钠硫电池储在风电和智能电网中的应用

最近，上海科学家成功组装起了一套聪明的电能“蓄水池”，它能像水库蓄洪一样，将过多、过猛的电流储存起来，当电网需要的时候，再平稳地释放出来。去年10月14日，中科院上海硅酸盐研究所与上海电力公司宣布：经过多年攻关，他们成功完成了大容量城网储能钠硫电池的中试研发，并建成了一条2兆瓦的中试生产示范线和一套10千瓦的储能系统示范装置。对城市电网而言，钠硫电池堪称一颗有效的“定心丸”。钠硫储能电池具有容量大、体积小、能量储存和转换效率高、寿命长、不受地域限制等优点，非常适合电力储能。

经综合分析，钠硫储能电池是目前最经济实用的储能方法之一，是目前大容量储能电池中的佼佼者。抽水蓄能，需要特殊场地;金属-空气电池，充电困难;锂电池，成本过高;铅酸电池，寿命太短，谁都比不上钠硫电池可靠。据预测，我国计划到2020年全面建成统一的“坚强智能电网”，其技术和装备要全面达到国际先进水平，届时国家电网的清洁能源装机比例达到35%。以上海为例，到2010年，电网最大峰谷差将达13000兆瓦，光伏电池产业规模将达到1500兆瓦，按20%的容量配置储能计，大规模储能装置的市场需求至少有560兆瓦。钠硫电池，是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。在一定的工作度下，钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应，形成能量的释放和储存。钠硫电池--钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的，至今才40年左右的历史。

电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。钠硫电池具有许多特色之处：一个是比能量(即电池单位质量或单位体积所具有的有效电能量)高。其理论比能量为760Wh/Kg，实际已大于 100Wh/Kg，是铅酸电池的3-4倍;如日本东京电力公司(TEPCO)和NGK公司合作开发钠硫电池作为储能电池，其应用目标瞄准电站负荷调平(即起削峰平谷作用，将夜晚多余的电存储在电池里，到白天用电高峰时再从电池中释放出来)、UPS应急电源及瞬间补偿电源等，并于2002年开始进入商品化实施阶段，已建成世界上最大规模(8MW)的储能钠硫电池装置，截止2005年10月统计，年产钠硫电池电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。

钠与硫就会通过化学反应，将电能储存起来，当电网需要更多电能时，它又会将化学能转化成电能，释放出去，钠硫电池的“蓄洪”性能非常优异，即使输入的电流突然超过额定功率5-10倍，它也能泰然承受，再以稳定的功率释放到电网中——这对于大型城市电网的平稳运行尤其有用。太阳能、风能等新能源虽然洁净，但发电功率很不稳定。这会给整个电网带来不期而至的“洪峰”。储能电站会将这些“绿电”先照单全收，再根据电网需求输出。其实，钠硫电池储能电站更大的作用在于为整个电网“削峰填谷”。

众所周知，电网必须按照满足最大用电负荷来修建。2008年，上海最高用电负荷持续小时数只有104.5小时，而为满足这短暂的高峰负荷，却需要投资200亿元。1千瓦功率的储能电池可节省电网投资 1.3万元，通过“削峰填谷”，可使每吨标准煤所发的电多利用100度，可带来经济效益480元。预计到2015年，上海电网峰谷差可达16000兆瓦，即使只将20%的“谷电”存储起来，用于高峰时段，其经济效益就超过70亿元——而建设储能电站的投资，仅需20亿元左右。目前，他们已建成2兆瓦中试生产线，每月可生产钠硫电池200-250个。“下一步，我们将联合更多企业力量，探索更大规模生产的工艺。”上硅所所地合作处处长夏天然告诉记者，仅上海一地可预见的市场规模就可达400亿元。

钠硫电池通过两届世界博览会展出和国家领导人相继参观以及其对低“碳”、节能减排、智能电网、新能源等领域的作用，其固有的性能和应用价值得以显现，重视程度将会有极大的提升。 钠硫电池最终是要实现产业化才能充分体现其自身价值，我们近期正在有选择的制定更适合钠硫电池产业化、符合市场需求的合理可行的规格定型型号，针对性的开发生产设备和产品，加快产业化步伐。可以说在未来几年内中国的钠硫电池商业化运行值得期待。