钠硫储能电池行业现状及发展趋势
钠硫储能电池行业现状及发展趋势
摘要：随着社会的发展，能源紧缺问题日益加剧，其中，电力资源问题更是受
到人们的高度重视。目前，钠硫电池是一种备受关注的储能技术，在日本、北美、欧洲的电力系统中的应用得到迅速发展，但在我国则是处于刚起步状态，不免存
在一系列问题。下面本文就钠硫储能电池行业现的状及发展趋势展开简要论述，
以期对我国电池储能行业提供微薄之力。
关键词：钠硫储能电池；工作原理；现状；趋势
0 前言
随着社会经济的发展，电力需求随之增加，同时，白天和夜间的电力峰谷的
差异也越来越大，能源短缺的问题越来越严重。近年来，虽然新能源发电技术发
展迅速，产业规模、经济性和市场化进程也正在逐年提高，但是，风能和太阳能
发电具有不稳定和不连续性，不利于大规模开发。因此，可以将不稳定的电力收
集起来并在适当的时间将其平稳释放出来，该储能装置在广阔的新能源领域，有
着不可替代的作用，展现出了出非常好的发展前景。
现如今，在各种能量储存技术的使用中，钠硫电池具有优越的性能，并逐渐
引起研究者的关注。钠硫电池是一种具有优良特性的二次电池，并且具有能量密
度高、无自放电现象、运行寿命长、易于安装维护以及与外界环境友好等许多优点。钠硫电池的历史比较久远，公认为最初的是美国福特公司于1966年发布的。近年来，该电力系统在北美洲、日本、欧洲的应用得到了快速发展，并在输电系
统有、无功支持和多功能电能存储系统中具有广阔的应用前景
1 钠硫储能电池的基本概述
现如今，在世界上对硫钠电池的研究国家和单位主要包括美国犹太州盐湖城
的Beta电能公司（β-PowerLtd），英国的氯化物无声公司（Britsh Chloride Silent Ltd），西德的BBC公司（Browh Boveri＆Ｃie Ｃo．）以及日本的ＮＧＫ公司。其中日本公司在关于钠硫电池的研究上开展得很早，而美国的Ｂeta电能公司的研
制工作，开展最活跃，研究结果最有代表性
1.1 钠硫电池的工作原理
中心钠负极设计的管式钠硫电池结构如图1所示。电池以金属钠（Na）和单
质硫（S）与碳（C）的复合物分别用作阳极和阴极的活性物质，Beta-氧化铝（Beta-Al2O3）陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。
钠硫电池的化学反应式如下：
2Na+xS= Na2Sx
新组建的钠硫电池一般处于完全荷电的初始状态。钠硫电池在300℃工作环
境下进行放电的初始阶段（硫含量为100% ~ 78%），正正极由液态硫与液态的
Na2S 5.2 形成非共溶液相，电池的电动势约为2.076 V，当放电发生Na2S3出现时，电池电动势会降低到1.78 V，当放电到Na2S2.7出现时，对应的电动势会变成
1.74V，直到液相消失。
图1 中心钠负极设计的管式钠硫电池结构图
1.2 钠硫储能电池的基本生产工艺
1.2.1 钠硫电池材料的制备。钠硫电池含有多种无机材料，这些材料包括电解
质陶瓷隔膜、正负极之间的绝缘陶瓷、封接使用的玻璃、金属焊料、导电碳以及
钠硫储能电池行业现状及发展趋势
钠硫储能电池行业现状及发展趋势 摘要：随着社会的发展，能源紧缺问题日益加剧，其中，电力资源问题更是受 到人们的高度重视。目前，钠硫电池是一种备受关注的储能技术，在日本、北美、欧洲的电力系统中的应用得到迅速发展，但在我国则是处于刚起步状态，不免存 在一系列问题。下面本文就钠硫储能电池行业现的状及发展趋势展开简要论述， 以期对我国电池储能行业提供微薄之力。 关键词：钠硫储能电池；工作原理；现状；趋势 0 前言 随着社会经济的发展，电力需求随之增加，同时，白天和夜间的电力峰谷的 差异也越来越大，能源短缺的问题越来越严重。近年来，虽然新能源发电技术发 展迅速，产业规模、经济性和市场化进程也正在逐年提高，但是，风能和太阳能 发电具有不稳定和不连续性，不利于大规模开发。因此，可以将不稳定的电力收 集起来并在适当的时间将其平稳释放出来，该储能装置在广阔的新能源领域，有 着不可替代的作用，展现出了出非常好的发展前景。 现如今，在各种能量储存技术的使用中，钠硫电池具有优越的性能，并逐渐 引起研究者的关注。钠硫电池是一种具有优良特性的二次电池，并且具有能量密 度高、无自放电现象、运行寿命长、易于安装维护以及与外界环境友好等许多优点。钠硫电池的历史比较久远，公认为最初的是美国福特公司于1966年发布的。近年来，该电力系统在北美洲、日本、欧洲的应用得到了快速发展，并在输电系 统有、无功支持和多功能电能存储系统中具有广阔的应用前景 1 钠硫储能电池的基本概述 现如今，在世界上对硫钠电池的研究国家和单位主要包括美国犹太州盐湖城 的Beta电能公司（β-PowerLtd），英国的氯化物无声公司（Britsh Chloride Silent Ltd），西德的BBC公司（Browh Boveri＆Ｃie Ｃo．）以及日本的ＮＧＫ公司。其中日本公司在关于钠硫电池的研究上开展得很早，而美国的Ｂeta电能公司的研 制工作，开展最活跃，研究结果最有代表性 1.1 钠硫电池的工作原理 中心钠负极设计的管式钠硫电池结构如图1所示。电池以金属钠（Na）和单 质硫（S）与碳（C）的复合物分别用作阳极和阴极的活性物质，Beta-氧化铝（Beta-Al2O3）陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。 钠硫电池的化学反应式如下： 2Na+xS= Na2Sx 新组建的钠硫电池一般处于完全荷电的初始状态。钠硫电池在300℃工作环 境下进行放电的初始阶段（硫含量为100% ~ 78%），正正极由液态硫与液态的 Na2S 5.2 形成非共溶液相，电池的电动势约为2.076 V，当放电发生Na2S3出现时，电池电动势会降低到1.78 V，当放电到Na2S2.7出现时，对应的电动势会变成 1.74V，直到液相消失。 图1 中心钠负极设计的管式钠硫电池结构图 1.2 钠硫储能电池的基本生产工艺 1.2.1 钠硫电池材料的制备。钠硫电池含有多种无机材料，这些材料包括电解 质陶瓷隔膜、正负极之间的绝缘陶瓷、封接使用的玻璃、金属焊料、导电碳以及
储能系统方案设计精编版
商用300KW储能方案 技术要求及参数 电倍率0.5C; 储能系统配置容量：300kWh。 电池系统方案 术语定义 池采集均衡单元：管理一定数量串联电池模块单元，进行电压和温度的采集，对本单元电池模块进行均衡管理。在本方案中管理计60支的电池。电池簇管理单元：管理一个串联回路中的全部电池采集均衡单元，同时检测本组电池的电流，在必要时采取保案中管理17台电池采集均衡单元。电池阵列管理单元：管理PCS下辖全部电池簇管理单元，同时与PCS和后台监控系统通信状态请求PCS调整充放电功率。在本方案中管理2个并联的电池簇。 池模块：由10支5并2串的单体电池组成。 1 电池成组示意图 电池系统集成设计方案 .1电池系统构成 照系统配置300kWh储存能量的技术需求，本储能系统项目方案共使用1台150kW的PCS。储能单元由一台PCS和2个电池簇组台电池阵列管理单元设备。每个电池簇由一台电池簇管理设备和17 个电池组组成。
.2 电池系统计算书项目单体电池模块电池组电池簇电池阵列 体电池数目 1 10 60 1020 2040 称电压(V) 3.2 6.4 38.4 652.8 652.8 量(Ah) 55 275 275 275 -- 定能量(kWh) 0.176 1.76 10.56 179.52 359.04 低工作电压(V) 2.5 5 30 510 510 高充电电压(V) 3.6 7.2 43.2 734.4 734.4 统配置裕量 (359.04kWh -300 kWh)/300 kWh =19.68% 于以上各项分析设计，300kWh 电池系统计算如下。 .3电池柜设计方案 池机柜内部主要安装电池箱和BMS主控管理系统、配套电线电缆、高低压电气保护部件等。机柜采用分组分层设计，机柜外观柜采用免维护技术、模数化组合的装配式结构，保证柜体结构具有良好的机械强度，整体结构能最大程度地满足整个系统的可。其中，三个电池架组成的示意图如图3所示，尺寸为3600mm×700mm×2300mm。
各种储能系统优缺点对比
史上最全储能系统优缺点梳理 谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research 的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。而在大规模储能系统中，最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和创新。今天，无所不能(caixinenergy)为大家推荐一篇文章，该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用。 现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。 全球现有的储能系统 1、机械储能 机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。 (1)抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电，效率一般为75%左右，俗称进4出3，具有日调节能力，用于调峰和备用。 不足之处：选址困难，及其依赖地势;投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗+线路损耗;现阶段也受中国电价政策的制约，去年中国80%以上的抽蓄都晒太阳，去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策，以后可能会好些，但肯定不是储能的发展趋势。 (2)压缩空气储能(CAES)：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞
钠硫电池及液流电池行业分析
钠硫电池及液流电池行业分析 第一章、工作原理与技术特征 1.1钠硫电池 钠硫电池结构如图（1）所示。电池以金属钠(Na)和单质硫(S)与碳(C)的复合物分别用作阳极和阴极的活性物质，Beta—氧化铝（Beta-Al2O3）陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。 钠硫电池的化学反应式如下： 2Na+xS=Na2S x (1) 新装配的钠硫电池一般处于完全荷电的初始状态。钠硫电池在300℃工作温度下，在放电的初始阶段（硫含量为100％～78％），正极由液态硫与液态的Na2S3.2形成非共溶液相，电池的电动势约为2.076 V；当放电至Na2S3出现时，电池的电动势降至1.78 V；当放电至Na2S2.7出现时，对应的电动势降至1.74 V，直至液相消失。 图（1）：钠硫电池结构图 钠硫电池主要有以下几个特点。 1）理论能量密度高达760W·h/kg。实际比能量高，可有效减低储能系统的体积和重量，适合于大容量、大功率设备的应用。 2）能量转化效率高，其中直流端大于90％，交流端大于75％。 3）无电化学副反应，无自放电，使用寿命长，可达15 a以上。
4）钠硫电池的运行温度被恒定在300～350℃，因此其使用条件不受外界环境温度的限制，且系统的温度稳定性好。 5）具有高的功率特性，经大电流及深度放电而不损坏电池；具有纳秒级的瞬时速度(系统数毫秒以内)，适合应用于各类备用和应急电站。 6）原材料资源丰富，价格低，无污染，适合规模化推广应用。 1.2液流电池 全钒液流电池(Vanadiunm Redox Battery，VRB)由电解质溶液，碳素材料电极，导电塑料双极板和离子交换膜等部件构成．通过流体输送设备使电解液在电堆与储槽之间循环流动，在充电/放电过程中完成不同价态的钒离子相互转化与电能的储存与释放．钒电池工作原理如图（2）所示，将一定数量单电池串联成电池组后，输出额定功率的电流和电压。 电池反应为： 正极：VO2++2H++e—VO2-+H2O 电势=1.00V 负极：V3++e—V2+ 电势=-0.26V 电池总反应VO2++V2++2H+—VO2++V3++H20 电势=1.26V 图（2）全钒液流电池(VRB)原理示意图 全钒液流电池具有以下特点： 规模大：全钒液流电池的输出功率和储能容量彼此独立。通过改变储槽中电解液数量，能够满足太规模蓄电储能需求；通过调整电池堆中单电池的串连数量和电极面积，能够满足额定放电功率要求。
钠硫电池简介
关于钠硫电池的项目简介 能源越来越成为关乎一个国家发展命运的课题。随着社会经济的发展，电力需求与日俱增，且电力需求峰谷差日益增大，大规模储能可经济、有效地调节电力峰谷差。同时，随着能源紧缺不断加剧，能源的供应也逐步多元化，风能、太阳能等可再生能源的发展突飞猛进，但这些能源的输出具有不稳定性，需要经过储能系统稳定后再入网。此外，电力的安全已成为各级政府重点关注的课题之一。一次大停电，即使是数秒钟，也不亚于一场大地震带来的破坏，而大容量储能可提供应急电源。采用大规模储能装置，可以减少和延缓用于发、输、变、配电设备的投资，提高现有电力设备的利用率和供电可靠性，降低发电煤耗。 钠硫电池自身的优良特性：高能量密度、长运行寿命、绿色无污染、低维护成本以及突出的超载脉冲功率输出特性和迅速的动态特性，为钠硫电池储能系统在电力系统的应用提供了广泛的前景。实现钠硫储能系统的规模化应用，可能带来电力供应模式的根本性变革，存在着不可估量的经济效益和社会效益。如今钠硫电池已经成功的用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面。涉及工业、商业、交通、电力等多个行业,是各种先进二次电池中最具有潜力的一种先进储能电池。 中国在高纯度金属钠、氧化铝陶瓷等原材料方面有着雄厚的技术基础和明显的成本优势，并且在智能电网的建设方面，对于钠硫电池有着较大的市场需求。 利用钠硫电池储能是最有效的途径，它在用电需求小于发电量时将多余的电能储存起来，在需要大于供给时补充电能。而且利用分布式的储能系统可以在关键时刻辅助供电或者传输电能，将对供电负荷需求从峰值时刻转移到负荷低谷时刻或者在强制停电、供电中断的情况下提供电能。根据美国相关机构统计，如果通过储能手段进行削峰填谷，那么每年可以节省全球用于发电的能源近50%；也就是说钠硫
史上最全储能系统大盘点
史上最全储能系统大盘点 2015-05-04 10:30:10来源：无所不能作者：严同 导读：谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。 谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research 的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。而在大规模储能系统中，最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和创新。今天，无所不能(caixinenergy)为大家推荐一篇文章，该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用。 现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。 全球现有的储能系统 1、机械储能 机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。 (1)抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电，效率一般为75%左右，俗称进4出3，具有日调节能力，用于调峰和备用。 不足之处：选址困难，及其依赖地势；投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗+线路损耗；现阶段也受中国电价政策的制约，去年中国80%以上的抽蓄都晒太阳，去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策，以后可能会好些，但肯定不是储能的发展趋势。 (2)压缩空气储能(CAES)：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电。国外研究较多，技术成熟，我国开始稍晚，好像卢强院士对这方面研究比较多，什么冷电联产之类的。 压缩空气储也有调峰功能，适合用于大规模风场，因为风能产生的机械功可以直接驱动压缩机旋转，减少了中间转换成电的环节，从而提高效率。
钠硫电池五大关键问题解析
钠硫电池五大关键问题解析 目前，针对钠硫电池存在一些质疑的声音，认为钠硫电池短期内难以真正实现商用。为此，《科学时报》记者就这些问题采访钠硫电池的研发人——中科院上海硅酸盐所研究员温兆银、刘宇，高级工程师曹佳弟等人。 问题一：安全问题 “安全问题更准确地说应该是运行可靠性的问题。” 质疑：钠硫电池的运行温度在300～350℃之间，如果陶瓷电介质一旦破损形成短路，高温的液态钠和硫就会直接接触，发生剧烈的放热反应，产生2000℃的高温，相当危险。 温兆银：NGK公司从1992年示范运行至今，在日本已经运行了100多座钠硫电池储能电站，18年期间只发生过一次起火事故，并在消防队到达之前自行熄灭，被评定为轻微事故。 从钠硫电池实现商用之后，日本媒体进行了大量的宣传报道，希望改变公众的观念，接受钠硫电池。 事实上，任何储能系统都是能量聚集系统，都存在安全隐患。由于采用陶瓷做固体隔膜，没有气体存在，因此不会爆炸。跟某些其他电池比起来，钠硫电池事故率很低。 钠和硫一旦直接接触，存在安全隐患，因此我们在结构设计上采取了很多安全措施，层层设防，保证即使陶瓷损害也不会简单接触、即使电池损坏也不会简单外溢。 硅酸盐所的钠硫电池目前没有发生过安全事故，正在进行长期运行的可靠性验证。 问题二：寿命问题 “一旦使用实用化材料和部件，产品寿命能达到10年。” 质疑：寿命短影响其性价比，难以商用。 温兆银：钠硫电池和其他电池不同，没有任何副反应，活性物质可以被可逆的利用而不被损耗。由于金属零部件在硫以及硫化物介质中高温下长时间工作会有腐蚀，影响其寿命，所以钠硫电池的金属部件都采用了特殊的防腐蚀措施进行保护。
Q007钠硫储能电池及其在电力系统中的应用
钠硫储能电池及其在电力系统中的应用 王育飞，王鲁杨，张宇上海电力学院电力系上海上海电力公司，上海） 112 (1. ,200090 2. 2001222006200040%[1][2,3][4][5][6][7](3)15(89%)(NaS, Sodium Sulfur Battery)300o C 1650125222 (1) (Na)(Na +)；可再生能源的大量利用和智能电网的构建，使得以钠硫储能电池为代表的储能技术日新月异。论文分析了电力储能系统的现实需求，各种储能技术的特点和适用场合；全面介绍了钠硫电池储能系统的结构和工作原理；从削峰填谷、稳定可再生能源输出、提高电能质量几个方面对钠硫电池在电力系统中的应用进行综述，并对钠硫电池储能技术的研发与应用前景进行展望。 钠硫电池；储能技术；智能电网；削峰填谷；可再生能源；电能质量 我国坚强智能电网的构建对储能系统有着现实的大量需求。首先，随着社会总用电量的不断增加，电力消耗的昼夜峰谷差在日益扩大。以上海市为例，年的最高用电负荷近万千瓦，峰谷差高达；用电低谷电力平衡时，上海电网内的大型火电机组出力大多要减至最低，小型机组更是需要视情况而日开夜停，这对机组运行的安全性和经济性都十分不利。其次，风能、太阳能等可再生能源的输出功率受自然环境的影响，会产生随机的、间歇的波动。随着风能等可再生能源在电力系统中占比的逐渐增加，其并网稳定性问题已成为风力发电等技术的关键问题。再次，越来越多具有高度自动化生产线的工业企业和涉及信息、安全领域的用户对负荷侧电能质量提出更高的要求。 在电力系统中运用储能技术，可以有效地实现用户需求侧管理，消除昼夜峰谷差，平滑负荷，能够有效地利用电力设备，降低供电成本；可以促进可再生能源的利用，提高电网系统的运行稳定性；可以提高电网电能质量，保证供电的可靠性。常用的电力储能技术有抽水蓄能、压缩空气储能、超导磁储能、超级电容储能、飞轮储能和电池储能。其中抽水蓄能、压缩空气储能和电池储能适用于大规模储能，如削峰填谷等；而抽水蓄能和压缩空气储能对自然条件有特殊的要求，抽水蓄能需要上下水库，压缩空气储能需要 有可利用的密闭储气空间；超导磁储能、超级电容储能和飞轮储能由于自放电率较高，较适用于短时间储能，如提高电能质量等。常用的大规模电力储能电池有铅酸电池、钠硫电池和液流电池等。其中钠硫电池具有能量密度大铅酸电池的倍、运行寿命长（年以上）、效率高约、便于现场安装与维护、无自放电现象、能够提供强脉冲功率、与外界环境友好等优点，特别适用于城市和其他需要的地区，已成为目前最具市场活力和应用前景的电力储能电池。 钠硫电池是在附近充放电的高温型储能电池，负极活性物质为熔融金属钠，正极活性物质为液态硫，传导钠离子的β氧化铝电解质膜材料将正负极活性物质分开。钠硫电池系统的基本单元为单体电池，单体钠硫电池的结构示意图如图所示。目前单体钠硫电池最大容量达到安时、功率瓦。 钠硫电池充放电原理示意图如图所示。钠硫电池充放电反应式为： 放电 充电 在放电过程中，钠被电离，电子通过外电路流向正极，钠离子通过β氧化铝电解质 摘 要：关键词：引言 钠硫电池系统结构与充放电原理 图１ 单体钠硫电池结构示意图 01x S Na xS Na ?+
钠硫电池工作原理及特性
钠硫电池工作原理及特性 就像江河中奔腾的流水，电流通过电网奔向千家万户时，也会不时掀起“波涛”，冲击用电设备，甚至引起事故。最近，上海科学家成功组装起了一套聪明的电能“蓄水池”，它能像水库蓄洪一样，将过多、过猛的电流储存起来，当电网需要的时候，再帄稳地释放出来。 10月14日，中科院上海硅酸盐研究所与上海电力公司宣布：经过多年攻关，他们成功完成了大容量城网储能钠硫电池的中试研发，并建成了一条2兆瓦的中试生产示范线和一套10千瓦的储能系统示范装置。明年5月，储能电站将出现在世博会上。 在上硅所的嘉定中试园区，记者见到了这条示范线。一个个直径9.4厘米、长53厘米的不锈钢圆筒整齐地竖立在80厘米见方的不锈钢箱子里——这就是用来为电网“蓄洪”的钠硫电池。打开这些不锈钢圆筒，特制的氧化铝陶瓷薄膜将作为正极的硫与作为负极的钠隔开——当电流通过时，钠与硫就会通过化学反应，将电能储存起来，当电网需要更多电能时，它又会将化学能转化成电能，释放出去。 项目技术负责人之一、上硅所研究员刘孙告诉记者，钠硫电池的“蓄洪”性能非常优异，即使输入的电流突然超过额定功率5-10倍，它也能泰然承受，再以稳定的功率释放到电网中——这对于大型城市电网的帄稳运行尤其有用。 太阳能、风能等新能源虽然洁净，但发电功率很不稳定。这会给整个电网带来不期而至的“洪峰”。储能电站会将这些“绿电”先照单全收，再根据电网需求输出。 其实，钠硫电池储能电站更大的作用在于为整个电网“削峰填谷”。众所周知，电网必须按照满足最大用电负荷来修建。2008年，上海最高用电负荷持续小时数只有104.5小时，而为满足这短暂的高峰负荷，却需要投资200亿元。 刘孙为记者算了一笔账：1千瓦功率的储能电池可节省电网投资1.3万元，通过“削峰填谷”，可使每吨标准煤所发的电多利用100度，可带来经济效益480元。预计到2015年，上海电网峰谷差可达16000兆瓦，即使只将20%的“谷电”存储起来，用于高峰时段，其经济效益就超过70亿元——而建设储能电站的投资，仅需20亿元左右。 在研发大容量电力储能系统的同时，科研人员还同步研发了生产线等关键设备100多台，积累了多项专利。目前，他们已建成2兆瓦中试生产线，每月可生产钠硫电池200-250个。“下一步，我们将联合更多企业力量，探索更大规模生产的工艺。”上硅所所地合作处处长夏天然告诉记者，仅上海一地可预见的市场规模就可达400亿元。
钠硫电池的制作流程
图片简介: 本技术介绍了化学储能领域的一种钠硫电池，包括外壳和套接在外壳内的电解质陶瓷管；外壳与电解质陶瓷管径向之间形成正极室，电解质陶瓷管径向内侧形成负极室，正极室内填充有多孔导电纤维毡，电解质陶瓷管的顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环，陶瓷绝缘环与外壳之间设有正极密封装置，将正极室封闭，负极室内设有储钠管以及套接在储钠管外侧的
安全管，储钠管的顶部通过负极密封盖封闭，陶瓷绝缘环与负极密封盖之间设有负极密封环，将负极室封闭，安全管外壁的底部与电解质陶瓷管内壁的底部之间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层，电解质陶瓷管外壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层。 技术要求 1.一种钠硫电池，包括外壳（1）和套接在所述外壳（1）内的电解 质陶瓷管（4）；所述外壳（1）与所述电解质陶瓷管（4）径向之间形成正 极室（100），所述电解质陶瓷管（4）径向内侧形成负极室（400），所述 正极室（100）内填充有多孔导电纤维毡（2），所述电解质陶瓷管（4）的 顶面上设有径向向外突出的陶瓷绝缘环（3），所述陶瓷绝缘环（3）与所 述外壳（1）之间设有正极密封装置（6），将所述正极室（100）封闭，所 述负极室（400）内设有储钠管（9）以及套接在所述储钠管（9）外侧的 安全管（8），所述储钠管（9）的顶部通过负极密封盖（11）封闭，所述 陶瓷绝缘环（3）与所述负极密封盖（11）之间设有负极密封环（7），将 所述负极室（400）封闭，其特征在于： 所述安全管（8）外壁的底部与所述电解质陶瓷管（4）内壁的底部之 间设有绝缘且对液态钠不浸润的缓冲层（5），所述电解质陶瓷管（4）外 壁的底部设有绝缘且对硫和多硫化钠不浸润的底部保护层（10）。 2.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于：所述缓冲层 （5）是采用氧化锆、氮化硅、氧化铝粉或碳粉中的任意一种或多种，所 述底部保护层（10）采用硅酸铝纤维制成。 3.根据权利要求1所述的一种钠硫电池，其特征在于：所述安全管 （8）与所述电解质陶瓷管（4）之间的径向间隙（401）中设有间隙填充 层（13），所述间隙填充层（13）的由金属纤维编成，且所述间隙填充层 （13）的孔隙率为30～50%。
钠硫电池行业投资分析及深度研究报告.doc
钠硫电池行业投资分析及深度研究报告 北京汇智联恒咨询有限公司 定价：两千元 〖目录〗 第一章钠硫电池市场概述 第一节钠硫电池市场发展现状分析 第二节钠硫电池市场政策环境分析 一、欧盟市场电池相关法规 二、中国市场电池环保要求 三、上海大规模推广钠硫电池 四、相关政策法规对市场的影响程度 第三节钠硫电池市场容量分析 一、钠硫电池市场容量分析 二、动力与储能电池市场分析 第四节钠硫电池市场特征分析 第二章上游钠硫电池原材料供应情况分析 第一节钠硫电池主要原材料 一、钠硫电池主要原材料 二、金属钠 三、多硫化钠 四、陶瓷材料 第二节钠硫电池主要原材料产量变动情况 第三节钠硫电池影响原材料供应的因素 第三章钠硫电池市场下游产业发展状况分析 第一节电力产业发展状况 第二节工业制造业发展状况
第三节储能电站发展状况 第四章钠硫电池国内拟在建项目分析及竞争对手动向第一节国内主要竞争对手动向 一、国内锂电池发展方向 二、钒电池的市场分析 第二节国内建成和拟建项目分析 第三节钠硫电池储能系统在上海电网的应用 一、钠硫电池储能系统简介 二、上海电网特征概况 三、钠硫电池储能系统在上海电网中的应用 四、钠硫电池储能系统在上海电网应用的效益分析 第五章钠硫电池市场运行情况分析 第一节国内钠硫电池市场生产能力分析 一、总体产品产量统计分析 二、产品产量结构性分析 三、产品产量企业集中度分析 第二节钠硫电池进出口市场分析 第六章钠硫电池市场综合竞争趋势分析 第一节国际钠硫电池市场发展现状分析 第二节国内钠硫电池市场区域市场需求集中度比较第三节钠硫电池市场价格变化走势 一、钠硫电池年度价格变化分析 二、钠硫电池各厂家价格分析 三、钠硫电池市场价格驱动因素分析 第四节生产工艺技术分析 一、储能技术分类比较
BMS储能系统用户手册(V1.0)-磷酸铁锂要点
储能电站电池管理系统 (BＭS） 用户手册V1.0 (磷酸铁锂电池) 深圳市光辉电器实业有限公司
目录 1、概述?错误!未定义书签。 ２、系统特点.............................................................................................................. 错误!未定义书签。 3、储能电站系统组成?错误!未定义书签。 4、电池管理系统主要组成 (4) ４．1 储能电池管理模块EＳBMM ......................................................................... 错误!未定义书签。 4.1.1 ESBＭM-12版本?错误!未定义书签。 ４.１．2 EＳBMM－24版本........................................................................... 错误!未定义书签。 4．2 电池组控制模块ＥＳGU................................................................................ 错误!未定义书签。 4.3 储能系统管理单元ESMU ............................................................................... 错误!未定义书签。 5、安装及操作注意事项?错误!未定义书签。 19 附录Ａ:产品操作使用界面?
分布式钠硫电池储能系统在美国的安装与应用
第37卷第12期2009年12 月Vo.l37No.12 Dec.2009 分布式钠硫电池储能系统在美国的安装与应用 贾宏新1,何维国2,张宇2,符杨1 (1.上海电力学院,上海200090;2.上海市电力公司技术与发展中心,上海200025) 摘要:介绍了美国2006年投入商业运行的第一套基于钠硫电池的1.2MW分布式储能系统。详细地阐述了该系统的选址条件、电池参数和安装、功率变换系统、运行性能等方面的情况,并分解了项目成本,以期为中国设计安装运行大规模电力储能系统提供参考和借鉴。 关键词:分布式储能系统;钠硫电池;功率变换系统 基金项目:上海电力学院人才引进基金(k2008246);上海市教育委员会重点学科建设项目(J51301) 作者简介:贾宏新(19732),男,博士,主要研究方向为电力储能技术、风力发电机设计与控制。 中图分类号:T M910文献标志码:A文章编号:100129529(2009)1222032203 In sta lla tion and app lica ti o n of d istr ibuted NA S en er gy stora ge syste m s in U S A JI A H o ng2xin1,HE Wei2guo2,Zhang Y u2,F U Y ang1 (1.Shang ha iUn i versity of E lectr i c Po we r,Shangha i200090,Ch i na; 2.Technol ogy&Deve l op m ent Center,S MEPC,Shang ha i200025,Ch i na) Abstr ac t:The first distr i buted NAS ene rgy st orage syste m rated1.2MW was put i nto co mm erc i a l opera ti on i n USA i n 2006.The site se lecti on,ba ttery type se lecti on and i nsta llatio n,its po wer convers i on system,and perfor m ance of th i s syste m were presented.The cost of the syste m was a lso ana l yzed. K ey word s:d i str i buted energy st orage system(DESS);NAS batte ry;po wer conversio n system(PCS) 从2001年开始,美国电力公司接到的分布式发电请求呈几何级数增长。用户拥有的分布式发电要实现大规模应用,也面临许多诸如发电位置的优化、发电的不确定性和低稳定性、能量回馈安全等问题。将优化后的分布式储能系统用于电网可以大大降低此类问题的风险,增强电网运行者对整个电网的控制能力,提高供电可靠性并能从分布式发电系统中获得收益。 美国电力公司在西弗吉尼亚州的查尔斯顿市安装了美国历史上第一套基于钠硫电池的储能系统。该1.2M W(7.2M W#h)钠硫电池储能系统于2006年6月26日实现商业运行,短期目标是减轻当地电力容量饱和的压力和提高供电的可靠性。 为降低成本和取得实际运作经验,美国电力公司没有采用交钥匙工程方式,而是分别和主要的供应商签署合同。钠硫电池由日本NGK公司提供,Me i k o公司负责电池的运输,电池系统的电气柜由K ana wha制造公司提供,功率变换器由美国S&C电气公司提供[123]。1钠硫电池的储能系统情况 1.1储能系统场地选择 经过对19个变电站的评估和筛选,美国电力公司最终确定西弗吉尼亚州查尔斯顿市的Che m i2 ca l变电站做为储能系统的安装地点。评估储能系统安装地点的主要依据有:(1)需要增容或提高供电可靠性;(2)负荷以较慢的速度增长;(3)比传统扩容方案成本低;(4)未来规划的不确定性;(5)易于对新技术进行管理;(6)便于技术支持。 1.2Chem i c a l变电站接线 Che m ical变电站是138kV输电和12k V配电电站,由20MVA,46kV/12kV配电变压器和电压调节器提供三路馈电输出。在2005年6~8月份,已经接近负荷容量,预计未来要超过容量上限,因此,安装储能系统能够在未来几年缓解供电压力,而不需要建设新的变电站。储能系统安装在其中一条馈电线路上,如图1所示。从图2的负荷曲线可以看出,峰值负荷出现在15:00~18:00时间段。因此,在负荷最高的时段,可以让钠硫电
2012-2015年钠硫电池行业投资分析及深度研究报告
2012-2015年钠硫电池行业投资分析及深度研究 报告
第一章钠硫电池市场概述 (11) 第一节钠硫电池市场发展现状分析 (11) 第二节钠硫电池市场政策环境分析 (11) 一、欧盟市场电池相关法规 (11) 二、中国市场电池环保要求 (12) 三、上海大规模推广钠硫电池 (14) 四、相关政策法规对市场的影响程度 (16) 第三节钠硫电池市场容量分析 (16) 一、钠硫电池市场容量分析 (17) 二、动力与储能电池市场分析 (17) 第四节钠硫电池市场特征分析 (18) 第二章上游钠硫电池原材料供应情况分析 (19) 第一节钠硫电池主要原材料 (19) 一、钠硫电池主要原材料 (19) 二、金属钠 (19) 三、多硫化钠 (19) 四、陶瓷材料 (20) 第二节钠硫电池主要原材料产量变动情况 (20) 第三节钠硫电池影响原材料供应的因素 (21) 第三章钠硫电池市场下游产业发展状况分析 (22) 第一节电力产业发展状况 (22) 第二节工业制造业发展状况 (28) 第三节储能电站发展状况 (28) 第四章钠硫电池国内拟在建项目分析及竞争对手动向 (30) 第一节国内主要竞争对手动向 (30) 一、国内锂电池发展方向 (30) 二、钒电池的市场分析 (30) 第二节国内建成和拟建项目分析 (32) 第三节钠硫电池储能系统在上海电网的应用 (33)
一、钠硫电池储能系统简介 (33) 二、上海电网特征概况 (34) 三、钠硫电池储能系统在上海电网中的应用 (35) 四、钠硫电池储能系统在上海电网应用的效益分析 (38) 第五章钠硫电池市场运行情况分析 (41) 第一节国内钠硫电池市场生产能力分析 (41) 一、总体产品产量统计分析 (41) 二、产品产量结构性分析 (41) 三、产品产量企业集中度分析 (42) 第二节钠硫电池进出口市场分析 (42) 第六章钠硫电池市场综合竞争趋势分析 (43) 第一节国际钠硫电池市场发展现状分析 (43) 第二节国内钠硫电池市场区域市场需求集中度比较 (43) 第三节钠硫电池市场价格变化走势 (43) 一、钠硫电池年度价格变化分析 (43) 二、钠硫电池各厂家价格分析 (44) 三、钠硫电池市场价格驱动因素分析 (44) 第四节生产工艺技术分析 (46) 一、储能技术分类比较 (46) 二、钠硫储能系统的应用目的和意义 (47) 第七章部分重点企业分析 (50) 第一节NGK (50) 一、企业概况 (50) 二、企业主要经济指标分析 (50) 三、企业盈利能力分析 (51) 四、企业偿债能力分析 (52) 五、企业运营能力分析 (54) 六、企业成长能力分析 (54) 第二节内蒙古兰太实业股份有限公司 (55)
包含钠硫电池储能的微网系统经济运行优化
第31卷第4期中国电机工程学报V ol.31 No.4 Feb.5, 2011 2011年2月5日Proceedings of the CSEE ?2011 Chin.Soc.for Elec.Eng. 7 文章编号：0258-8013 (2011) 04-0007-08 中图分类号：TM 73 文献标志码：A 学科分类号：470·40 包含钠硫电池储能的微网系统经济运行优化 丁明，张颖媛，茆美琴，刘小平，徐宁舟 (合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心，安徽省 合肥市 230009) Economic Operation Optimization for Microgrids Including Na/S Battery Storage DING Ming, ZHANG Yingyuan, MAO Meiqin, LIU Xiaoping, XU Ningzhou (Research Center for Photovoltaic System Engineering of Ministry of Education, Hefei University of Technology, Hefei 230009, Anhui Province, China) ABSTRACT: Microgrids could allow renewable and clean resources to penetrate into a utility and achieve demand-side management and maximum utilization of existing energy. However, negative impacts on stability are brought by the randomness of renewable generation. The applications of energy storage technologies will be more and more important for the security and stability. This paper chooses Na/S battery as distributed energy storage unit and introduces its characteristics. An optimization and dispatching model of microgrids, which includes Na/S battery as distributed energy storage unit, is proposed and the model is validated by studying a specified case with various factors. KEY WORDS: microgrid; distributed energy storage; Na/S battery; energy management; operation optimization 摘要：微网有利于充分发挥可再生能源发电等分布式能源系统的效益，实现需求侧管理及现有能源的最大化利用，但与此同时，可再生能源发电所具有的间歇性使得微网系统承受扰动的能力相对较弱。储能技术的应用将对微网系统的稳定运行控制发挥重要作用。以钠硫电池为储能研究对象，建立了包含钠硫电池储能的微网系统经济运行优化模型，并以一个微网系统为例，分析讨论了多种因素对系统经济运行优化结果的影响，验证了所建立模型的合理性。 关键词：微网；分布式储能；钠硫电池；能量管理；运行优化 0 引言 近年来，为了充分发挥可再生能源发电等分布式能源系统的效益，微网的集成与控制成为研究热点，这也是智能电网建设中的一个重要组成部分[1-10]。 微网作为一种新型能源网络化供应与管理技术，便利了分布式能源(distributed energy resource，DER)系统的接入，同时可实现需求侧管理及现有能源的最大化利用。它具有灵活的运行方式和可调度性能，可实现自我控制、保护和管理等自治功能。由于具有间歇性的可再生能源发电一般占有较大比例，微网系统承受扰动的能力相对较弱。为了充分发挥可再生能源发电的优势，平衡其随机波动，维护系统稳定，改善电能质量，就必须同时在系统中配备一定容量的同步发电单元或储能单元。储能单元以其能量可双向流动、可兼顾容量和功率需求以及优异的环保性能等特性受到了广泛的关注[11-15]。它们可用于平抑负荷波动、进行削峰填谷；与风力发电、光伏发电等可再生能源发电技术相配合，以稳定系统的功率输出，增强可再生能源发电系统的可调度性能；保证电能质量，提高用户侧可靠性；提供频率调节、瞬时响应备用、旋转备用等辅助服务功能；可通过参与电力市场，利用峰谷电价差异使储能系统拥有者获得一定的经济收益；与此同时可提高电网的输配电能力、延缓电网升级扩建、降低电网投资成本等。 微网系统的经济运行优化是微网的集成控制及能量管理研究中的一个重要内容。国外的相关科研组织对此已取得一定的研究成果，例如：欧盟的研究划分较为细致，分别针对集中控制式和分散控制式微网系统展开研究；日本在工程应用方面较为领先，开发了相应的能量管理软件并已将其在所建 基金项目：国家863高技术基金项目(2007AA05Z240)；国家自然科学基金项目(50837001)；国家重点基础研究专项经费项目(2009CB219702，2009CB219708)。 The National High Technology Research and Development of China (863 Program)(2007AA05Z240)；National Natural Science Foundation of China (50837001)；Special Fund of the National Priority Basic Research of China (2009CB219702，2009CB219708).
BMS储能系统用户手册(V1.0)-磷酸铁锂要点
储能电站电池管理系统 (BMS) 用户手册V1.0 (磷酸铁锂电池) 深圳市光辉电器实业有限公司
目录 1、概述 (3) 2、系统特点 (3) 3、储能电站系统组成 (4) 4、电池管理系统主要组成 (4) 4.1 储能电池管理模块ESBMM (5) 4.1.1 ESBMM-12版本 (5) 4.1.2 ESBMM-24版本 (8) 4.2 电池组控制模块ESGU (12) 4.3 储能系统管理单元ESMU (14) 5、安装及操作注意事项 (17) 附录A：产品操作使用界面 (18)
1、概述 ESBMS 是根据储能电池组特点设计的电池管理系统，实现电池组的监控，管理和保护等功能，为磷酸铁锂电池在成组使用时的安全应用以及寿命的延长等方面都起着决定性的作用。 2、系统特点 ●全面电池信息管理 实时采集单体电池电压、温度，整组电池端电压、充放电电流等。 ●在线SOC诊断 在实时数据采集的基础上，采用多种模式分段处理办法，建立专家数学分析诊断模型，在线预估单体电池的SOC。同时，智能化地根据电池充放电电流和环境温度等对SOC预测进行校正，给出更符合变化负荷下的电池剩余容量及可靠使用时间。 ●主动无损均衡充电管理 在充电过程中，采用我司“补偿式串联电流均衡法”和“集中式均衡法”两项发明专利技术调整单节电池充电电流，保证系统内所有电池的电池端电压在每一时刻有良好的一致性，同时减少有损均衡方法带来的能量浪费，最大均衡电流不小于2A。 ●系统保护功能 对运行过程中可能出现的电池严重过压、欠压、过流（短路）、漏电（绝缘）等异常故障情况，通过高压控制单元实现快速切断电池回路，并隔离故障点、及时输出声光报警信息，保证系统安全可靠运行。 ●热管理功能 对电池箱的运行温度进行严格监控，如果温度高于或低于保护值将输出热管理启动信号，系统可配备风机或保温储热装置来调整温度；若温度达到设定的危险值，电池管理系统自动与系统保护机制联动，及时切断电池回路，保证系统安全。 ●自我故障诊断与容错技术 电池管理系统采用先进的自我故障诊断和容错技术，对模块自身软硬件具有自检功能，即使内部故障甚至器件损坏，也不会影响到电池运行安全。不会因电池管理系统故障导致储能系统发生故障，甚至导致电池损坏或发生恶性事故。 ●专业的负荷联动控制及优化 电池管理系统具备相应的数字通讯接口及开放的通讯协议，以及必要的输入输出干节点，可灵活接入PCS、储能电站监控调度系统等，实现联动控制，提高储能电站效率，优化负荷控制和调度决策。
储能系统方案.doc
序 术语 定义 号 1 单体蓄电池， Cell 由电极和电解质组成，构成蓄电池组的最小单元，能将所获得的电 能以化学能的形式贮存并将化学能转为电能的一种电化学装置。 2 电池模块 ,Battery Module 用电气方式连接起来的用作能源的两个或者多个单体蓄电池。 3 电池簇 ,Battery Cluster 由若干个电池模块串联，并与电路系统相联组成的电池系统，电路 系统一般由监测、保护电路、电气、通讯接口及热管理装置等组成。 4 电池堆 ,Battery Array 由连接在同一台能量转换系统（ PCS ）上的若干个电池簇并联而成的 可整体实现功率输入、输出的电池系统，并受后台监控系统控制。 电池管理系统 ,Battery 用于对蓄电池充、放电过程进行管理，提高蓄电池使用寿命，并为 5 用户提供相关信息的电路系统的总称，由 BMU 、MBMS 和 BAMS 等管理 Management System,BMS 单元组成，可根据储能系统配置选用两层或三层架构。 具有监测电池模块内单体电池电压、温度的功能，并能够对电池模 6 电池管理单元 ,Battery 块充、放电过程进行安全管理，为蓄电池提供通信接口的系统。 BMU Management Unit, BMU 是电池管理系统（ BMS ）的最小组成管理单元，通过通信接口向电池 簇管理系统（ MBMS ）提供电池模块内部信息。 是由电子电路设备构成的实时监测与管理系统， 有效地对电池簇充、 电池簇管理系统 ,Main 放电过程进行安全管理，对可能出现的故障进行报警和应急保护处 7 Battery Management 理，保证电池安全、可靠、稳定的运行。 MBMS 是电池管理系统的中 System,MBMS 间层级，向下收集电池管理单元（ BMU ）信息，并向上层电池堆管理 系统（ BAMS ）提供信息。 电池堆管理系统 ,Battery 是由电子电路设备构成的实时监测与管理系统，对整个储能电池堆 8 Array Management System, 的电池进行集中管理，保证电池安全、可靠、稳定的运行。 BAMS 是 BAMS 电池管理系统的最高层级，向下连接接电池簇管理系统（ MBMS ）。 9 电池荷电状态 ,State of 电池当前实际可用电量与额定电量的比值。 Charge,SOC 10 电池健康状态 ,State of 电池当前可充放电总电量与额定电量的比值。 Health,SOH 11 能量转换系统 Power 实现电池与交流电网之间双向能量转换的装置，其核心部分是由电 Conversion System,PCS 力电子器件组成的换流器。 后台监控系统 , Supervisory 对储能系统、外部电网、负载进行监测和协调控制的系统平台，由 12 Control And Data BAMS 或 MBMS （二层构架时）与其进行通信，完成储能电池堆的信息 Acquisition, SCADA 传输和后台控制。