可再生能源的大規(guī)模應用，也將為儲能帶來廣闊的市場。中國能源研究會儲能專業(yè)委員會主任陳海生曾預計，2050年我國儲能市場規(guī)模將達到2萬億元。如何在未來的30年中抓住機遇贏得競爭，有遠見的企業(yè)早早就開始了謀劃布局。
2019年4月17日，超威集團與美國GE公司合資成立的浙江安力能源有限公司(以下簡稱安力能源)投入建設近兩年的鈉鎳電池項目一期正式投產(chǎn)。該項目投產(chǎn)，也標志著我國首個鈉鎳電池項目正式量產(chǎn)。據(jù)了解，該項目計劃總投資6.59億元，規(guī)劃總產(chǎn)能500MWh，一期產(chǎn)能50MWh。
鈉鎳電池是何方神圣?
鈉鎳電池是鈉-氯化鎳電池的簡稱，是在陶瓷管中加入鎳和氯化鈉顆粒，在260-300攝氏度的高溫下，進行充放電，正極材料轉(zhuǎn)化為氯化鎳和鈉，從而存儲或釋放能量的一種電池產(chǎn)品。
鈉鎳電池與常見的鋰離子電池、鉛酸蓄電池有哪些不同?中科院上海硅酸鹽研究所研究員溫兆銀表示，鈉鎳電池的正極材料是固態(tài)的氯化鈉和鎳顆粒，隔膜是陶瓷管，電解液是四氯鋁酸鈉，這些物質(zhì)都很常見，所以成本很低。
其次，在沒發(fā)生化學反應時，不會產(chǎn)生單體鈉;電池內(nèi)部沒有任何酸或其他有機溶劑，因此鈉鎳電池無毒無害，不會對環(huán)境產(chǎn)生任何危害。
最重要的是，反應過程中，電池內(nèi)部單體鈉不會與空氣接觸，不存在燃燒爆炸風險;即使在反應過程中，陶瓷管不慎破裂，單體鈉也會先和熔融狀態(tài)下的四氯鋁酸鈉結(jié)合，形成氯化鈉，避免單體鈉與空氣接觸。因此，這款電池的安全性極高。
安力能源常務副總經(jīng)理張洪濤表示，通常情況下，相對安全的電池能量密度就會相對較低，但這款鈉鎳電池的體積能量密度可以達到400Wh/L，接近三元鋰電;重量能量密度可以達到160Wh/kg，成組后的重量能量密度可以達到110-120Wh/kg，與磷酸鐵鋰材料的水平相近。對于目前大規(guī)模儲能上應用的磷酸鐵鋰電池，鈉鎳電池可以說是一種很好的替代產(chǎn)品。
在循環(huán)壽命方面，鈉鎳電池也是為儲能而生的。張洪濤介紹，安力能源這款鈉鎳電池的設計壽命為15年-25年，在DOD 90%的情況下可以循環(huán)5000次，在80%的情況下達到7500次，在70-80%可以實現(xiàn)萬次以上的循環(huán)。
同時，這款電池的溫度適應性極廣。張洪濤解釋道，因為電池運行的溫度為260-300攝氏度，因此無論是常年零下幾十攝氏度的極地地區(qū)，還是零上三四十攝氏度的熱帶地區(qū)，對電池來說都不敏感。結(jié)合電池超長的循環(huán)壽命，因此實際運行維護成本將非常低。
鈉鎳電池如何花落超威?
如此顛覆性的產(chǎn)品，為何會花落超威呢?這還要從鈉鎳電池的誕生說起。
上世紀八十年代，鈉鎳電池誕生于南非的實驗室中;十年后，英國和德國分別有企業(yè)開始嘗試推進鈉鎳電池的產(chǎn)業(yè)化。此后這兩家公司分別被瑞士企業(yè)和美國GE公司收購。美國GE公司收購英國的鈉鹽電池企業(yè)后，投入大量資金，在2012年實現(xiàn)了鈉鎳電池的商業(yè)化應用。
此后，在電力輔助設施，數(shù)據(jù)中心、電力基站等領域，都能看到鈉鎳電池的身影。據(jù)不完全統(tǒng)計，全球有包括美國、德國、韓國、南非、日本等在內(nèi)的25個國家和地區(qū)約80MWh儲能項目安裝使用了鈉鎳電池，目前運行情況均良好。
位于南非的鈉鎳電池儲能項目目前已經(jīng)運行5年多的時間，據(jù)項目負責人布蘭登·哈庫斯介紹說，該項目鈉鎳電池目前的能量保持率仍在99.7%左右。他認為當初選擇鈉鎳電池非常正確。另據(jù)了解，位于日本等地的鈉鎳電池項目目前運行狀況也非常好。
回到超威集團。成立于1998年的超威集團，長期專注于電動自行車動力電池的研發(fā)與生產(chǎn)。面對全球能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與國家綠色能源發(fā)展的大潮，超威集團于2015年開始全面啟動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，開啟了以兩條戰(zhàn)略路徑為主線、國際化為視野、七大板塊為支撐，科技創(chuàng)新為核心的轉(zhuǎn)型之路，依托在鉛酸蓄電池和鋰離子電池領域多年積累的優(yōu)勢和經(jīng)驗，超威集團不斷在海外尋求新的項目，創(chuàng)造新的業(yè)務增長點，基于良好的產(chǎn)品性能和商業(yè)運行數(shù)據(jù)，鈉鎳電池被超威集團收入囊中不足為奇。
但據(jù)一位了解超威與GE合作過程的人士介紹，其實美國GE公司最先溝通的合作對象，并非超威集團，但由于那家企業(yè)對鈉鎳電池的認識不夠深入，有些猶豫不決。此時超威集團憑借對鈉鎳電池的深入理解和在儲能領域的戰(zhàn)略布局，打動了GE公司，最終雙方達成合作。
機會總是留給有準備的人。對企業(yè)戰(zhàn)略布局的前瞻性規(guī)劃，讓超威集團依靠自身實力成了國內(nèi)第一家成功引入鈉鎳電池的企業(yè)。
安力能源鈉鎳電池的產(chǎn)業(yè)化之路
布局一種全新的儲能電池產(chǎn)品，超威集團成為國內(nèi)第一個吃螃蟹的人。提到這個“第一”，安力能源質(zhì)量、技術(shù)總監(jiān)石再軍既興奮又緊張。
興奮的是自己參與的項目，又讓超威創(chuàng)造了一個行業(yè)第一;緊張的是沒有經(jīng)驗，全新的技術(shù)全無參考，即使引進美國GE技術(shù)，順利國產(chǎn)化仍然是安力能源技術(shù)團隊面臨的重要問題。同時，客戶是不是能夠認可，這也不是一朝一夕的事情。
開弓沒有回頭箭。在超威集團與美國GE公司簽約的第二天，石再軍就和技術(shù)團隊的其他成員踏上了美國的培訓之路。在此后的27個月里，安力能源技術(shù)團隊在張洪濤、石再軍等人的帶領下，與美國GE公司的團隊密切配合，不斷突破，逐步完善鈉鎳電池的國產(chǎn)化之路。
石再軍表示，經(jīng)過兩年多的研發(fā)，目前鈉鎳電池的大部分材料、零部件等都已實現(xiàn)了國產(chǎn)化，但仍有部分材料依賴進口。張洪濤也表示，安力能源為了實現(xiàn)鈉鎳電池材料和零部件的全面國產(chǎn)化，投資超2000萬元建立了一座功能齊全的實驗室，目的就是要進行相關(guān)材料和零部件的國產(chǎn)化開發(fā)，不斷降低成本，確保電池一致性。
據(jù)張洪濤介紹，目前安力能源鈉鎳電池生產(chǎn)設備大部分實現(xiàn)了國產(chǎn)替代，生產(chǎn)設備的自動化程度已經(jīng)達到90%以上，整個產(chǎn)線可以實現(xiàn)對生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可追溯，通過對生產(chǎn)過程中各類數(shù)據(jù)的分析，確保產(chǎn)品的一致性。
盡管有南非、日本等地應用成果的背書，但安力能源的鈉鎳電池在投產(chǎn)前，仍然進行了大量測試，尤其是安全測試。據(jù)張洪濤介紹，在短路、沖擊、過充過放、燃燒、跌落、針刺、海水浸泡等一系列測試中，安力能源鈉鎳電池均未發(fā)生過起火爆炸情況，即使整包電池從10米高空跌落，或者將電池放在明火中燒2-3個小時，該電池仍然不會起火爆炸。
同時，為了方便電池的日常維護和維修，安力能源的鈉鎳電池全部采用模塊化設計，前期可以以10千瓦為一個單元，后期將以兆瓦為單元進行組裝。
當然，鈉鎳電池產(chǎn)業(yè)化之路上最重要的一條，還是成本，除了在材料、零部件等的研發(fā)上繼續(xù)投入，實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，降低原材料成本外，張洪濤也希望能夠通過規(guī)?；a(chǎn)來降低生產(chǎn)成本，“當然這也是建立在客戶認可的基礎上，通過客戶的訂單，來實現(xiàn)產(chǎn)品價格的整體下降。”但他也同時強調(diào)：“與客戶合作的模式不拘一格，任何形式的創(chuàng)新我們都歡迎，安力能源希望做的，是與客戶企業(yè)實現(xiàn)共贏。”
超威集團董事長周明明也表示，自2017年1月超威集團與美國GE公司簽署合作協(xié)議后，安力能源鈉鎳電池項目組的工作人員經(jīng)歷了27個月的籌備和建設，實現(xiàn)了鈉鎳電池項目的正式揚帆起航。
“超威與GE強強聯(lián)合，共同打造的安力能源項目，一定能夠全面達成合作共贏”，他表示，超威集團正是在將傳統(tǒng)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化成領先優(yōu)勢、將技術(shù)優(yōu)勢轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品優(yōu)勢、將產(chǎn)品優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為市場優(yōu)勢的過程中，通過探索和積累，精準發(fā)力、重點突破，不斷實現(xiàn)一個又一個突破。
