鉅大LARGE | 點擊量：945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，它的出現一方面彌補了因能源不足而引發的危機，另一方面，由于它不排放任何有害物質，使用或報廢后也不會對環境造成二次污染，是一種真正意義上的環保型新能源。
鈉硫電池用于儲能具有獨到的優勢,重要體現在原材料儲量大、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成功的用于削峰填谷、應急電源、風力發電等可再生能源的穩定輸出以及提高電力質量等方面。涉及工業、商業、交通、電力等多個行業，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，鈉硫電池的開發和應用則基本上處于空白狀態。重要優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象;可以節省現有發電能源近乎50%。
在未來的15年中，我國電力需求的年上升率預計達到每年5.8~7.2%，2005年電力消耗為2469TWh，到2010年預計達到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，上海電網內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可以在關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電能。根據美國相關機構統計，假如通過儲能手段進行削峰填谷，那么每年可以節省全球用于發電的能源近50%;也就是說鈉硫儲能電站相當于一個巨大的節能器，能夠使得現有發電站的資源消耗量減少一半，相應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定的問題;是風能產業推廣的重要配套產品。大力發展可再生能源是全球未來電力生產的大方向。目前，我國的可再生能源僅占電力生產總量的0.25%，但到2010年預計將達到8.63%，2020年則將上升到15%~20%。風力發電和太陽能發電是近幾年發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;太陽能發電總量已達9100MW。我國近幾年風力發電和太陽能發電都上升很快，且發展潛力巨大。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輸出或向用戶出售，要經過穩定后方可和電網安全對接輸出。而且，隨著會的發展，有關用電質量的要求日益提高，這也使得儲能電池質量的高低直接決定了風能太陽能等可再生能源的應用前景。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，隨著風能太陽能產業的不斷發展，鈉硫電池產業必將迎來一個嶄新的發展機遇。鈉硫電池的諸多遠勝于傳統電池的優點使其完全可以取代傳統電池而成為、等的儲能電源，有關有著重要的意義。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、軍艦等領域取代現有的鋰離子電池和鉛酸電池，大大提高續航里程、降低維護成本。以U32為例：該艦現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著艇內的有限空間，自身負荷增大，不但影響速度、下潛時間，也局限了戰備、供給物質的容量。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用到、火箭、大炮等的發射裝置上，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%
這樣的發射裝置不但后坐力小，發射時無煙霧、不噴火及光，也無沖擊波和輻射，穩定性好，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，也可用于航天領域，比如地對空的定向發射等。鈉硫電池項目在未來的儲能調峰、穩定風能輸出、特種領域應用等方面有著極其重要的用途;以上海電網為例作簡單估算：截止2005年底，上海電網(含崇明島、長興島)總調裝機容量為13368.4MW，其中火力發電機組13344MW，風力發電機組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/硫電池儲能系統儲存起來，考慮到AC-to-DC及DC-to-AC的轉化效率為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約40～50億度電。
可想而知，假如將該儲能系統應用到北京、應用到全國各重要電網，則每年節約的能源是個龐大的數字。建立節約型會是我國的一項基本國策，節約能源是我國走持續發展道路的必然選擇，而能量儲存是執行節約能源戰略的重要技術措施。大功率鈉硫動力鋰離子電池具有高功率密度、長循環壽命、無自放電現象、100%的庫侖效率以及維護簡單等突出優點，使得它在大規模能量儲存方面有難以匹敵的優勢和廣闊的應用前景。此外，中小型的鈉/硫電池儲能系統可以與太陽能電池發電站、風能發電站匹配，解決我國老、少、邊、窮的不發達地區居民及邊防哨所供電質量和供電安全性。
同時，中小型的鈉/硫電池儲能系統還可以用于城市居民小區的應急電源。國外大力(尤其是日本)發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境和人體都有傷害。與此相反，Na和S幾乎用之不竭。單質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，無論是從發展新型能源、節約能源、環境保護的角度看，還是從可持續發展的戰略高度去衡量和思考，我國發展鈉硫電池儲能系統是完全有必要的，使該項技術轉化為生產力已刻不容緩。
鈉硫電池用于儲能具有獨到的優勢，重要體現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。鈉硫電池已經成功的用于削峰填谷、應急電源、風力發電等可再生能源的穩定輸出以及提高電力質量等方面。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、商業、交通、電力等多個行業，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。
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