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NA钠硫电池:经过全球5GWh部署验证的长期储能

特普生科技 特普生科技 2023-07-13 13 203

本文来源于储能科技,目的在了解关于NA钠硫电池的内容。鸣谢自主研制NTC芯片的特普生储能CCS集成温度采集母排,对本文的大力支持,感谢特普生海外技术翻译官林博女士!

热能储存与传感器

将热能储存在储罐或地下设施中,可以节省多余的能量以供日后使用——几天、几小时甚至几个月。因此,Thermal Energy Storage热能存储(TES)的概念弥合了能源供应和能源需求之间的差距。

到 2050 年,世界能源消耗预计将增加 50%。与此同时,世界传统能源资源正在枯竭。为了以可持续和零排放的方式适应未来的能源消耗,越来越多的能源来自可再生资源,例如风能、波浪能和太阳能。

但可再生能源随之而来的是失控——我们根本无法控制风力何时何地足以发电。缺乏控制会导致生产不稳定,能源生产可能与能源消耗不匹配,从而导致能源过剩。甚至有风电场关闭的例子,尽管生产效率很高,但仅仅是因为与消费需求不匹配。

日本丰前 50MW/300MWh 项目的钠硫 (NAS) 电池存储单元

人类对世界从依赖化石燃料转向风能或太阳能等更清洁、可再生能源的能力持怀疑态度的时代已经结束。向更清洁的净零世界过渡是我们当今面临的最大挑战之一。已有 70 多个国家设定了到 2050 年实现净零排放的目标,其中一些国家甚至更早。

能源部门占温室气体排放的主要部分,因此用可再生能源替代污染性的化石能源将有助于大幅减少排放。最近在日本举行的七国集团峰会上,成员国承诺到2030年将海上风力发电量增加150GW,太阳能发电量增加1TW。

因此,问题不在于我们是否能够 100% 使用可再生能源,而在于我们如何平衡所有无法按需提供的能源?如何从这些间歇性电源获得稳定可靠的电力供应?

将不到 20% 左右的可再生能源并入电网并不是那么困难,但超过这个阈值,对平衡技术的需求就变得越来越迫切。

为了保持电网稳定,不仅需要消除短暂而频繁的波动,而且还需要在过量时吸收大量能量,并在需要时释放,通常是数小时或数天后,最终实现自主发电基于可变可再生能源(VRE)的供应。即使对于发达的电网来说,拥塞也可能成为一个问题。

应对这些挑战的一项不可或缺的技术,或者更确切地说是一组技术,就是能源存储。这不是一个新概念。抽水蓄能 (PHES) 已经陪伴我们一百多年了,而最近,越来越多地部署固定电池来集成 VRE。

在电动汽车(EV)增长的推动下,锂离子电池已在固定存储领域得到广泛采用。虽然它们非常适合短期应用,但专门设计用于几个小时充电和放电的技术,一旦我们达到需要六个或更多小时放电的应用,就可以提供更好的性价比。

有许多长期储能(LDES)技术开始投入商业使用,但其中大多数还处于早期阶段,并且肯定没有像钠硫电池(NAS 电池)那样具有相同的记录,由 NGK Insulators 开发并由德国巴斯夫BASF分销。NAS钠硫电池已在 250 多个工业和公用事业项目中进行了20 多年的现场部署,总产量接近 5GWh,是当今最成熟的长续航技术之一。

正如阿联酋迪拜的这个项目所示,NAS 电池适用于各种气候条件

NAS钠硫电池单元设计用于放电 6 小时或更长时间,可扩展至数百兆瓦时。该系统不仅具有高能量密度和快速响应时间,而且由于退化水平非常低,其设计寿命为20 年,即 7,300 个操作周期。

NAS钠硫电池存储解决方案是集装箱式的:每个20英尺的集装箱包含六个模块,总计达250kW的输出和1,450kWh的储能容量。可以组合多个容器来创建任何所需尺寸的更大装置。使用的主要原材料,如钠、硫、氧化铝,都很丰富,供应链和价格都不是问题——考虑到过去几年其他电池技术的坎坷历程,这可能会给客户带来一些安慰。

耐用性和气候适应能力也是重要指标:

NAS 电池可以部署在高温或低温地区。举两个最近的例子,韩国的一个项目在 -10°C 左右的温度下安装,澳大利亚的另一个项目在 30°C 以上的温度下安装,这两个项目都在同一周内安装。

安全、具有成本竞争力的技术解决方案

NAS 电池具有详细的安全概念,并经过第三方的广泛测试。其中包括 NGK 与日本有害物质安全技术协会开展的工作以及 TÜV Rheinland 在 2019 年进行的安全审核。自 2011 年以来仅报告了一起事故,NAS 电池的安全记录确实令人瞩目。毫不奇怪,最近的几个项目选择了 NAS 电池与氢气生产并置。

在全球范围内,根据 UL9540A 和 UL1973 标准对从电池到系统级别的储能技术进行测试和认证对于可融资性变得至关重要。NAS 电池通过了 UL1973 认证,可确保存储系统的安全安装和运行,并根据 UL9540A 进行了评估,进一步证明了安全性和竞争力。

除了原材料价格的稳定性及其适合 6 小时及以上应用的理想技术之外,NAS 电池成本竞争力的另一个重要方面是低运营成本:系统以集装箱形式到达现场,安装简单快捷。该技术的耐用性使其成为低维护资产。循环过程中的低水平退化减少了项目生命周期内系统增强的需求,并且通过 100% 放电深度可提供完整的标称容量,所有这些都有助于客户优化总拥有成本。

澳大利亚首个 NAS 电池安装最近在矿场完成

德国巴斯夫为何以NAS技术进军储能市场?

您可能会问,为什么德国巴斯夫这样的知名化工公司决定进入这个市场?

巴斯夫制定了大胆的脱碳战略,与许多世界领先经济体的目标一致,即到 2050 年实现净零排放。这一转型的核心是技术的使用,该技术将用可再生能源电力取代化石燃料,而储能就是其中之一。

总部位于日本名古屋的 NAS钠电池制造商 NGK Insulators 的目标是到 2050 年实现净零排放。 两家公司自 2019 年起联手扩大 NAS 技术,将巴斯夫的全球影响力和强大的研发能力与 NGK 的陶瓷专业知识和制造 NAS 电池的经验相结合。

如今,巴斯夫不仅在全球范围内分销NAS钠硫电池,还与 NGK 合作开发下一代钠硫电池,新产品将于2024年推出。

特普生,成立于2011年,是国家高新技术、专精特新企业。主要研制NTC芯片热敏电阻温度传感器储能线束储能CCS集成采集母排储能模组铝巴等温度采集产品系列。一体化研制、一致性品质的特普生,竞争力优势明显:自主研制NTC芯片核心技术及实现医用0.3%精度;专利百项,保留不公开技术2项;为全球新能源产品、大消费品与工业品提供了定制化的温度采集技术。

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