“我們計(jì)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(fèi)用）降至200美元／千瓦時(shí)。”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(yè)部設(shè)計(jì)部長玉越富夫?qū)?1世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)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(tǒng)市場上占據(jù)的市場份額最大。”NGK公司NAS（鈉硫）電池事業(yè)部海外營業(yè)部經(jīng)理大森智之向記者表示。

鈉硫電池技術(shù)在大規(guī)模化學(xué)儲能技術(shù)中最成熟、累積裝機(jī)規(guī)模最大。主要應(yīng)用于削峰填谷、可再生能源、輔助電源和微網(wǎng)等領(lǐng)域。

NGK公司是全球最大的鈉硫電池生產(chǎn)商，年生產(chǎn)能力為150MW，在全球的總裝機(jī)量已達(dá)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(tǒng)改善供電與需求平衡的示范項(xiàng)目開始運(yùn)行，輸出功率50MW，設(shè)備容量300WMh，是全球最大的大容量儲能站。

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“我們看好中國市場的前景，尤其是鈉硫電池在新能源并網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)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(yán)重的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象，這成為了公司計(jì)劃進(jìn)入中國市場的契機(jī)。

由于鈉硫電池仍面臨成本高的難題，所以現(xiàn)在尚未在全球?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

“我們年產(chǎn)量已達(dá)到150兆瓦，而每年的訂貨量停止在幾十兆瓦，達(dá)不到量產(chǎn)的效果，因而無法降低成本，不能降低成本又會出現(xiàn)銷售困難的問題。如何擺脫這樣的惡性循環(huán)仍是我們需要解決的問題。”大森智之說。

以精細(xì)陶瓷作技術(shù)壁壘

在鈉硫電池領(lǐng)域，全球生產(chǎn)企業(yè)很少，NGK公司具有絕對的技術(shù)優(yōu)勢。

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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(gè)特別熟悉的概念。所謂鈉硫電池是負(fù)極為鈉（Na）、正極為硫（S）、隔開兩個(gè)電極的電解質(zhì)使用了精細(xì)陶瓷的蓄電池。玉越富夫解釋，其核心壁壘在于精細(xì)陶瓷技術(shù)。

“與一般的鋰電子電池不同，生產(chǎn)鈉硫電池所需要的高質(zhì)量陶瓷管技術(shù)、電池組件的密封技術(shù)、抗腐蝕電極材料技術(shù)和規(guī)模化成套技術(shù)門檻特別高，一般的企業(yè)不敢輕易涉足。”中國科學(xué)院工程熱物理研究所儲能研究中心主任陳海生對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道分析。

1919年，為“特別高壓絕緣子的國產(chǎn)化”而誕生的NGK公司，逐步掌握了特有的陶瓷技術(shù)。1967年，美國福特公司發(fā)現(xiàn)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(fā)鈉硫電池中的電解質(zhì)和固體陶瓷，東京電力和NGK所用的技術(shù)就是從歐洲BBC（現(xiàn)ABB）公司引進(jìn)的。

“5年后，我們開始設(shè)計(jì)單電池，再經(jīng)過1991年的電池模塊/系統(tǒng)和1997年的電池儲能系統(tǒng)試驗(yàn)評估，最終于2002年實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。”玉越富夫說，他們憑借的就是固體陶瓷和全密封技術(shù)等工藝。

從技術(shù)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(shí)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(gè)型號，這些模塊可構(gòu)成200KW/1200KWh的集裝箱型電池系統(tǒng)和1200KW/8640KWh的室外箱電池系統(tǒng)。經(jīng)現(xiàn)場驗(yàn)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(huán)（以先到為準(zhǔn)）。

盡管如此，在鈉硫電池商業(yè)化應(yīng)用9年之后的2011年9月21日，NGK公司的鈉硫電池發(fā)生了一次不大的火災(zāi)。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(shè)施的損毀。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，著火的鈉硫電池系統(tǒng)由40個(gè)電池模塊組成，其中一個(gè)電池模塊由384個(gè)電池元件組成，有一個(gè)電池元件失靈。這個(gè)電池元件滲漏了熔融材料，熔融材料流入電池模塊間的區(qū)域，導(dǎo)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(xiǎn)絲，短路導(dǎo)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(zāi)。

玉越富夫解釋，這次事故之后加強(qiáng)了安全措施，為每一節(jié)電池設(shè)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(shí)上，任何儲能系統(tǒng)都是能量聚集系統(tǒng)，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(chǎn)量為150MW/1GWh，在全球總裝機(jī)量530MW/3700MWh，由于成本較高，整體來看鈉硫電池的應(yīng)用規(guī)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(jià)格確實(shí)不低，含安裝費(fèi)用在內(nèi)，成本約為300美元/千瓦時(shí)。但如果按千瓦時(shí)來算，我們的電池在價(jià)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(shí)。辦法是改善生產(chǎn)線，通過集裝箱型電池系統(tǒng)減少人工設(shè)計(jì)、運(yùn)輸和建設(shè)成本。”

NGK公司的鈉硫電池主要用于負(fù)載調(diào)頻、削峰填谷、可再生能源、輔助電源和微網(wǎng)等領(lǐng)域，應(yīng)用項(xiàng)目分布在日本、美國、加拿大、德國、意大利、阿聯(lián)酋等國家。其中，日本應(yīng)用規(guī)模最大，為360MW；阿聯(lián)酋次之，達(dá)到108MW。

與其他電池類似，日本政府為NGK公司的前期研發(fā)提供補(bǔ)貼。政府會提出一個(gè)目標(biāo)，比如為了在一段時(shí)間內(nèi)將產(chǎn)品價(jià)格降到一定水平，按此發(fā)放補(bǔ)貼，應(yīng)用項(xiàng)目單位也會一次性獲得一定比例的建設(shè)費(fèi)用補(bǔ)貼。

有的項(xiàng)目由日本政府直接投資，而商業(yè)項(xiàng)目買方會給予優(yōu)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(jù)峰谷差等指標(biāo)給予優(yōu)惠電價(jià)，這些激勵政策推動了鈉硫電池的應(yīng)用。

“隨著可再生能源的快速發(fā)展，電力質(zhì)量和可靠性問題會越來越突出，而鈉硫電池可以在電網(wǎng)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)揮重要作用，來提高和加強(qiáng)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(fēng)力發(fā)電站提供了34MW的鈉硫電池儲能系統(tǒng)，2008年8月開始運(yùn)行。該系統(tǒng)能在強(qiáng)風(fēng)下過度發(fā)電時(shí)充電，風(fēng)力減弱時(shí)放電以增加電量。

21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道獲悉，NGK目前在中國只有一個(gè)鈉硫電池的應(yīng)用示范項(xiàng)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(xiàng)目。

“我們在中國尚未建設(shè)電池生產(chǎn)工廠，所以項(xiàng)目所用電池都從日本運(yùn)來。”玉越富夫說，“中國的儲能應(yīng)用市場前景很大，但現(xiàn)在還未發(fā)展起來，所以前期不能投入太大。”

“當(dāng)前，盡管儲能已被列入國家‘十三五’的百大工程，但相關(guān)的研發(fā)、投資和應(yīng)用配套政策基本處于空白狀態(tài)。目前已有的儲能政策主要體現(xiàn)在電動車儲能領(lǐng)域，儲能在可再生能源并網(wǎng)和電網(wǎng)中應(yīng)用的相關(guān)政策還亟待建立。”中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會秘書長劉勇對21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道分析。

不過，NGK已經(jīng)開始在中國提前進(jìn)行戰(zhàn)略布局，正在與國內(nèi)的一些逆變器廠商商談合作，研發(fā)儲能系統(tǒng)，開拓中國市場。