光热发电资深学者张建城：大规模电网储能—钠氯化物电池储热蓄电

如何把我们光热发电储能作用更充分的发挥，这就跟电网有直接关联了，一个是提高我们光热发电的效益，延长发电时数，另外一个是意识到现在我们的电网必须具有大规模的储能技术，必须要引入。

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光热发电资深学者张建城先生分享了大规模电网储能—钠氯化物电池储热蓄电。

以下为发言实录：

张建诚：我是从事光热发电研究的，国内来讲可能比较早一些，光热发电用英文讲叫CSP，中文翻译叫做聚光太阳能发电，我们国家刚开始示范，今天要讲的是另外一个问题，如何把我们光热发电储能作用更充分的发挥，这就跟电网有直接关联了，一个是提高我们光热发电的效益，延长发电时数，另外一个是意识到现在我们的电网必须具有大规模的储能技术，必须要引入，这个我就不多讲了，因为时间比较紧。

最主要的是可再生能源的介入，进入电网之后，现在我们电网如果不想被颠覆，恐怕储能是很好的一个办法。我不知道大家有印象没有，可能是去年全世界能源界把目标对准到德国，为什么?因为德国出现了日全食，特别是光伏是不是去年我也说不准确了，但是这件事情是真的，德国通过储能，通过调配保证了电网的安全，因为它的光伏占比很大。

加储能技术是一个必经之路，今天我的报告内容是这样，一个是大规模电力储能技术的选择，另外一个讲一讲高温容盐电池的比较，另外改一个钠氯化物电池的创新，第四个讲一讲大规模电池储能和储热，这个是我们理念就不一样了，第五个是结语。

大规模电力储能技术的选择，现在我们有这么几项，一个是物理储能，刚才空气储能都属于这一类的，还有一个电化学储能，是我们的电池，还有一个热化学储能，可能这个大家接触的不多，这跟我们光热发电可能比较多，因为我们要用热把化学的热能利用起来，再一个就是储热蓄冷。再一个是储氢技术，还有一个是多能互补，这是储能领域比较多的方面，这个就不解释了，各种储能技术，大家从各种材料上都能看到，都能了解。

大规模储能技术关键有这么几点要求，第一个是储能技术的安全性要高，我们都不用想，没有易燃易爆的隐患。第二个是生命周期内，性价比要高，就是经济性要优。第三个就是生命周期的环境负荷好，实际上环境要友好。第五个就是寿命周期长，高可好。第二个是尽可能的储能密度高，不能跟电动汽车去比较去，电动汽车要求的密度很高，要跑400公里，跑800公里，我们不需要那个密度。

另外一个，尽可能的自放电要小，因为我们电池维护要容易。这是我们国家电网公司，这个可能有一段时间了，他们对储能技术提出的要求，据说最近可能又有了新的标准，我简单说一下粗略的，安全性上要求电池一定安全，对环境友好，第二个要低成本，提高每千瓦时造价是1500元以下，但是目前来讲恐怕还要降低，因为美国政府最近提出了新的目标，每度电5美分，放电要安全5美分来结算，这是一个目标。再一个长寿命，再一个循环寿命大于五千次，存储密度大于100，这些要求都很高的对电池技术。

我们现在来讲，我是提出了一个新的理念，在我们国内恐怕是最早提出来的，这个理念是什么呢?利用电池的热能，充分利用它，所以我就提出了一个储热蓄电的问题。要想储热又想蓄电，可选择的电池只有熔盐电池，技术上比较成熟的主要是钠硫电池和钠氯化物电池，另外这两年刚刚出现的一种熔盐电池叫液态金属电池。高温熔盐电池的主要特点，就是工况环境温度高，一般都在摄氏200度到600度才能工作，另外循环寿命要长，能量密度居中，没必要要的很高，这个来讲大家可以理解。另外一个是储能成本降低的空间要大，我们既然要做这个熔盐电池，下面我们就解释解释这三种熔盐电池，加以比较一下。

目前来说高温熔盐电池就这么三种，一种是日本NGK生产的钠硫电池，我们看到所有的介绍，电池存储技术的时候钠硫电池少不了，但是少的是哪种电池，是美国GE的大松钠氯电池，这个电池也叫斑马电池，最早是印度搞出来的。另外一个是美国MMT，就是麻省理工学院近两年推出来的液态金属电池。

这个是日本NGK的钠硫电池，我们简单介绍一下，因为这个大家都比较熟悉，它就一个问题，它的安全性隐患比较大，现在在我们电池储能，规模储能中现在还是规模比较大的一种，安装比较多的。这是在意大利安装的一个，这个持续放电时间可以达到6-7个小时，一般其他的电池还达不到这个电池。2015年6月我们国家电网引进的一个只有一个，就这么一座钠硫电池的示范项目，因为钠硫电池的安全性，大家知道着了几次火了，现在发展遇到了瓶颈，现在使用量好像暂停了。

另外我们讲一讲钠氯化物电池，原理性跟钠硫电池有点类似，只是里头用的材料不一样，把硫成了氯化钠，这是瑞士搞的一个公司，但是被意大利非凡收购了，这家公司的电池现在就在我们国家销售，是你们GE，也就是将来你们超威的竞争对手，这是我们GE公司搞的钠氯化物电池，这个我们的结构都是传统结构，跟NGK的结构完全一样，都是柱状的进行组装，组合，但是这个我想底下介绍的应该都是公开信息。

这是GE公司可以说是堆叠组成的规模性的储能，一个一个小模块组合起来，成本还是相对比较高的。这个核心部件，我们说钠镍电池，钠硫电池的核心部件是什么东西，就是这么一个东西，一般来讲就是固体电解质，是陶瓷的。所以这个生产线是烧结出来的，我不知道你们是不是准备要搬到超威去，这是他的零部件，这是组装线，这是超威与GE深度合作，准备在中国生产这个电池，但是你们的竞争对手现在已经就在中国了。

另外是钠镍电池现在受到国际上，2016年之后受到很多国家，包括企业，包括研究所重新，我们讲重新回到了市场，这是德国刚出的电池，这个结构比你们GE的要简单的多，你们可以比较一下那个结构。这是中国科学院合肥物理研究院刚推出的，他准备搞钠硫电池，不是搞钠镍。这是美国麻省理工学院做的，他把很多人都给忽悠进来了，当时风险资金，风险资本一共筹集了将近5000多万，这是他的基本结构，采用锂电池的基本结构，他还在实验当中，而且已经失败了一次了，失败以后现在也停下来了。这个项目里，我们国内很多科研人员都参与到这个项目当中了。

这个项目最近有所进展，麻省理工学院公开了，他说现在他们新研究了一种新的氮化钛来替代固体电解质，我们可以关注一下。国内接棒，我们国家2018年度搞了一个申报，所以现在搞这个电池的单位真不少，但是我讲这个难度很大。

通过比较，我们选择了，我要用的方向是储热蓄电，我选择的电池就是钠氯化物电池，为什么选择就不再说了，最主要比较一下，这边是钠镍，那边是钠硫，大家可以看一下，至少是开路电压比较高，工作温度比他宽，制造的工艺比它简单，连接方式我可以任意组合，再一个来说，我可以干什么呢?我们钠镍电池最多的就是过充过放不怕，用中国话来讲是皮实。主要特点，原则上讲就是这么几个特点，大家可以记一下，开路电压高，300度，比能量高，能量转换率高，可以快速充电，再一个是关键对我有用的，我可以很方便的融入到我们槽式CSP系统当中，不需要你维护，坏了没事儿，电池坏了也不要紧，照常运行，其他的很多了，都是大家公认的。

现在我要用这个电池进行储热蓄电行不行，不行，还存在很多问题。我一直跟踪美国能源部的一个项目，从2008年就开始规划了这个电池了，我很早就跟踪他，他们如果成功，我们可以把这个技术拿来为我们所用，干什么用，就是我们要储热蓄电用，是他规划到2016年实现商业化，到现在实际上大家看一下，最早是这家系统，美国太平洋国家实验室，也是大院大所搞的，但是没有成功，这是美国能源部最早支持的他。紧接着是这家公司，没成功怎么办，计划被取消。这家公司也是一样，给了钱没干成，也是取消。美国能源部很有意思，人家矢志不渝，就看上这个项目了，接着给，而且这个项目是我们聚光太阳能发电要用了，所以这个已经是跟我接近了，但是我这个理念在他之前已经提出来了。

这是他的计划，比较有名，我们叫太阳能发电计划，现在他的目标已经实现了，是什么?光伏发电已经达到每度电600分以下了，他计划是2020年以后实现这个目标。这是他提出来的一个储热蓄电的模式，这是美国的专利，2015年，比我要晚几年。我们要说自主创新就不能抄你们原来的结构，怎么办呢?我就把结构调整了，这个结构调完之后，你看跟你们柱状就完全不一样了，但是又跟美国提出来的平面结构也不同，这是个理念，我们现在时髦话叫创意。

这个大家看，将来这个电池组形成个电池，但是这个比较大。这个是我们说要跟我们太阳能循环嫁接起来，这是一个原理。现在我们提出来，就是我提出的理念就是这么一个图，大家可以看一下，跟你们可能就不一样了。

今天因为时间比较紧，后面的就不再讲了，我们为什么要储热呢?因为我们有个热利用的问题，大家可能不知道，高温电池有个什么好处?有个热，我们可以充分利用充放电产生的热，比如说我们一些社区，我们现在有这么一个电池堆。

Heiko M.Stutzinger：不好意思，现在时间到了。

张建诚：为什么现在要讲这个，这是德国西门子的，这是你们的专利，但是我比你们早四年提高来的，热利用，就是钠镍电池，这个是做的钠氯化物电池组怎么循环，这个我们都比他要提的早一些，这个是西门子低成本的长时间的技术，是搞光热发电。

Heiko M.Stutzinger：不好意思，对不起，我们现在必须要打断你了，因为现在是要问答的时间，我们所有的演讲嘉宾请到台上来，现在我们必须要打断我们的演讲嘉宾了。

张建诚：我们知道他的计划是什么，他定了一个计划，长时间，这个计划是今年刚提出来的，我要放电连续10小时以上到100小时，要求是什么，连续放电的固定成本是什么，5美分，我们能不能到。

Heiko M.Stutzinger：谢谢我们的演讲嘉宾，大家给他热烈的鼓掌。我们有请其他的嘉宾，很抱歉，因为每一个演讲嘉宾要保证时间的准备，我必须要公正的对待每一位演讲嘉宾，我们也留点问答的时间，我们准备好麦克风了吗，有什么问题?在座的观众有什么问题?没有问题，我不太相信，肯定有问题，我先来问吧，我想问一下问题。

(发言根据电力头条App速记整理，未经本人审核)