向凈零世界轉(zhuǎn)型是當今世界各國面臨的最大挑戰(zhàn)之一。已有70多個國家設(shè)定到2050年實現(xiàn)凈零排放目標,其中一些國家設(shè)定時間甚至更早。
化石燃料燃燒是溫室氣體排放的主要來源,因此用可再生能源取代化石燃料將有助于顯著減少溫室氣體排放。最近在日本舉行的七國(美國、英國、法國、德國、日本、意大利和加拿大)集團峰會上,成員國承諾到2030年將海上風電裝機規(guī)模增加150GW,太陽能裝機規(guī)模增加到1TW。
如今,我們面臨的挑戰(zhàn)在于如何平衡能源供應,如何從間歇性能源中獲得穩(wěn)定可靠的電力供應。
將不到20%的可再生能源納入電網(wǎng)并不難,但一旦超過這個份額,對平衡技術(shù)的需求就變得愈加迫切。
為保持電網(wǎng)的穩(wěn)定,不僅需要抑制短暫而頻繁的波動,還需儲存過剩能量,在需要時釋放,儲存時間通常需要數(shù)小時或數(shù)天,最終實現(xiàn)基于可變可再生能源(VRE)的自主供電。即使是發(fā)達的電網(wǎng)也可能出現(xiàn)擁堵問題。
儲能是解決上述挑戰(zhàn)的一項重要技術(shù)。抽水蓄能(PHES)已有一百多年的歷史,而最近,固定式
電池越來越多地用于集成VRE。
隨著電動汽車不斷發(fā)展,鋰離子電池已廣泛應用于固定儲能領(lǐng)域。鋰離子電池非常適合于短時應用,還需專門研發(fā)用于數(shù)小時的充放電技術(shù)以滿足長時間充放電需求。許多長時儲能(LDES)技術(shù)開始進入商業(yè)應用,但其中多數(shù)處于早期階段。
鈉硫電池(NASbattery)由NGK Insulators開發(fā),BASF負責分銷。
鈉硫電池已在250多個工業(yè)和公用事業(yè)項目中應用了20多年,累計裝機量近5GWh,是當今最成熟的長時儲能技術(shù)之一。
鈉硫電池可放電持續(xù)6小時及以上,能量規(guī)模可達到數(shù)百兆瓦時。在具有高能量密度和快速響應時間的同時,該系統(tǒng)還不易損壞,使用壽命長達20年或循環(huán)次數(shù)達7300次。
鈉硫電池儲能為集裝箱式設(shè)計:每20英尺的集裝箱由6個電池模組構(gòu)成,輸出功率高達250KW,儲能容量為1450KWh。也可由更多集裝箱構(gòu)成更大尺寸。
電池的主要原料為鈉、硫、氧化鋁等,這些原料供應充足,成本低廉。
耐用性和氣候適應性也是衡量電池性能的重要指標:無論高溫或低溫地區(qū),鈉硫電池都能適用。例如,近期韓國的一個項目在-10°C左右的溫度下安裝,而澳大利亞的一個項目在30°C以上的溫度下安裝。
安全性及成本競爭力
鈉硫電池經(jīng)第三方廣泛測試,安全性好。其中包括NGK與日本危險物質(zhì)安全技術(shù)協(xié)會開展的合作,以及TÜV Rheinland在2019年開展的安全審計。自2011年以來,僅報告了一起鈉硫電池事故,其安全記錄確實令人矚目。毫不奇怪,鈉硫電池在最近幾個項目中被選擇與氫氣共存。
在全球范圍內(nèi),根據(jù)UL9540A和UL1973標準,對從電池到系統(tǒng)級別的儲能技術(shù)進行測試和認證,這對可融資性至關(guān)重要。鈉硫電池已通過UL1973認證,用于儲能系統(tǒng)的安全安裝和操作,并已通過UL9540A評估,進一步證明其安全性和成本競爭力。
鈉硫電池原材料價格穩(wěn)定,適用于6小時及以上應用,此外,其運營成本低。該系統(tǒng)以集裝箱形式到達現(xiàn)場,安裝簡單快捷。并且耐用性好,維護成本低。通過循環(huán)降低系統(tǒng)的衰減程度,減少了在項目周期內(nèi)強化系統(tǒng)的需求,并且通過100%的放電深度可以獲得最大額定容量,有助于減少客戶的總體擁有成本。
為什么要以鈉硫電池技術(shù)進入儲能市場?
BASF有一個大膽的脫碳戰(zhàn)略,其目標是到2050年實現(xiàn)凈零排放。總部位于日本名古屋的鈉硫電池制造商NGK Insulators公司也設(shè)定了這一目標。
轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵是技術(shù)的運用,這些技術(shù)將推動可再生能源取代化石燃料,而儲能技術(shù)就是其中之一。
兩家公司自2019年開始合作,BASF的全球影響力及強大的研發(fā)能力與NGK在陶瓷領(lǐng)域的專業(yè)知識和制造鈉硫電池的經(jīng)驗相結(jié)合,擴大了鈉硫電池技術(shù)的應用規(guī)模。
如今,BASF不僅在全球分銷鈉硫電池,還與NGK合作開發(fā)下一代鈉硫電池,產(chǎn)品將于2024年推出。
(責任編輯:子蕊)