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最适合大规模储能系统？钠硫电池的应用
前景在哪？
作者：中国储能网新闻中心 来源：北京交通大学电
气工程学院 发布时间：2018-4-10 9:12:27
中国储能网讯：在电力系统中，为了调频、调峰和稳定电网，经常要引入电力储能装置。储能系统按原理可以分为抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、超级电容储能和蓄电池储能。
近些年，由于大功率动力电池技术的不断成熟，蓄电池储能技术得到了长足发展。满足大规模储能要求的蓄电池主要有4种，分别是钠硫电池(NaS)、铅酸电池(LA)、氧化还原矾电池(VRB)和锌溴电池(ZnBr)。
从功率提供能力、能量效率、安装成本、额定功率放电能力、安装场地要求、维护要求等多因素综合考虑，钠硫电池的总体特性最适合大规模储能系统应用。
1 NaS电池的原理与特性
钠硫电池是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的，发明的初衷是用于电动汽车。钠硫电池采用管式设计，以中心负极为主。单体容量650Ah的电池重量约为8～9kg，如图1所示，内管为β-Al2O3陶瓷材料，管内盛放的金属钠为负极材料；外管为合成材料或不锈钢金属材料，管内盛放的非金属硫(石墨毡作导电载体)为正极材料。钠硫电池正常工作需要加热到290℃以上，温度稳定后才能进行充放电。
由于β-Al2O3同时充当电解质和隔膜，由于它只传导钠离子，所以钠硫电池充放电过程中没有副反应发生；
另外，由于充放电过程中电池化学反应相应的吸热和放热作用，需要响应速度快、高稳定性的温控系统。
钠硫电池单体的比能量高，可大电流、高功率放电，无放电污染、无振动、低噪声，利于环境保护；钠硫电池的理论比能量高达760Wh/kg，没有自放电现象，放电效率几乎可达100%；单体的额定电压为2V，我国目前设计容量达到650Ah，功率120W以上；将多个单体电池组合后形成模块。模块的功率通常为几十千瓦，通过模块串联可以很容易达到兆瓦级，直接用于大型储能；循环充放电次数按300次/a(90%DOD)计算，其寿命可以达到15a左右；另外，其重量和体积仅为铅酸电池的1/5～1/3。与其他蓄电池不同的是，钠硫电池的工作温度为290～360℃，要通过保温箱进行模块封装和集成。温控系统的好坏直接影响到钠硫电池的工作状态和寿命。
2 NaS电池的储能应用现状
NGK公司和日本东京电力公司(TEPCO)1983年起合作开发钠硫电池，并于2002年开始进入商品化实施阶段。作为全球唯一一家钠硫电池产业化企业，NGK公司将NaS电池定位于储能应用，其目标瞄准负荷平定(LL，LoadLeveling)、不间断电源(UPS，UninterruptedPowerSupply)、应急电源(EPS，EmergencyPowerSupply)等应用。钠硫电池储能系统按应用类型分主要有3种：
第一种是用于变电站负荷平定(包括削峰填谷)； 第二种是用于可再生能源发电系统，主要是平抑间歇式能源对电网的冲击，起到稳定电网的作用；
第三种是辅助备用，起到旋转备用和应急备用的功能。
另外钠硫电池在输配电系统的有功、无功支持及多功能电能储存系统中也有良好的应用前景。1992年～2007年，全球钠硫电池储能应用共计196个项目，安装容量270MW。其中，各种应用所占的比例如图2所