中国钠硫电池无望抢夺国际市场

　　100KW/800KWh钠硫电池储能坐成功并网运转，正在上海世博会期间进行对外展现和示范。陈欢欢/摄位于上海嘉定的中科院上海硅酸盐所钠硫虽然地舆并不优胜，却曾经吸引了、、、甬祥、万钢、韩正等带领人前来参不雅视察。那是由于，这里正正在示范运转的钠硫电池储能系统关系着将来上千亿的市场份额，也正在我国可再生能源和节能减排计谋中拥有不成或缺的一席之地。储能手艺被视为是现正在新能源计谋成长的瓶颈问题。按照美国电力研究院发布的材料，正在各类化学储能手艺方案中，钠硫电池是唯逐个种能同时实现高效率和大容量的储能电池，手艺劣势较着。但正在现实中，液流电池、锂离子电池等储能电池被大量研究和开辟，而钠硫电池却仅有日本NGK公司可以或许实现贸易规模的使用，独有世界市场。2006年，中科院上海硅酸盐所和上海电力公司合做，自从研发出储能用大容量钠硫电池，目前已进入中试阶段，使我国成为世界上第二个无望实现其规模化出产的国度。除此之外，全世界还没有其他成功研发钠硫电池的案例。究其缘由，就是钠硫电池的手艺门槛较高，一般科研机构很难从零起头进行研发。近日，《科学时报》记者正在中科院上海硅酸盐研究所采访期间参不雅了钠硫电池尝试室和研制。项目担任人、中科院上海硅酸盐研究所研究员温兆银告诉记者，储能市场庞大，仅钠硫电池的细分市场也相当之大，若是国度支撑力度脚够，我国的商用钠硫电池无望正在3~5年内赶上日本现正在的程度，正在将来打破NGK公司一统国际市场的场合排场。记者正在采访期间发觉，因为缺乏合作敌手，正在对我国自从研发的钠硫电池的所有引见中，独一参照就是日本NGK公司，这也是钠硫电池研发和商用现状的实正在写照。中科院上海硅酸盐所自从研发的钠硫电池可谓“中国第一、世界第二”。温兆银婉言：“我们欢迎了良多国表里的学者和业界人士来参不雅和交换拜候，有人担忧会不会发生手艺泄密。我们认为，钠硫电池的手艺难度大，需要有各精英的，要更上一层楼，离不开同业的支撑和帮帮。但现实上，钠硫电池的手艺门槛高，国内涉及钠硫电池研究的机构百里挑一，但愿和压力都承担正在我们的身上。”钠硫电池以钠和硫别离用做阳极和阴极，Beta-氧化铝陶瓷同时起隔阂和电解质的双沉感化。此中陶瓷介质是钠硫电池可否研发成功的环节和焦点。而NGK和上海硅酸盐所的配合点就是正在陶瓷材料上都有几十年的研究根本。现实上，钠硫电池最早由美国福特公司正在上世纪60年代发现。其时，日本、中国、、英国等一些国度也针对车用电池开展了大量研究工做。因为上海硅酸盐所正在陶瓷材料的研究上根本较强，我国从上世纪60年代起头构成了以中科院硅酸盐所为从的研究步队，总共有10多家研究单元参取。曾经退休的硅酸盐所研究员曹佳弟回忆说，我国钠硫电池的研发可谓“两上两下”：从上世纪60年代起头，硅酸盐所倾全所之力研发钠硫电池，到70年代达到，正在1977年实现了6千瓦的面包车示范。但随后，车用钠硫电池的研究进入低潮。曲到80年代初期，中国科学院从院“六五”规划起头赐与支撑，特别是“八五”期间获得了国度“863”沉点项目标支撑。但其时，全国只剩下硅酸盐所还正在继续钠硫电池的研究。而到“十五”之后，全国的研究都根基处于遏制形态。取此同时，国外钠硫电池的研究也根基停畅。除了正在上世纪80年代，日本从头定位，聚焦钠硫电池的储能使用，并研发成功、实现财产化，正在全世界惹起了很大的惊动。正在日本成功的激励之下，2006年，应上海电力公司之邀，硅酸盐所从头捡起了这项研究，并定位为大容量储能用钠硫电池。按照要求，研究组必需正在4个月内拿出电池样品，而其时，硅酸盐所对钠硫电池的研究曾经遏制了五六年。何况，温兆银构成的研究组仅有5小我。别的，同小容量的车用电池比拟，储能用电池的手艺难度更高，手艺难以简单移植。因而，其时揽下这一沉担时，有同事说温兆银“疯了”。这4个月，他们确实过得很“疯狂”。其时仍是学生，现正在曾经成为研发团队焦点的韩金铎回忆起旧事仍是心不足悸：“那4个月过的实是锻炼法，根基每天都24小时连轴转，所以那4个月脚以顶一年。”除了本人连轴转，要研制出大容量储能用钠硫电池，起首就必需研发出特地的手艺设备。“那时候我们经常深更三更呈现正在合做的厂家突击视察或是焚膏继晷地进行设备试验。时间不等人啊！”温兆银回忆道。2006年12月31日到2007年1月2日，研发团队履历最初两天两夜的不休不眠，终究制做出第一件大容量钠硫储能电池。温兆银总结道：“4个月的成功起步，源于几十年的堆集，冲破原有思维定式，加上手艺线设想准确。”他出格强调了电力公司的风险认识，罗宏杰所长等所带领的强力支持以及上海市科委的准确指导和中科院的关怀指点。据温兆银引见，上世纪70年代末呈现的那次世界范畴的钠硫电池研发停畅次要是因为其做为车用电池的定位遭到挑和：一方面，钠硫电池需要的运转温度较高，正在其时难以处理平安性和靠得住性问题；另一方面，镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等接踵发现，这些常温运转的电池代替了钠硫电池成为车用电池的支流手艺。因而，做为车用的钠硫电池逐步淡出，到上世纪80年代中后期根基遏制。独一下来的就是日本NGK公司和东京电力公司从1983年起头结合研究储能用大容量钠硫电池。“环节是他们找到了使用的冲破口，不再把钠硫电池用正在动态的电动车上，而是用于静态下的储能，因而同其他电池比拟更能阐扬特长和长处。”温兆银说。钠硫电池用于储能有多种体例，如对电网用电的削峰填谷，均衡夜晚和白日的用电；发生毛病时的应急；接入可再生能源，使间歇性的可再生能源发电平稳地输入电网。“若是能起到调理峰谷的感化，中国就能够少建良多发电坐，而发电坐的投资往往是庞大的。”温兆银指出。不外，再大容量的储能电池同抽水储能等物理储能体例比拟仍是小。据课题组刘宇引见，钠硫电池此后的定位是处理集平分布式能源供应，规模定位正在100兆瓦级别以下。曾留学日本的刘宇引见道，日本钠硫电池储能系统的次要用户是工场、企业等集平分布式能源用户。由于这些大的工场、企业往往用电量较大，正在用电高峰时对电网的冲击也较大，通过配备的储能系统就能正在环节的用电高峰消减电网压力，调理电网的峰谷均衡。他弥补道，抽水蓄能调理的容量很大，合用于大型发电厂，而且受地舆前提。而钠硫电池体积小、便利矫捷，更合用于社区、病院，以至家庭等小规模供电系统。目前，硅酸盐所100千瓦/800千瓦时的钠硫电池储能系统正正在上海世博会的示范。世博会期间，国度电网上海世博园智能电网分析示范工程（上海漕溪能源转换分析展现）对4种储能电池同时示范，此中钠硫电池是容量最大的一种，占到总容量的2/3。记者正在采访时留意到，地处上海漕溪变电坐的储能示范节制核心对嘉定的储能系统全程近程节制和操做。该系统目前不变运转，成功并网，正在夜里充廉价电，白日放电从头输回电网。“为了实现工程化研究，我们研制出一条2兆瓦单体钠硫电池的试验平台，每天能够制备35~40个大容量电池。罗宏杰所长、杨建华副所长亲身鞭策项目标开展。”温兆银说：“通过这条试验线，我们使钠硫电池快速了小批量化试制，现正在曾经控制了钠硫电池出产的各个环节，为财产化打下了根本。当然要实正进入市场使用还远远不敷。”温兆银认为，未来各类储能手艺城市有各自的市场，即便钠硫电池分享此中的一小块也是很大的市场。“现正在最告急的是可再生能源若何实现并网。这块不只市场大，并且需求火急，没有储能系统的配套，风力发电根基上不克不及实现并网而无法一般运转”。除了正在日本国内100多个电坐中运转。NGK的手艺还远销国际市场。仅2009年，NGK就有150兆瓦容量出口到欧洲、300兆瓦的合同输出到阿联酋。“NGK年出产能力只要150兆瓦，可是国外订单曾经把将来3年的产量订满了，可见钠硫电池的储能市场求过于供。”温兆银阐发道。记者阐发发觉，常规的一台风机一般正在3~5兆瓦摆布，需要对应2兆瓦摆布的储能系统进行婚配。而数据显示，我国到2020年的风电累计拆机将达到2300万兆瓦。“所以对于储能市场来说，150兆瓦是个很小的数字。现正在的手艺成长远远跟不上市场的成长。”温兆银说。对于市场需求的火急性和成长不协调的现状，温兆银认为必需有国度层面的鞭策才能实现冲破。他说：“现正在良多手艺有手艺根本，可是要实正进入市场还很难，要向财产化推进必需有更大的支撑力度。”据悉，NGK公司正在研发钠硫电池的最后几年中一曲赔本，NGK每位新上任的理事长最头疼的一件事就是到底还要不要研发钠硫电池。让一项曾经被放弃的手艺沉获重生。刘宇认为，NGK之所以能实现贸易推广，一个主要要素是日本机电配套企业的能力很强，持续化。“它的从动化程度以至比出产锂离子电池还高。”刘宇说，“我们下一步要实现规模化出产面对的次要问题就是中国企业的工业出产能力。”温兆银暗示，硅酸盐所的钠硫电池正处正在财产化预备阶段，除了跟电网公司合做，还将取制制企业合做，配合推进财产成长。“这个财产涉及到良多方面，一旦鞭策起来将很快构成庞大的财产链。”他说。NGK从2002年起头贸易推广，到2008年实现亏本，用了6年的时间。按照温兆银抱负的设想，我国现正在必需加快起步，花上3～5年时间达到日本现正在的规模。“要做到这点才能成功进入市场规模的出产，此后构成必然的合作力。”他强调。