鉅大LARGE | 點擊量：2737次 | 2019年02月27日
2020年鈉硫電池成本將降至200美元/千瓦時
“我們計劃到2020年，將鈉硫電池的成本（包括儲能雙向逆變器和安裝費用）降至200美元／千瓦時。”在近日舉辦的“儲能國際峰會2016”上，日本礙子株式會社（下稱“NGK”）NAS（鈉硫）電池事業部設計部長玉越富夫對21世紀經濟報道表示。
“鈉硫電池是可存儲大量電能的最可靠和最有效的電池，在大容量儲能系統市場上占據的市場份額最大。”NGK公司NAS（鈉硫）電池事業部海外營業部經理大森智之向記者表示。
鈉硫電池技術在大規模化學儲能技術中最成熟、累積裝機規模最大。主要應用于削峰填谷、可再生能源、輔助電源和微網等領域。
NGK公司是全球最大的鈉硫電池生產商，年生產能力為150MW，在全球的總裝機量已達530MW，約占全球儲能市場30％－40%的份額。這意味著鈉硫電池的市場份額僅次于目前在全球儲能市場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改善供電與需求平衡的示范項目開始運行，輸出功率50MW，設備容量300WMh，是全球最大的大容量儲能站。
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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%
“我們看好中國市場的前景，尤其是鈉硫電池在新能源并網領域的應用。”玉越富夫解釋，中國新能源占比還比較低，市場空間很大，目前遭遇了嚴重的棄風棄光現象，這成為了公司計劃進入中國市場的契機。
由于鈉硫電池仍面臨成本高的難題，所以現在尚未在全球實現大規模應用。
“我們年產量已達到150兆瓦，而每年的訂貨量停止在幾十兆瓦，達不到量產的效果，因而無法降低成本，不能降低成本又會出現銷售困難的問題。如何擺脫這樣的惡性循環仍是我們需要解決的問題。”大森智之說。
以精細陶瓷作技術壁壘
在鈉硫電池領域，全球生產企業很少，NGK公司具有絕對的技術優勢。
對很多人而言，相比鋰電池或鉛酸電池，鈉硫電池并不是一個特別熟悉的概念。所謂鈉硫電池是負極為鈉（Na）、正極為硫（S）、隔開兩個電極的電解質使用了精細陶瓷的蓄電池。玉越富夫解釋，其核心壁壘在于精細陶瓷技術。
“與一般的鋰電子電池不同，生產鈉硫電池所需要的高質量陶瓷管技術、電池組件的密封技術、抗腐蝕電極材料技術和規模化成套技術門檻特別高，一般的企業不敢輕易涉足。”中國科學院工程熱物理研究所儲能研究中心主任陳海生對21世紀經濟報道分析。
1919年，為“特別高壓絕緣子的國產化”而誕生的NGK公司，逐步掌握了特有的陶瓷技術。1967年，美國福特公司發現了鈉硫電池的原理，而后日本、美國、歐洲都有公司對該電池開展研究。1984年，東京電力公司委托NGK公司研發鈉硫電池中的電解質和固體陶瓷，東京電力和NGK所用的技術就是從歐洲BBC（現ABB）公司引進的。
“5年后，我們開始設計單電池，再經過1991年的電池模塊/系統和1997年的電池儲能系統試驗評估，最終于2002年實現了商業化。”玉越富夫說，他們憑借的就是固體陶瓷和全密封技術等工藝。
從技術上看，和鋰離子電池、鉛酸電池等其他儲能電池相比，鈉硫電池是目前唯一同時具備大容量和高能量密度的儲能電池。
以NGK公司銷售的鈉硫電池為例，電池模塊有30KW/212KWh、33KW/200KWh兩個型號，這些模塊可構成200KW/1200KWh的集裝箱型電池系統和1200KW/8640KWh的室外箱電池系統。經現場驗證，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（以先到為準）。
盡管如此，在鈉硫電池商業化應用9年之后的2011年9月21日，NGK公司的鈉硫電池發生了一次不大的火災。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施的損毀。
調查發現，著火的鈉硫電池系統由40個電池模塊組成，其中一個電池模塊由384個電池元件組成，有一個電池元件失靈。這個電池元件滲漏了熔融材料，熔融材料流入電池模塊間的區域，導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絲，短路導致高溫，破壞了其他電池元件，最終在所有電池模塊間引起火災。
玉越富夫解釋，這次事故之后加強了安全措施，為每一節電池設置了防火板，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，也不會損害到周圍的單電池。"
“事實上，任何儲能系統都是能量聚集系統，都存在安全隱患。由于采用陶瓷做固體隔膜，沒有氣體存在，因此不會爆炸。跟其他某些電池比起來，鈉硫電池事故率很低。”溫兆銀分析。
提前布局中國市場
NGK公司的鈉硫電池年產量為150MW/1GWh，在全球總裝機量530MW/3700MWh，由于成本較高，整體來看鈉硫電池的應用規模還相對較小，這意味著鈉硫電池的市場需求尚未完全釋放出來。
“目前鈉硫電池的價格確實不低，含安裝費用在內，成本約為300美元/千瓦時。但如果按千瓦時來算，我們的電池在價格上還是具有一定競爭力的。”玉越富夫說，“希望到2020年，能將成本降低到200美元／千瓦時。辦法是改善生產線，通過集裝箱型電池系統減少人工設計、運輸和建設成本。”
NGK公司的鈉硫電池主要用于負載調頻、削峰填谷、可再生能源、輔助電源和微網等領域，應用項目分布在日本、美國、加拿大、德國、意大利、阿聯酋等國家。其中，日本應用規模最大，為360MW；阿聯酋次之，達到108MW。
與其他電池類似，日本政府為NGK公司的前期研發提供補貼。政府會提出一個目標，比如為了在一段時間內將產品價格降到一定水平，按此發放補貼，應用項目單位也會一次性獲得一定比例的建設費用補貼。
有的項目由日本政府直接投資，而商業項目買方會給予優惠。比如東京電力公司購買鈉硫電池用來削峰填谷，該公司會根據峰谷差等指標給予優惠電價，這些激勵政策推動了鈉硫電池的應用。
“隨著可再生能源的快速發展，電力質量和可靠性問題會越來越突出，而鈉硫電池可以在電網的每一個節點發揮重要作用，來提高和加強能源的安全，因此我們看好其市場前景。”玉越富夫解釋。
NGK為日本青森縣六所村的51MW二又風力發電站提供了34MW的鈉硫電池儲能系統，2008年8月開始運行。該系統能在強風下過度發電時充電，風力減弱時放電以增加電量。
21世紀經濟報道獲悉，NGK目前在中國只有一個鈉硫電池的應用示范項目，即和南瑞繼保合作的南京江寧200KW/1440KWh的鈉硫電池儲能示范項目。
“我們在中國尚未建設電池生產工廠，所以項目所用電池都從日本運來。”玉越富夫說，“中國的儲能應用市場前景很大，但現在還未發展起來，所以前期不能投入太大。”
“當前，盡管儲能已被列入國家‘十三五’的百大工程，但相關的研發、投資和應用配套政策基本處于空白狀態。目前已有的儲能政策主要體現在電動車儲能領域，儲能在可再生能源并網和電網中應用的相關政策還亟待建立。”中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會秘書長劉勇對21世紀經濟報道分析。
不過，NGK已經開始在中國提前進行戰略布局，正在與國內的一些逆變器廠商商談合作，研發儲能系統，開拓中國市場。
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