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超威集团如何撬动万亿储能市场?

中关村储能产业技术联盟数据显示,到2050年,我国可再生能源发电比重将达到85%以上。届时,风电装机量将达到24亿千瓦,占全国总装机量的33.8%;太阳能发电将达到27亿千瓦,占总装机量的38%。

可再生能源的大规模应用,也将为储能带来广阔的市场。中国能源研究会储能专业委员会主任陈海生曾预计,2050年我国储能市场规模将达到2万亿元。如何在未来的30年中抓住机遇赢得竞争,有远见的企业早早就开始了谋划布局。

2019年4月17日,超威集团与美国GE公司合资成立的浙江安力能源有限公司(以下简称安力能源)投入建设近两年的钠镍电池项目一期正式投产。该项目投产,也标志着我国首个钠镍电池项目正式量产。据了解,该项目计划总投资6.59亿元,规划总产能500MWh,一期产能50MWh。

钠镍电池是何方神圣?

钠镍电池是钠-氯化镍电池的简称,是在陶瓷管中加入镍和氯化钠颗粒,在260-300摄氏度的高温下,进行充放电,正极材料转化为氯化镍和钠,从而存储或释放能量的一种电池产品。

钠镍电池与常见的锂离子电池、铅酸蓄电池有哪些不同?中科院上海硅酸盐研究所研究员温兆银表示,钠镍电池的正极材料是固态的氯化钠和镍颗粒,隔膜是陶瓷管,电解液是四氯铝酸钠,这些物质都很常见,所以成本很低。

其次,在没发生化学反应时,不会产生单体钠;电池内部没有任何酸或其他有机溶剂,因此钠镍电池无毒无害,不会对环境产生任何危害。

最重要的是,反应过程中,电池内部单体钠不会与空气接触,不存在燃烧爆炸风险;即使在反应过程中,陶瓷管不慎破裂,单体钠也会先和熔融状态下的四氯铝酸钠结合,形成氯化钠,避免单体钠与空气接触。因此,这款电池的安全性极高。

安力能源常务副总经理张洪涛表示,通常情况下,相对安全的电池能量密度就会相对较低,但这款钠镍电池的体积能量密度可以达到400Wh/L,接近三元锂电;重量能量密度可以达到160Wh/kg,成组后的重量能量密度可以达到110-120Wh/kg,与磷酸铁锂材料的水平相近。对于目前大规模储能上应用的磷酸铁锂电池,钠镍电池可以说是一种很好的替代产品。

在循环寿命方面,钠镍电池也是为储能而生的。张洪涛介绍,安力能源这款钠镍电池的设计寿命为15年-25年,在DOD 90%的情况下可以循环5000次,在80%的情况下达到7500次,在70-80%可以实现万次以上的循环。

同时,这款电池的温度适应性极广。张洪涛解释道,因为电池运行的温度为260-300摄氏度,因此无论是常年零下几十摄氏度的极地地区,还是零上三四十摄氏度的热带地区,对电池来说都不敏感。结合电池超长的循环寿命,因此实际运行维护成本将非常低。

钠镍电池如何花落超威?

如此颠覆性的产品,为何会花落超威呢?这还要从钠镍电池的诞生说起。

上世纪八十年代,钠镍电池诞生于南非的实验室中;十年后,英国和德国分别有企业开始尝试推进钠镍电池的产业化。此后这两家公司分别被瑞士企业和美国GE公司收购。美国GE公司收购英国的钠盐电池企业后,投入大量资金,在2012年实现了钠镍电池的商业化应用。

此后,在电力辅助设施,数据中心、电力基站等领域,都能看到钠镍电池的身影。据不完全统计,全球有包括美国、德国、韩国、南非、日本等在内的25个国家和地区约80MWh储能项目安装使用了钠镍电池,目前运行情况均良好。

位于南非的钠镍电池储能项目目前已经运行5年多的时间,据项目负责人布兰登·哈库斯介绍说,该项目钠镍电池目前的能量保持率仍在99.7%左右。他认为当初选择钠镍电池非常正确。另据了解,位于日本等地的钠镍电池项目目前运行状况也非常好。

回到超威集团。成立于1998年的超威集团,长期专注于电动自行车动力电池的研发与生产。面对全球能源结构调整与国家绿色能源发展的大潮,超威集团于2015年开始全面启动产业转型升级,开启了以两条战略路径为主线、国际化为视野、七大板块为支撑,科技创新为核心的转型之路,依托在铅酸蓄电池和锂离子电池领域多年积累的优势和经验,超威集团不断在海外寻求新的项目,创造新的业务增长点,基于良好的产品性能和商业运行数据,钠镍电池被超威集团收入囊中不足为奇。

但据一位了解超威与GE合作过程的人士介绍,其实美国GE公司最先沟通的合作对象,并非超威集团,但由于那家企业对钠镍电池的认识不够深入,有些犹豫不决。此时超威集团凭借对钠镍电池的深入理解和在储能领域的战略布局,打动了GE公司,最终双方达成合作。

机会总是留给有准备的人。对企业战略布局的前瞻性规划,让超威集团依靠自身实力成了国内第一家成功引入钠镍电池的企业。

安力能源钠镍电池的产业化之路

布局一种全新的储能电池产品,超威集团成为国内第一个吃螃蟹的人。提到这个“第一”,安力能源质量、技术总监石再军既兴奋又紧张。

兴奋的是自己参与的项目,又让超威创造了一个行业第一;紧张的是没有经验,全新的技术全无参考,即使引进美国GE技术,顺利国产化仍然是安力能源技术团队面临的重要问题。同时,客户是不是能够认可,这也不是一朝一夕的事情。

开弓没有回头箭。在超威集团与美国GE公司签约的第二天,石再军就和技术团队的其他成员踏上了美国的培训之路。在此后的27个月里,安力能源技术团队在张洪涛、石再军等人的带领下,与美国GE公司的团队密切配合,不断突破,逐步完善钠镍电池的国产化之路。

石再军表示,经过两年多的研发,目前钠镍电池的大部分材料、零部件等都已实现了国产化,但仍有部分材料依赖进口。张洪涛也表示,安力能源为了实现钠镍电池材料和零部件的全面国产化,投资超2000万元建立了一座功能齐全的实验室,目的就是要进行相关材料和零部件的国产化开发,不断降低成本,确保电池一致性。

据张洪涛介绍,目前安力能源钠镍电池生产设备大部分实现了国产替代,生产设备的自动化程度已经达到90%以上,整个产线可以实现对生产数据的可追溯,通过对生产过程中各类数据的分析,确保产品的一致性。

尽管有南非、日本等地应用成果的背书,但安力能源的钠镍电池在投产前,仍然进行了大量测试,尤其是安全测试。据张洪涛介绍,在短路、冲击、过充过放、燃烧、跌落、针刺、海水浸泡等一系列测试中,安力能源钠镍电池均未发生过起火爆炸情况,即使整包电池从10米高空跌落,或者将电池放在明火中烧2-3个小时,该电池仍然不会起火爆炸。

同时,为了方便电池的日常维护和维修,安力能源的钠镍电池全部采用模块化设计,前期可以以10千瓦为一个单元,后期将以兆瓦为单元进行组装。

当然,钠镍电池产业化之路上最重要的一条,还是成本,除了在材料、零部件等的研发上继续投入,实现国产化替代,降低原材料成本外,张洪涛也希望能够通过规模化生产来降低生产成本,“当然这也是建立在客户认可的基础上,通过客户的订单,来实现产品价格的整体下降。”但他也同时强调:“与客户合作的模式不拘一格,任何形式的创新我们都欢迎,安力能源希望做的,是与客户企业实现共赢。”

超威集团董事长周明明也表示,自2017年1月超威集团与美国GE公司签署合作协议后,安力能源钠镍电池项目组的工作人员经历了27个月的筹备和建设,实现了钠镍电池项目的正式扬帆起航。

“超威与GE强强联合,共同打造的安力能源项目,一定能够全面达成合作共赢”,他表示,超威集团正是在将传统优势转化成领先优势、将技术优势转化成产品优势、将产品优势转化为市场优势的过程中,通过探索和积累,精准发力、重点突破,不断实现一个又一个突破。

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