大規(guī)模儲能商業(yè)化應用的要求。
圖4 單位容量成本和循環(huán)次數(shù)對儲能度電成本的影響
與鋰離子電池相比，鈉離子電池能量密度略低，鈉離子電池應用于儲能電站，雖然增加了安裝設備及用地的成本。但是由于鈉離子電池在充放循環(huán)中不用擔心過放電的問題，放電深度可達100%，其實際可用容量近乎等于標稱容量。另外，由于鈉離子電池的溫度適應性較寬，在充放電過程中的輔助耗能進一步降低。在產(chǎn)品全生命周期內(nèi)，鈉離子電池儲能還可以通過電池結(jié)構(gòu)和工藝創(chuàng)新設計，降低制造、運維和電池組替換成本，從而降低整個儲能電站的度電成本。
4 鈉離子電池儲能在電力系統(tǒng)中的應用場景
儲能技術已被視為現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分。儲能系統(tǒng)在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和負荷側(cè)的主要應用如圖5所示。在引入儲能系統(tǒng)后，可以實現(xiàn)需求側(cè)有效管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負荷，高效利用電力設備，降低供電成本，促進可再生能源的應用，也可作為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補償負荷波動的一種手段。鈉離子電池作為一種新型的電化學儲能技術，在大規(guī)模儲能應用領域可充分發(fā)揮其低成本的優(yōu)勢，同時，在例如調(diào)頻、啟動電源等應用領域，鈉離子電池的大倍率充放特性可以很好地支撐系統(tǒng)運行。
圖5 儲能系統(tǒng)主要應用場景
4.1 在電源側(cè)的應用
隨著大規(guī)模分布式電源并網(wǎng)，電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻資源不足的問題日益凸顯。在發(fā)電側(cè)，鈉離子電池儲能系統(tǒng)可與火電機組配合，發(fā)揮其響應速度快、瞬時功率調(diào)節(jié)能力強等優(yōu)點，提供調(diào)頻調(diào)壓服務。在AGC系統(tǒng)調(diào)度下，鈉離子電池儲能系統(tǒng)可與風力、光伏等新能源系統(tǒng)配合，提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，減少棄風、棄光率。此外，當新能源并網(wǎng)點電壓瞬時跌落時，儲能裝置可提供緊急功率支撐，增強電網(wǎng)高、低電壓穿越能力。
4.2 在變電站系統(tǒng)中的應用
新型電力系統(tǒng)的加速到來，使儲能技術的作用日益顯現(xiàn)。鈉離子電池儲能系統(tǒng)的低成本、高效率的優(yōu)勢將在移峰填谷等應用場景中得以體現(xiàn)，可進一步降低輸配電損耗，促進我國電力市場的完善。隨著電力市場化改革的進一步推進，輔助服務市場的競價機制也將日趨完善，低成本的鈉離子電池儲能系統(tǒng)必將在競價體系中占據(jù)優(yōu)勢。同時，當大規(guī)模鈉離子電池儲能系統(tǒng)參與電力現(xiàn)貨市場，也可通過現(xiàn)貨市場交易模式獲得電量收益。
4.3 在負荷側(cè)中的應用
在配電側(cè)，配電網(wǎng)絡的復雜性越來越高，溫度、濕度等環(huán)境條件也對標準化的儲能產(chǎn)品提出挑戰(zhàn)，鈉離子電池儲能系統(tǒng)因其寬溫區(qū)特性，可適應不同緯度地區(qū)的氣候條件，提高分布式電源滲透率，提升配電網(wǎng)運行穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。另外，利用儲能系統(tǒng)在負荷低谷時儲能，在負荷高峰時發(fā)電，平滑負荷曲線，通過儲能系統(tǒng)降低基本電費，延緩設備擴容，改善電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)運行經(jīng)濟性。
5 1 MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)示范案例
5.1 系統(tǒng)概況
本項目在中國科學院A類戰(zhàn)略性先導科技專項“大規(guī)模儲能關鍵技術與應用示范項目”的支持下，2021年6月28日，中科海鈉聯(lián)合華陽集團在山西太原綜改區(qū)聯(lián)合推出了全球首套1 MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)(圖6)，并成功投入運行。該系統(tǒng)以鈉離子電池為儲能主體，結(jié)合市電、光伏和充電設施形成微網(wǎng)系統(tǒng)，可根據(jù)需求與公共電網(wǎng)智能互動。
圖6 1 MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)示范案例
本項目儲能系統(tǒng)為1 MWh低壓直掛系統(tǒng)，經(jīng)用戶0.4 kV母線并入配電線路，可供廠區(qū)生產(chǎn)、生活用電及充電樁供電等。系統(tǒng)為倉儲式集裝箱儲能系統(tǒng)，采用分倉設計，分電氣倉及電池倉，電氣倉內(nèi)集成儲能變流器、配電柜、控制柜、消防主機和EMS能量管理系統(tǒng)，其中儲能逆變器采用雙級拓撲模塊化PCS，16個30 kW模塊，分為兩個機柜，每個機柜8個模塊，共組成480 kW儲能變流器；電池倉由16個電池簇組成，每個電池簇由8個電池插箱和1個高壓箱組成，總配置容量1.1 MWh。
5.2 系統(tǒng)接入方式
本項目儲能系統(tǒng)通過一路出線接入0.4 kV電壓母線，系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖7所示。
圖7 系統(tǒng)整體架構(gòu)
5.3 儲能單元拓撲
雙級拓撲模塊化PCS，16個30 kW模塊分為兩個機柜，每個機柜8個模塊，共組成480 kW儲能變流器，可以實現(xiàn)電池簇單簇管理和交流并聯(lián)，避免電池簇直流側(cè)環(huán)流引起的風險，同時提升系統(tǒng)容量發(fā)揮。儲能系統(tǒng)配置就地監(jiān)控系統(tǒng)，負責對整個儲能系統(tǒng)進行能量管理和監(jiān)測控制，并負責與廠區(qū)微網(wǎng)管理系統(tǒng)通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和能量管理。
5.4 運行情況簡述
本項目自2021年6月28日投運以來，執(zhí)行削峰填谷策略，每日一充一放，充放電深度100%DOD，運行穩(wěn)定。運行期間按照GB/T 36548—2018《電化學儲能系統(tǒng)接入電網(wǎng)測試規(guī)范》對其進行性能測試，測試結(jié)果表明，系統(tǒng)交流側(cè)平均充電電量1137.41 kWh，平均放電電量957.87 kWh，綜合運行效率為84.2%。
6 結(jié)論與建議
通過上文分析，鈉離子電池應用于儲能電站在技術上和經(jīng)濟上是可行的，電池的購置成本和循環(huán)次數(shù)是影響鈉離子電池儲能系統(tǒng)度電成本的主要因素。因此，將鈉離子電池應用于儲能電站時，結(jié)合鈉離子電池的性能特點，提出以下幾點建議：
（1）系統(tǒng)集成設計方面，在鈉離子電池未達到產(chǎn)業(yè)化之前，建議采用組串式多變流器并聯(lián)集成的系統(tǒng)方案，為鈉離子電池設計獨立的儲能單元，再將多個獨立的儲能單元集成在一起形成儲能系統(tǒng)，最大化地發(fā)揮鈉離子電池的能力。
（2）充放電管理方面，建議一方面利用鈉離子電池倍率性能優(yōu)秀的特點，發(fā)揮其在不同應用場景的優(yōu)勢；另一方面根據(jù)鈉離子電池的實際情況開發(fā)更為合適的電池管理系統(tǒng)，研究針對性、精細化的控制策略。
（3）完善頂層設計，推動鈉離子電池儲能政策、法規(guī)、準則與行業(yè)深度融合，開展鈉離子電池儲能安全性、場景適應性、經(jīng)濟性等綜合評價研究，推動鈉離子電池儲能大規(guī)模示范項目的建設，加快鈉離子電池規(guī)?；瘧眠M程。
