根據(jù)潤澤基金研究預(yù)測，2025年儲能市場新增裝機量預(yù)計將超300GWh。鈉離子電池成本下降空間大，使其有望顯著改善儲能的收益率，并在儲能領(lǐng)域快速滲透。
在2025年，樂觀情況下，鈉電池在儲能領(lǐng)域的滲透率有望提升至6%/13%，在兩輪電動車領(lǐng)域滲透率有望提升至20%/40%，預(yù)計全球鈉電池總需求量有望超過30/70GWh。
鈉離子電池的理論成本更低，工作溫度更寬，性能與儲能環(huán)境更為匹配。其能在-20℃下容量保持率大于88%，這意味著相較于鋰離子電池，鈉離子電池能有效解決高寒地區(qū)儲能電站效率低下的問題。
結(jié)合我國風電分布情況來看，我國風電項目主要發(fā)電分布在東北、華北、西北、東部沿海各省及云南等地，而這些地區(qū)冬季最低溫度多在-20℃以下，相關(guān)儲能系統(tǒng)搭載鈉離子電池也許更加適配當?shù)刈匀画h(huán)境。
鈉離子電池工作原理
鈉離子電池是一種類似鋰離子電池的搖椅式二次電池。主要包括正極、負極、電解液、隔膜、集流體五個部分，技術(shù)的重難點集中于正極、負極材料。
其工作原理為鈉離子在正極、負極材料中的嵌入脫嵌，以實現(xiàn)能量的充入與釋放。電池充電時，鈉離子透過隔膜從正極向負極遷移，正極中的部分鈉離子脫嵌進入電解液，電解液中的部分鈉離子嵌入石墨或硬碳材料的晶格間隙中。放電時相反，負極鈉離子脫嵌，正極鈉離子嵌入，鈉離子從負極向正極遷移。
?鈉離子電池的儲能優(yōu)勢
鈉離子電池用于儲能，具備以下優(yōu)勢：
（1）高低溫性能優(yōu)異，可在大溫度范圍內(nèi)工作，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。
（2）大功率工作。儲能設(shè)備需要滿足間歇的大規(guī)模儲能，同時要具備大功率輸出的特點。
（3）綠色環(huán)保可持續(xù)。鈉電正負極集流體采用鋁箔，電池的結(jié)構(gòu)和組分更簡單，也更易于回收再利用。
鈉電池儲能應(yīng)用
各應(yīng)用場景對電池技術(shù)參數(shù)要求側(cè)重點不同：?
儲能應(yīng)用側(cè)重于循環(huán)壽命與可靠性，由于空間相對較大，運行工況簡單， 所以能量密度要求較低。其中大儲對循環(huán)壽命以及可靠性要求較高，大儲使用?LCOE（平準化度電成本）評判成本高低，鈉離子電池雖成本低，但循環(huán)性能低，并沒有優(yōu)勢。
戶儲、 UPS、基站儲能對這兩個指標要求相對較低，側(cè)重購置成本，循環(huán)壽命要求相對較低；
鈉電在戶儲應(yīng)用
戶儲對循環(huán)壽命以及性能要求較低，系統(tǒng)容量不大，安全性管控較易。To C 屬性的戶儲容量為~100kWh 級別，容量較小，對電池的循環(huán)壽命要求較低，一般要求為 6000 次左右，鈉離子在產(chǎn)業(yè)化初期已經(jīng)接近此要求。
全球首臺鈉離子太陽能發(fā)電機
同時戶儲電芯數(shù)量較少，往往只有20~40 只電芯，容量為 100Ah 左右，整體系統(tǒng)電量僅相當 于 1/10 臺 BEV，一致性和安全性管控較易。
ATL48V/6.5kWh 戶儲電柜
在戶儲領(lǐng)域，電池性能、循環(huán)壽命要求較低，購置成本是核心評判指標。鈉離子電池循環(huán)壽命能做到 4000-5000 次，在戶儲領(lǐng)域由于不一定滿充滿放，對電池循環(huán)壽命損傷較低，而且質(zhì)保年限通常為 10 年，按每天充放電一次來算， 鈉離子電池能夠滿足此領(lǐng)域的要求。
同時戶儲產(chǎn)品體積較小，鈉離子電池體積能量密度較低的問題不會對成本和占地面積造成太大的影響。而戶儲用戶更關(guān)心成本，所以鈉離子電池購置成本就是核心評判指標。隨著鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化 的進行，有望在此應(yīng)用場景對磷酸鐵鋰電池實現(xiàn)快速替代。
鈉電池在大儲應(yīng)用
大儲對循環(huán)壽命和性能要求高，系統(tǒng)容量大，安全性和一致性管控難。To B 屬性的大儲單個 EPC 容量大，為 MWh 級別，對電池的循環(huán)壽命和可靠性要求高，目前系統(tǒng)規(guī)劃應(yīng)用年限為 20 年，對應(yīng)電池的循環(huán)壽命要求在 10000 次以 上，磷酸鐵鋰體系電芯通過補鋰、正極改善等技術(shù)可以達到此水平。
然而鈉離子電池電芯循環(huán)壽命在 4000-5000 次，遠低于磷酸鐵鋰電池，在大儲使用場景中往往需要進行多次替換；同時大儲系統(tǒng)電芯數(shù)量多，往往有 3000~4000 只電 芯，且容量較大，為 280Ah+，一旦發(fā)生安全事故，整體損失較大，所以一致性和安全性管控較難。
海辰新能源3.58MWh?工商業(yè)儲能集裝箱
鈉電池在基站、UPS?領(lǐng)域
基站電池和 UPS 都是作為備用電源來使用，對循環(huán)壽命的要求較低，而對抗浮充性能、電量衰減率和日歷壽命要求較高。備用電源設(shè)備往往采用電網(wǎng)供電， 只有當停電發(fā)生的時候才進行工作，由于看重成本，以前往往采用梯次利用的磷酸鐵鋰電池作為備用電源。
隨著性能要求提升，寧德時代在 5G 基站領(lǐng)域推出了 100Ah 的電芯。在 UPS 場景中，電壓范圍變化較大，寧德時代推出了 20Ah 的圓柱電池來適配不同的電壓范圍。
鈉離子電池循環(huán)壽命較長，有望滿足此場景應(yīng)用，因此類似于戶儲的應(yīng)用邏輯，當規(guī)?；当具M行之后，有望在此領(lǐng)域快速進行替代。
鈉電池應(yīng)用案例
產(chǎn)品案例一：鈉離子電池家用儲能系統(tǒng)
2022年1月，全球首款鈉離子電池家用儲能系統(tǒng)正式亮相國際著名消費技術(shù)展覽——拉斯維加斯CES展。該產(chǎn)品由BLUETTI公司設(shè)計，其搭載的鈉離子電池由京津冀國家技術(shù)創(chuàng)新中心培育的高科技企業(yè)中科海鈉完全自主研發(fā)。
此次BLUETTI鉑陸帝推出的儲能產(chǎn)品NA300，專為家庭供電而設(shè)計，基礎(chǔ)款為3度電3千瓦的配置，依照家庭使用的需求，可加配4.8度電的鈉離子電池包，組成7.8度電3千瓦的增配款，或12.6度電的高配款，最高可組成25.2度電6千瓦的光伏儲能系統(tǒng)，基本滿足中產(chǎn)階級家庭每天的電力需求。
工程案例二：中科海鈉主導(dǎo)的首個鈉離子電池儲能電站項目
2019年3月29日，由中科海鈉科技有限責任公司生產(chǎn)、中國科學院物理研究所胡勇勝帶隊研發(fā)的鈉離子電池儲能電站項目，在江蘇常州長三角物理研究中心成功投運。該儲能電站項目創(chuàng)新采用了30kW/100kWh的鈉離子電池，這是世界上首次將鈉離子電池應(yīng)用于儲能電站。
工程案例三：三峽烏蘭察布鈉離子電池儲能系統(tǒng)
2021年11月12日下午，全球首臺100kWh鈉離子電池數(shù)字儲能系統(tǒng)樣機順利通電，該樣機也是烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲”技術(shù)研發(fā)試驗基地新型儲能驗證平臺首個完成通電測試的試制儲能集裝箱。
工程案例四：長江航道航標首次使用鈉離子電池。
2021年9月，長江蕪湖大橋水道大橋上左右通航浮使用了一種新型航標供電電池——鈉離子電池，該電池在長江航道航標上使用尚屬首次。
圖片來源：長江航道
工程案例五：悉尼水務(wù)公司邦迪污水泵站
在2018年，Bondi 的可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的調(diào)試工作已經(jīng)完成，該系統(tǒng)包括6千瓦的太陽能電池板、一個臨時鋰離子電池組和一個能源管理系統(tǒng)，以最大限度地提高能源效率。
該裝置是耗資1060萬美元的智能鈉存儲系統(tǒng)項目的一部分，該項目主要由澳大利亞可再生能源局（ARENA）資助，旨在開發(fā)和演示可再生能源存儲應(yīng)用中的鈉離子電池。
工程案例六：
FZSoNick使用Na-NiCl2系統(tǒng)為電信、公共交通和遠程站點應(yīng)用提供備用電源。目前，F(xiàn)ZSoNick已部署了大約100兆瓦時的儲能容量和大約2毫安時的備用存儲容量，其中大部分集中在電信備份方面。他們已經(jīng)部署了超過14兆瓦時的額外存儲，用于“儲能系統(tǒng)”，以實現(xiàn)可再生能源集成、微電網(wǎng)應(yīng)用和電網(wǎng)服務(wù)（如電網(wǎng)平衡、電壓調(diào)節(jié)）。
參考資料：澤潤基金、Carbontech、36氪、光大證券、中科海鈉、網(wǎng)絡(luò)等
原文始發(fā)于微信公眾號（艾邦儲能與充電）：鈉離子電池儲能應(yīng)用及案例