中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：鈉硫電池是目前唯一同時(shí)具備大容量和高能量密度的儲(chǔ)能電池，主要應(yīng)用于削峰填谷、可再生能源、輔助電源和微網(wǎng)等領(lǐng)域。由于鈉硫電池仍面臨成本高的難題，所以現(xiàn)在尚未在全球?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。NGK公司是全球最大的鈉硫電池生產(chǎn)商，希望到2020年能將成本從300美元/千瓦時(shí)降低到200美元／千瓦時(shí)。NGK已經(jīng)開始在中國提前進(jìn)行戰(zhàn)略布局，正在與國內(nèi)的一些逆變器廠商商談合作，研發(fā)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
本報(bào)記者 危昱萍 王爾德 北京報(bào)道
“我們計(jì)劃到2020年，將鈉硫電池的成本（包括儲(chǔ)能雙向逆變器和安裝費(fèi)用）降至200美元／千瓦時(shí)?！痹诮张e辦的“儲(chǔ)能國際峰會(huì)2016”上，日本礙子株式會(huì)社（下稱“NGK”）NAS（鈉硫）電池事業(yè)部設(shè)計(jì)部長玉越富夫?qū)?1世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道表示。
“鈉硫電池是可存儲(chǔ)大量電能的最可靠和最有效的電池，在大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)市場(chǎng)上占據(jù)的市場(chǎng)份額最大?！盢GK公司NAS（鈉硫）電池事業(yè)部海外營業(yè)部經(jīng)理大森智之向記者表示。
鈉硫電池技術(shù)在大規(guī)?；瘜W(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中最成熟、累積裝機(jī)規(guī)模最大。主要應(yīng)用于削峰填谷、可再生能源、輔助電源和微網(wǎng)等領(lǐng)域。
NGK公司是全球最大的鈉硫電池生產(chǎn)商，年生產(chǎn)能力為150MW，在全球的總裝機(jī)量已達(dá)530MW，約占全球儲(chǔ)能市場(chǎng)30％－40%的份額。這意味著鈉硫電池的市場(chǎng)份額僅次于目前在全球儲(chǔ)能市場(chǎng)中份額最高的鋰離子電池。
今年3月，NGK公司和九州電力合作的大容量蓄電池系統(tǒng)改善供電與需求平衡的示范項(xiàng)目開始運(yùn)行，輸出功率50MW，設(shè)備容量300WMh，是全球最大的大容量?jī)?chǔ)能站。
“我們看好中國市場(chǎng)的前景，尤其是鈉硫電池在新能源并網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用?！庇裨礁环蚪忉?，中國新能源占比還比較低，市場(chǎng)空間很大，目前遭遇了嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，這成為了公司計(jì)劃進(jìn)入中國市場(chǎng)的契機(jī)。
由于鈉硫電池仍面臨成本高的難題，所以現(xiàn)在尚未在全球?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。
“我們年產(chǎn)量已達(dá)到150兆瓦，而每年的訂貨量停止在幾十兆瓦，達(dá)不到量產(chǎn)的效果，因而無法降低成本，不能降低成本又會(huì)出現(xiàn)銷售困難的問題。如何擺脫這樣的惡性循環(huán)仍是我們需要解決的問題?！贝笊侵f。
以精細(xì)陶瓷作技術(shù)壁壘
在鈉硫電池領(lǐng)域，全球生產(chǎn)企業(yè)很少，NGK公司具有絕對(duì)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
對(duì)很多人而言，相比鋰電池或鉛酸電池，鈉硫電池并不是一個(gè)特別熟悉的概念。所謂鈉硫電池是負(fù)極為鈉（Na）、正極為硫（S）、隔開兩個(gè)電極的電解質(zhì)使用了精細(xì)陶瓷的蓄電池。玉越富夫解釋，其核心壁壘在于精細(xì)陶瓷技術(shù)。
“與一般的鋰電子電池不同，生產(chǎn)鈉硫電池所需要的高質(zhì)量陶瓷管技術(shù)、電池組件的密封技術(shù)、抗腐蝕電極材料技術(shù)和規(guī)?；商准夹g(shù)門檻特別高，一般的企業(yè)不敢輕易涉足?！敝袊茖W(xué)院工程熱物理研究所儲(chǔ)能研究中心主任陳海生對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道分析。
1919年，為“特別高壓絕緣子的國產(chǎn)化”而誕生的NGK公司，逐步掌握了特有的陶瓷技術(shù)。1967年，美國福特公司發(fā)現(xiàn)了鈉硫電池的原理，而后日本、美國、歐洲都有公司對(duì)該電池開展研究。1984年，東京電力公司委托NGK公司研發(fā)鈉硫電池中的電解質(zhì)和固體陶瓷，東京電力和NGK所用的技術(shù)就是從歐洲BBC（現(xiàn)ABB）公司引進(jìn)的。
“5年后，我們開始設(shè)計(jì)單電池，再經(jīng)過1991年的電池模塊/系統(tǒng)和1997年的電池儲(chǔ)能系統(tǒng)試驗(yàn)評(píng)估，最終于2002年實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化?！庇裨礁环蛘f，他們憑借的就是固體陶瓷和全密封技術(shù)等工藝。
從技術(shù)上看，和鋰離子電池、鉛酸電池等其他儲(chǔ)能電池相比，鈉硫電池是目前唯一同時(shí)具備大容量和高能量密度的儲(chǔ)能電池。
以NGK公司銷售的鈉硫電池為例，電池模塊有30KW/212KWh、33KW/200KWh兩個(gè)型號(hào)，這些模塊可構(gòu)成200KW/1200KWh的集裝箱型電池系統(tǒng)和1200KW/8640KWh的室外箱電池系統(tǒng)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，鈉硫電池的使用壽命為15年或4500次100%DOD（放電深度）充放電循環(huán)（以先到為準(zhǔn)）。
盡管如此，在鈉硫電池商業(yè)化應(yīng)用9年之后的2011年9月21日，NGK公司的鈉硫電池發(fā)生了一次不大的火災(zāi)。安裝于三菱Material公司Tsukuba工廠的鈉硫電池因外部特殊包裝引起著火，未造成人員傷亡和建筑設(shè)施的損毀。
調(diào)查發(fā)現(xiàn)，著火的鈉硫電池系統(tǒng)由40個(gè)電池模塊組成，其中一個(gè)電池模塊由384個(gè)電池元件組成，有一個(gè)電池元件失靈。這個(gè)電池元件滲漏了熔融材料，熔融材料流入電池模塊間的區(qū)域，導(dǎo)致相鄰模塊中電池單元之間的短路。由于電池元件之間沒有安裝保險(xiǎn)絲，短路導(dǎo)致高溫，破壞了其他電池元件，最終在所有電池模塊間引起火災(zāi)。
玉越富夫解釋，這次事故之后加強(qiáng)了安全措施，為每一節(jié)電池設(shè)置了防火板，電池元件之間增加了熔斷器，在電池模塊之間放置絕緣板，還在電池模塊之間的上下方放置防火板。即使在最壞的情況下，單電池著火，也不會(huì)損害到周圍的單電池。"
“事實(shí)上，任何儲(chǔ)能系統(tǒng)都是能量聚集系統(tǒng)，都存在安全隱患。由于采用陶瓷做固體隔膜，沒有氣體存在，因此不會(huì)爆炸。跟其他某些電池比起來，鈉硫電池事故率很低?！睖卣足y分析。
提前布局中國市場(chǎng)
NGK公司的鈉硫電池年產(chǎn)量為150MW/1GWh，在全球總裝機(jī)量530MW/3700MWh，由于成本較高，整體來看鈉硫電池的應(yīng)用規(guī)模還相對(duì)較小，這意味著鈉硫電池的市場(chǎng)需求尚未完全釋放出來。
“目前鈉硫電池的價(jià)格確實(shí)不低，含安裝費(fèi)用在內(nèi)，成本約為300美元/千瓦時(shí)。但如果按千瓦時(shí)來算，我們的電池在價(jià)格上還是具有一定競(jìng)爭(zhēng)力的。”玉越富夫說，“希望到2020年，能將成本降低到200美元／千瓦時(shí)。辦法是改善生產(chǎn)線，通過集裝箱型電池系統(tǒng)減少人工設(shè)計(jì)、運(yùn)輸和建設(shè)成本?！?
NGK公司的鈉硫電池主要用于負(fù)載調(diào)頻、削峰填谷、可再生能源、輔助電源和微網(wǎng)等領(lǐng)域，應(yīng)用項(xiàng)目分布在日本、美國、加拿大、德國、意大利、阿聯(lián)酋等國家。其中，日本應(yīng)用規(guī)模最大，為360MW；阿聯(lián)酋次之，達(dá)到108MW。
與其他電池類似，日本政府為NGK公司的前期研發(fā)提供補(bǔ)貼。政府會(huì)提出一個(gè)目標(biāo)，比如為了在一段時(shí)間內(nèi)將產(chǎn)品價(jià)格降到一定水平，按此發(fā)放補(bǔ)貼，應(yīng)用項(xiàng)目單位也會(huì)一次性獲得一定比例的建設(shè)費(fèi)用補(bǔ)貼。
有的項(xiàng)目由日本政府直接投資，而商業(yè)項(xiàng)目買方會(huì)給予優(yōu)惠。比如東京電力公司購買鈉硫電池用來削峰填谷，該公司會(huì)根據(jù)峰谷差等指標(biāo)給予優(yōu)惠電價(jià)，這些激勵(lì)政策推動(dòng)了鈉硫電池的應(yīng)用。
“隨著可再生能源的快速發(fā)展，電力質(zhì)量和可靠性問題會(huì)越來越突出，而鈉硫電池可以在電網(wǎng)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)揮重要作用，來提高和加強(qiáng)能源的安全，因此我們看好其市場(chǎng)前景。”玉越富夫解釋。
NGK為日本青森縣六所村的51MW二又風(fēng)力發(fā)電站提供了34MW的鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，2008年8月開始運(yùn)行。該系統(tǒng)能在強(qiáng)風(fēng)下過度發(fā)電時(shí)充電，風(fēng)力減弱時(shí)放電以增加電量。
21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道獲悉，NGK目前在中國只有一個(gè)鈉硫電池的應(yīng)用示范項(xiàng)目，即和南瑞繼保合作的南京江寧200KW/1440KWh的鈉硫電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。
“我們?cè)谥袊形唇ㄔO(shè)電池生產(chǎn)工廠，所以項(xiàng)目所用電池都從日本運(yùn)來。”玉越富夫說，“中國的儲(chǔ)能應(yīng)用市場(chǎng)前景很大，但現(xiàn)在還未發(fā)展起來，所以前期不能投入太大?！?
“當(dāng)前，盡管儲(chǔ)能已被列入國家‘十三五’的百大工程，但相關(guān)的研發(fā)、投資和應(yīng)用配套政策基本處于空白狀態(tài)。目前已有的儲(chǔ)能政策主要體現(xiàn)在電動(dòng)車儲(chǔ)能領(lǐng)域，儲(chǔ)能在可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)中應(yīng)用的相關(guān)政策還亟待建立?！敝袊瘜W(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)秘書長劉勇對(duì)21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道分析。
不過，NGK已經(jīng)開始在中國提前進(jìn)行戰(zhàn)略布局，正在與國內(nèi)的一些逆變器廠商商談合作，研發(fā)儲(chǔ)能系統(tǒng)，開拓中國市場(chǎng)。
