鉅大LARGE | 點擊量：712次 | 2021年09月27日
孤單的鈉硫電池產(chǎn)業(yè)
與鋰離子電池、液流電池相比，鈉硫電池產(chǎn)業(yè)絕對可以稱得上是一個“孤單”的產(chǎn)業(yè)。這個產(chǎn)業(yè)的參與者嚴格意義上說只有兩家。
全球市場上，除日本NGK公司已經(jīng)實現(xiàn)了批量化生產(chǎn)外，只有我國在2011年十月成立了上海電氣鈉硫儲能技術(shù)有限公司(以下簡稱“上海電氣鈉硫儲能”)。另外，韓國鋼鐵業(yè)巨頭浦項(POSCO)正在著手布局鈉硫電池的生產(chǎn)應用。
“我們現(xiàn)在是具有鈉硫電池生產(chǎn)量力的第二家也是倒數(shù)第一家。”上海電氣鈉硫儲能技術(shù)總監(jiān)劉宇半開玩笑地對記者說。
倒數(shù)第一的第二名
據(jù)了解，鈉硫電池比能量密度高，且具有較大提升空間;生產(chǎn)所用原材料豐富，重要為鈉、硫、氧化鋁，假如在制備工藝方面趨于成熟和規(guī)模化，成本有大量下降空間。這將使其在相當長一段時期內(nèi)具有較強生命力。上海電網(wǎng)智能化規(guī)劃明確提出，“十二五”期間鈉硫儲能電池將作為重點建設(shè)方向之一。
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%
鈉硫電池的目標市場十分廣闊，重要可定位于城市電網(wǎng)、發(fā)電廠、居住小區(qū)、醫(yī)院、大型公司、可再生能源優(yōu)化等領(lǐng)域。它的“蓄洪”性能非常優(yōu)異，即使輸入的電流突然超過額定功率5~10倍也能泰然承受，再以穩(wěn)定的功率釋放到電網(wǎng)中。
2010年七月二十五日，在上海硅酸鹽研究所和上海電力歷時5年合作城網(wǎng)儲能鈉硫電池的基礎(chǔ)上，為進一步推動鈉硫電池產(chǎn)業(yè)化，在上海市政府的推動下，上海電氣集團、上海電力公司、上海硅酸鹽研究所三方簽訂了合作意向協(xié)議。2011年十月即成立了合資公司——上海電氣鈉硫儲能，落戶在嘉定工業(yè)園區(qū)。
目前該公司正在根據(jù)此前上海硅酸鹽研究所和上海電力公司2009年貫通的2MW鈉硫電池單體試驗線成果，進一步加快電池產(chǎn)品化和一致性工藝、加快具備機械化/自動化性能的設(shè)備平臺設(shè)計與建設(shè)等工作。
顯然，這是一個技術(shù)、市場與裝備的“黃金組合”。上海硅酸鹽研究所從1968年就已經(jīng)開始研究鈉硫電池，當時重要用于電動汽車;上海電力公司可以為鈉硫電池供應實際應用的機會;而上海電氣集團在機械制造方面的優(yōu)勢也是新合資公司所亟需的。
“當前我們的工作重點之一就是面向產(chǎn)業(yè)化的制備技術(shù)與平臺的設(shè)計和建設(shè)，由于國外的技術(shù)封鎖，生產(chǎn)電池所需的大量設(shè)備，包括陶瓷制備、高溫封裝設(shè)備、活性物質(zhì)組裝設(shè)備、電池集成設(shè)備等無法直接購買，我們正在依靠各方力量，尤其是上海電氣集團在制造方面的優(yōu)勢進行自主研發(fā)與整合。”劉宇介紹說，“另一項重點工作是將電池從實驗品變成產(chǎn)品，這要我們考慮成本和性能的平衡后，確定產(chǎn)品采用的結(jié)構(gòu)、工藝以及產(chǎn)品系列等。按照規(guī)劃，2012年下半年設(shè)備將逐步到位，而產(chǎn)品化則會在2012年年中完成。”
這只是該公司的初步計劃，在成立之初，考慮到市場需求情況和自身的技術(shù)能力，該公司制定了三個階段的產(chǎn)業(yè)化目標。
據(jù)介紹，2012年是第一階段，任務是加大原鈉硫中試基地已開展的各項工程的攻關(guān)力度，提高單體電池的產(chǎn)品化性能;第二階段為2013年或2014年，計劃貫通具備5-10?MW生產(chǎn)量力的產(chǎn)品中試線，配合國家、上海市的示范項目，建立兆瓦級儲能示范電站;第三階段將在2014年年底完成，目標是貫通50?MW生產(chǎn)線，達到產(chǎn)業(yè)化目標，形成規(guī)模化生產(chǎn)量力。
商業(yè)化路遙遙
談到造成鈉硫電池公司數(shù)量少的原因，劉宇認為，這與國外公司的技術(shù)封鎖不無關(guān)系。
據(jù)悉，NGK公司作為目前國際上唯一將鈉硫電池實現(xiàn)商業(yè)化運作的公司，它瞄準的市場是電站負荷調(diào)平、UPS應急電源及瞬間補償電源等應用，2002年開始進入商品化執(zhí)行階段。截至2008年底，其全球商業(yè)用鈉硫電池系統(tǒng)運行規(guī)模達200個場所以上，累計安裝容量超過300?MW，最大系統(tǒng)達到34?MW，用于51?MW風電場。NGK公司的電池儲能模塊在日本和美國等國家創(chuàng)造了不少成功的應用案例。2010年NGK公司的年產(chǎn)量達150?MW。
而除了這一孤例，全球再也沒出現(xiàn)第二家實現(xiàn)商業(yè)化的公司。
“我們最深刻的體會是，這一技術(shù)的封鎖性太強了，在一定程度上對鈉硫電池技術(shù)的進步造成了障礙。其實，我們希望有更多的公司加入到這個行列，共同推進鈉硫電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應用。”劉宇感嘆道。
盡管很有可能成為第二家能夠批量生產(chǎn)鈉硫電池的公司，但不得不正視的是，目前我國在技術(shù)成熟度上與NGK公司之間仍有較大差距。這種差距不僅來源于技術(shù)本身，即所能達到的單體電池的一致性、電池的壽命、安全性等，還來自于實際的生產(chǎn)應用能力與相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗。
據(jù)了解，NGK公司已經(jīng)將單體鈉硫電池的循環(huán)壽命做到了100%充放電2500次，80%充放電4000次以上，而且這種壽命是已經(jīng)經(jīng)過實際運行檢驗的。它的鈉硫電池生產(chǎn)線已經(jīng)實現(xiàn)了自動化，產(chǎn)品可控性比較強，一致性較好。最可貴的是大量的運行相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗積累，這對一家公司對市場的開拓是至關(guān)重要的。
“必須承認，我們之間是有差距的。國內(nèi)鈉硫電池產(chǎn)業(yè)應該通過自力更生加快形成自己的核心產(chǎn)業(yè)技術(shù)。首先要依靠政府強力扶持，加快產(chǎn)業(yè)化技術(shù)突破。另外，我們的鈉硫電池產(chǎn)業(yè)不能被NGK公司牽著鼻子走，應當有所差別，我們會考慮根據(jù)市場應用情況進行產(chǎn)品細分，然后根據(jù)市場需求調(diào)整電池結(jié)構(gòu)以及集成技術(shù)。”劉宇表示。
然而再好的技術(shù)，要得到大發(fā)展最終也要靠市場說話。與其他儲能方式類似，目前我國對鈉硫電池的應用還重要局限于示范性項目。上海電氣鈉硫儲能已經(jīng)落實參與的示范項目達幾兆瓦，重要是集中在上海，比如上海虹橋商務示范區(qū)、崇明島項目等。
作為一種產(chǎn)品，最終應用當然不能只限于示范項目。那么何時我國能夠?qū)崿F(xiàn)鈉硫電池的商業(yè)化運行?什么因素會阻礙未來鈉硫電池的推廣呢?
劉宇對此表示：“對真正合理化的商業(yè)推廣模式的探索是所有儲能電池大規(guī)模應用都要做的工作，也是推廣的障礙之一。同時該電池的制造門檻高，對相關(guān)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)要求較高;而且鈉硫電池要高溫運行，有關(guān)高溫、安全的恐懼也造成其市場接受程度較低。從技術(shù)水平、市場接受方面判斷，國內(nèi)能夠達到鈉硫電池的商業(yè)化還有很長一段路并要很多的努力。”
