中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：鈉硫電池作為電化學(xué)能源家族中的新成員，它的產(chǎn)生一方面彌補(bǔ)了因能源不足而引發(fā)的危機(jī)，另一方面，由于它不排放任何有害物質(zhì)，使用或報(bào)廢后也不會(huì)對(duì)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(chǔ)能具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì),主要體現(xiàn)在原材料儲(chǔ)量大、能量和功率密度大、充放電效率高、不受場(chǎng)地限制、維護(hù)方便等特點(diǎn)。鈉硫電池在國(guó)外已經(jīng)成功的用于削峰填谷、應(yīng)急電源、風(fēng)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(gè)行業(yè)，是各種先進(jìn)二次電池中最具有潛力的一種儲(chǔ)能電池。而在我國(guó)，鈉硫電池的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用則基本上處于空白狀態(tài)。主要優(yōu)點(diǎn)鈉硫電池可以通過(guò)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(lái)的15年中，我國(guó)電力需求的年增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)達(dá)到每年5.8~7.2%，2005年電力消耗為2469TWh，到2010年預(yù)計(jì)達(dá)到3000TWh，2020年則將達(dá)到5000TWh。與此同時(shí)，電力消耗的晝夜峰谷差也在日益擴(kuò)大，以上海市為例，2006年的最高用電負(fù)荷近2000萬(wàn)千瓦，峰谷差高達(dá)40%。在低谷電力平衡時(shí)，上海電網(wǎng)內(nèi)的大型火電機(jī)組低谷出力大多要減至最低，小型機(jī)組更是需要視情況而日開(kāi)夜停，為此需要付出巨大的代價(jià)。要解決這種電力使用嚴(yán)重不對(duì)稱而造成的電力緊張現(xiàn)象，利用鈉硫電池儲(chǔ)能是最有效的途徑，它在用電需求小于發(fā)電量時(shí)將多余的電能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要大于供給時(shí)補(bǔ)充電能。而且利用分布式的儲(chǔ)能系統(tǒng)可以在關(guān)鍵時(shí)刻輔助供電或者傳輸電能，將對(duì)供電負(fù)荷需求從峰值時(shí)刻轉(zhuǎn)移到負(fù)荷低谷時(shí)刻或者在強(qiáng)制停電、供電中斷的情況下提供電能。根據(jù)美國(guó)相關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，如果通過(guò)儲(chǔ)能手段進(jìn)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(shuō)鈉硫儲(chǔ)能電站相當(dāng)于一個(gè)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增加一倍。這無(wú)論對(duì)于會(huì)還是府而言，都是一項(xiàng)具有重要意義的能源工程。
鈉硫電池作為一種先進(jìn)的儲(chǔ)能電池，可以從根本上解決風(fēng)能太陽(yáng)能輸出電力不穩(wěn)定的問(wèn)題;是風(fēng)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(lái)電力生產(chǎn)的大方向。目前，我國(guó)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(jì)將達(dá)到8.63%，2020年則將增長(zhǎng)到15%~20%。風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電是近幾年發(fā)展和增長(zhǎng)最快的兩種可再生能源，全球風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)25000MW以上;太陽(yáng)能發(fā)電總量已達(dá)9100MW。我國(guó)近幾年風(fēng)力發(fā)電和太陽(yáng)能發(fā)電都增長(zhǎng)很快，且發(fā)展?jié)摿薮?。由于可再生能源的電力輸出隨著風(fēng)、光照等資源的強(qiáng)度同步變化和波動(dòng)，因此無(wú)法直接向電網(wǎng)輸出或向用戶出售，需要經(jīng)過(guò)穩(wěn)定后方可和電網(wǎng)安全對(duì)接輸出。而且，隨著會(huì)的發(fā)展，對(duì)于用電質(zhì)量的要求日益提高，這也使得儲(chǔ)能電池質(zhì)量的高低直接決定了風(fēng)能太陽(yáng)能等可再生能源的應(yīng)用前景。鈉硫電池的長(zhǎng)壽命和快速充電等特性使得它成為與風(fēng)能太陽(yáng)能等發(fā)電方式配套的一種最理想的儲(chǔ)能電池。
因此，隨著風(fēng)能太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，鈉硫電池產(chǎn)業(yè)必將迎來(lái)一個(gè)嶄新的發(fā)展機(jī)遇。鈉硫電池的諸多遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)電池的優(yōu)點(diǎn)使其完全可以取代傳統(tǒng)電池而成為潛艇、軍用武器等的儲(chǔ)能電源，對(duì)于國(guó)防有著重要的意義。 鈉硫電池具有能量密度大、充電速度快、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，因此它便可以在潛艇、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(hù)成本。以U32潛艇為例：該艦現(xiàn)行配置動(dòng)力電池為2000千瓦時(shí)鉛酸電池，重量約為160噸，由5萬(wàn)小塊電池組成，且潛行時(shí)間短。驚人的電池重量占據(jù)著艇內(nèi)的有限空間，潛艇自身負(fù)荷增大，不但影響速度、下潛時(shí)間，也局限了戰(zhàn)備、供給物質(zhì)的容量。高性能的鈉硫動(dòng)力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(jī)動(dòng)性，同時(shí)節(jié)省出大量的空間，保證艇員的生活供給物品、武器、彈藥的儲(chǔ)存，大大提高潛艇的作戰(zhàn)能力。而其特有的瞬間大電流特點(diǎn)更可以應(yīng)用到導(dǎo)彈、火箭、大炮等的發(fā)射裝置上，它能使彈頭出膛速度達(dá)到每秒3—50公里超高速運(yùn)行，且性能穩(wěn)定，可控性好。
這樣的發(fā)射裝置不但后坐力小，發(fā)射時(shí)無(wú)煙霧、不噴火及光，也無(wú)沖擊波和輻射，穩(wěn)定性好，隱蔽性好，對(duì)大氣空間也無(wú)污染，其成本只是化學(xué)燃料的1%—10%。同樣該項(xiàng)技術(shù)，也可用于航天領(lǐng)域，比如地對(duì)空的定向發(fā)射等。鈉硫電池項(xiàng)目在未來(lái)的儲(chǔ)能調(diào)峰、穩(wěn)定風(fēng)能輸出、特種領(lǐng)域應(yīng)用等方面有著極其重要的作用;以上海電網(wǎng)為例作簡(jiǎn)單估算：截止2005年底，上海電網(wǎng)(含崇明島、長(zhǎng)興島)總調(diào)裝機(jī)容量為13368.4MW，其中火力發(fā)電機(jī)組13344MW，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組24.4MW。上海年最高負(fù)荷19543MW，最低負(fù)荷～7799MW(2006年9月11日)，但上海6，7，8三個(gè)月的月平均負(fù)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。如果將這些電能用鈉/硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)儲(chǔ)存起來(lái)，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(jià)0.3元/KWh，峰時(shí)電價(jià)1.7元/KWh，則差價(jià)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(fèi)為11.552×1.4=16.17億元。如果考慮全年僅上海就可以節(jié)約40～50億度電。
可想而知，如果將該儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用到北京、應(yīng)用到全國(guó)各主要電網(wǎng)，則每年節(jié)約的能源是個(gè)龐大的數(shù)字。建立節(jié)約型會(huì)是我國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策，節(jié)約能源是我國(guó)走持續(xù)發(fā)展道路的必然選擇，而能量?jī)?chǔ)存是實(shí)施節(jié)約能源戰(zhàn)略的重要技術(shù)措施。大功率鈉硫動(dòng)力電池具有高功率密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、無(wú)自放電現(xiàn)象、100%的庫(kù)侖效率以及維護(hù)簡(jiǎn)單等突出優(yōu)點(diǎn)，使得它在大規(guī)模能量?jī)?chǔ)存方面有難以匹敵的優(yōu)勢(shì)和廣闊的應(yīng)用前景。此外，中小型的鈉/硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以與太陽(yáng)能電池發(fā)電站、風(fēng)能發(fā)電站匹配，解決我國(guó)老、少、邊、窮的不發(fā)達(dá)地區(qū)居民及邊防哨所供電質(zhì)量和供電安全性。
同時(shí)，中小型的鈉/硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)還可以用于城市居民小區(qū)的應(yīng)急電源。國(guó)外大力(尤其是日本)發(fā)展鈉硫電池儲(chǔ)能除鈉硫電池本身的高性能特點(diǎn)外，一個(gè)主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(guò)程和廢舊電池對(duì)環(huán)境都會(huì)造成嚴(yán)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(chǔ)量都不豐富(尤其是Co)，此外Co有毒性，其制造過(guò)程和廢舊電池對(duì)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(duì)人體是沒(méi)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(wú)論是從發(fā)展新型能源、節(jié)約能源、環(huán)境保護(hù)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(guó)發(fā)展鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)是完全有必要的，使該項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力已刻不容緩。
鈉硫電池用于儲(chǔ)能具有獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，主要體現(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(chǎng)地限制、維護(hù)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(fēng)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(guó)外已有100余座鈉硫電池儲(chǔ)能電站在運(yùn)行中，涉及工業(yè)、商業(yè)、交通、電力等多個(gè)行業(yè)，是各種先進(jìn)二次電池中最為成熟的一種，也是最具有潛力的一種先進(jìn)儲(chǔ)能電池。
