鉅大LARGE | 點擊量：955次 | 2021年09月27日
鈉硫電池的重大能源意義
鈉硫電池作為電化學能源家族中的新成員，它的出現(xiàn)一方面彌補了因能源不足而引發(fā)的危機，另一方面，由于它不排放任何有害物質(zhì)，使用或報廢后也不會對環(huán)境造成二次污染，是一種真正意義上的環(huán)保型新能源。
鈉硫電池用于儲能具有獨到的優(yōu)勢,重要體現(xiàn)在原材料儲量大、能量和功率密度大、充放電效率高、不受場地限制、維護方便等特點。鈉硫電池在國外已經(jīng)成功的用于削峰填谷、應(yīng)急電源、風力發(fā)電等可再生能源的穩(wěn)定輸出以及提高電力質(zhì)量等方面。涉及工業(yè)、商業(yè)、交通、電力等多個行業(yè)，是各種先進二次電池中最具有潛力的一種儲能電池。而在我國，鈉硫電池的開發(fā)和應(yīng)用則基本上處于空白狀態(tài)。重要優(yōu)點鈉硫電池可以通過削峰填谷的方式解決日益突出的供電緊張現(xiàn)象;可以節(jié)省現(xiàn)有發(fā)電能源近乎50%。
在未來的15年中，我國電力需求的年上升率預(yù)計達到每年5.8~7.2%，2005年電力消耗為2469TWh，到2010年預(yù)計達到3000TWh，2020年則將達到5000TWh。與此同時，電力消耗的晝夜峰谷差也在日益擴大，以上海市為例，2006年的最高用電負荷近2000萬千瓦，峰谷差高達40%。在低谷電力平衡時，上海電網(wǎng)內(nèi)的大型火電機組低谷出力大多要減至最低，小型機組更是要視情況而日開夜停，為此要付出巨大的代價。要解決這種電力使用嚴重不對稱而造成的電力緊張現(xiàn)象，利用鈉硫電池儲能是最有效的途徑，它在用電需求小于發(fā)電量時將多余的電能儲存起來，在要大于供給時補充電能。而且利用分布式的儲能系統(tǒng)可以在關(guān)鍵時刻輔助供電或者傳輸電能，將對供電負荷需求從峰值時刻轉(zhuǎn)移到負荷低谷時刻或者在強制停電、供電中斷的情況下供應(yīng)電能。根據(jù)美國相關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計，假如通過儲能手段進行削峰填谷，那么每年可以節(jié)省全球用于發(fā)電的能源近50%;也就是說鈉硫儲能電站相當于一個巨大的節(jié)能器，能夠使得現(xiàn)有發(fā)電站的資源消耗量減少一半，相應(yīng)地這些有限的不可再生資源的使用年限可以新增一倍。這無論有關(guān)會還是府而言，都是一項具有重要意義的能源工程。
鈉硫電池作為一種先進的儲能電池，可以從根本上解決風能太陽能輸出電力不穩(wěn)定的問題;是風能產(chǎn)業(yè)推廣的重要配套產(chǎn)品。大力發(fā)展可再生能源是全球未來電力生產(chǎn)的大方向。目前，我國的可再生能源僅占電力生產(chǎn)總量的0.25%，但到2010年預(yù)計將達到8.63%，2020年則將上升到15%~20%。風力發(fā)電和太陽能發(fā)電是近幾年發(fā)展和上升最快的兩種可再生能源，全球風電裝機容量已達25000MW以上;太陽能發(fā)電總量已達9100MW。我國近幾年風力發(fā)電和太陽能發(fā)電都上升很快，且發(fā)展?jié)摿薮?。由于可再生能源的電力輸出隨著風、光照等資源的強度同步變化和波動，因此無法直接向電網(wǎng)輸出或向用戶出售，要經(jīng)過穩(wěn)定后方可和電網(wǎng)安全對接輸出。而且，隨著會的發(fā)展，有關(guān)用電質(zhì)量的要求日益提高，這也使得儲能電池質(zhì)量的高低直接決定了風能太陽能等可再生能源的應(yīng)用前景。鈉硫電池的長壽命和快速充電等特性使得它成為與風能太陽能等發(fā)電方式配套的一種最理想的儲能電池。
因此，隨著風能太陽能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，鈉硫電池產(chǎn)業(yè)必將迎來一個嶄新的發(fā)展機遇。鈉硫電池的諸多遠勝于傳統(tǒng)電池的優(yōu)點使其完全可以取代傳統(tǒng)電池而成為、等的儲能電源，有關(guān)有著重要的意義。鈉硫電池具有能量密度大、充電速度快、使用壽命長等特點，因此它便可以在、軍艦等領(lǐng)域取代現(xiàn)有的鋰離子電池和鉛酸電池，大大提高續(xù)航里程、降低維護成本。以U32為例：該艦現(xiàn)行配置動力鋰離子電池為2000千瓦時鉛酸電池，重量約為160噸，由5萬小塊電池組成，且潛行時間短。驚人的電池重量占據(jù)著艇內(nèi)的有限空間，自身負荷增大，不但影響速度、下潛時間，也局限了戰(zhàn)備、供給物質(zhì)的容量。高性能的鈉硫動力鋰離子電池在同等電容量的情況下，重量最多只有25噸，體積也只有它的1/5～1/6。Na/S電池的使用將大大減輕艇的自身載重量，提高體速度和機動性，同時節(jié)省出大量的空間，保證艇員的生活供給物品、、彈藥的儲存，大大提高的能力。而其特有的瞬間大電流特點更可以應(yīng)用到、火箭、大炮等的發(fā)射裝置上，它能使彈頭出膛速度達到每秒3—50公里超高速運行，且性能穩(wěn)定，可控性好。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
這樣的發(fā)射裝置不但后坐力小，發(fā)射時無煙霧、不噴火及光，也無沖擊波和輻射，穩(wěn)定性好，隱蔽性好，對大氣空間也無污染，其成本只是化學燃料的1%—10%。同樣該項技術(shù)，也可用于航天領(lǐng)域，比如地對空的定向發(fā)射等。鈉硫電池項目在未來的儲能調(diào)峰、穩(wěn)定風能輸出、特種領(lǐng)域應(yīng)用等方面有著極其重要的用途;以上海電網(wǎng)為例作簡單估算：截止2005年底，上海電網(wǎng)(含崇明島、長興島)總調(diào)裝機容量為13368.4MW，其中火力發(fā)電機組13344MW，風力發(fā)電機組24.4MW。上海年最高負荷19543MW，最低負荷～7799MW(2006年九月十一日)，但上海6，7，8三個月的月平均負荷為～85%。那么剩余的功率為，13368.4MW×15%=2005.26MW=2005260KW，每月剩余的電能為：2005260KW×24h×30day=1443787200KWh=14.44億度。假如將這些電能用鈉/硫電池儲能系統(tǒng)儲存起來，考慮到AC-to-DC及DC-to-AC的轉(zhuǎn)化效率為0.8，上海居民峰谷電價0.3元/KWh，峰時電價1.7元/KWh，則差價為1.4元/KWh。故每月可利用的電能為14.44億度×0.8=11.552，節(jié)約的電費為11.552×1.4=16.17億元。假如考慮全年僅上海就可以節(jié)約40～50億度電。
可想而知，假如將該儲能系統(tǒng)應(yīng)用到北京、應(yīng)用到全國各重要電網(wǎng)，則每年節(jié)約的能源是個龐大的數(shù)字。建立節(jié)約型會是我國的一項基本國策，節(jié)約能源是我國走持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇，而能量儲存是執(zhí)行節(jié)約能源戰(zhàn)略的重要技術(shù)措施。大功率鈉硫動力鋰離子電池具有高功率密度、長循環(huán)壽命、無自放電現(xiàn)象、100%的庫侖效率以及維護簡單等突出優(yōu)點，使得它在大規(guī)模能量儲存方面有難以匹敵的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。此外，中小型的鈉/硫電池儲能系統(tǒng)可以與太陽能電池發(fā)電站、風能發(fā)電站匹配，解決我國老、少、邊、窮的不發(fā)達地區(qū)居民及邊防哨所供電質(zhì)量和供電安全性。
同時，中小型的鈉/硫電池儲能系統(tǒng)還可以用于城市居民小區(qū)的應(yīng)急電源。國外大力(尤其是日本)發(fā)展鈉硫電池儲能除鈉硫電池本身的高性能特點外，一個重要的原因是從資源和環(huán)境考慮，鉛酸電池不僅比能量低，其制造過程和廢舊電池對環(huán)境都會造成嚴重污染，鋰離子電池中的Li和Co(目前其正極材料LiCoO2)的地球儲量都不豐富(尤其是Co)，此外Co有毒性，其制造過程和廢舊電池對環(huán)境和人體都有傷害。與此相反，Na和S幾乎用之不竭。單質(zhì)Na和S元素本身對人體是沒有毒性，而且廢舊電池中的Na和S幾乎可以100%的回收。因此，無論是從發(fā)展新型能源、節(jié)約能源、環(huán)境保護的角度看，還是從可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略高度去衡量和思考，我國發(fā)展鈉硫電池儲能系統(tǒng)是完全有必要的，使該項技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力已刻不容緩。
鈉硫電池用于儲能具有獨到的優(yōu)勢，重要體現(xiàn)在原材料和制備成本低、能量和功率密度大、效率高、不受場地限制、維護方便等方面。鈉硫電池已經(jīng)成功的用于削峰填谷、應(yīng)急電源、風力發(fā)電等可再生能源的穩(wěn)定輸出以及提高電力質(zhì)量等方面。目前在國外已有100余座鈉硫電池儲能電站在運行中，涉及工業(yè)、商業(yè)、交通、電力等多個行業(yè)，是各種先進二次電池中最為成熟的一種，也是最具有潛力的一種先進儲能電池。
