[00128083]大容量钠硫电池模块与集成应用关键技术

项目属先进能源领域中的智能电网方向,来源于国家科技支撑计划课题及国家电网公司科技重大科技项目。储能技术是智能电网的关键支撑技术之一,有望在智能电网中发挥重要作用。钠硫电池因其容量大、体积小、能量储存和转换效率高、寿命长、不受地域限制等优点,非常适合电力储能使用,是目前电化学储能系统中应用程度相对成熟和领先的一种重要流派。目前全球仅日本NGK公司具有钠硫电池成熟产业化技术,产量已达到150MW/年,安装规模超过400MW。为打破国外的技术垄断,本项目旨在突破大容量钠硫电池模块制备及集成的核心关键技术,推动钠硫电池规模化应用。项目围绕钠硫电池模块化制备技术、钠硫电池储能系统并网及监控技术、钠硫电池测试评价及运行性能评估技术开展研究。 项目针对大容量钠硫电池模块与集成应用关键技术,在钠硫电池模块化制备、钠硫电池储能系统并网及监控和钠硫电池测试评价及运行性能评估等方面开展了研究,建成并投运了1MWh钠硫电池储能电站。 项目取得如下创新点： 1)提出了铝合金抗腐蚀集流设计方法,开发了低温化陶瓷铝合金封装技术,研制了高热循环稳定性、长寿命、高安全性的新型500Ah铝合金钠硫电池单体;提出了热场均匀、保温性好的大尺寸保温箱体技术和电池升降温平衡控制技术,建立了整套钠硫电池的技术体系和生产工艺,首次在国内研发了25kW钠硫电池模块,实现了钠硫电池安全可靠运行,全面提升了钠硫电池模块的技术性能指标; 2)提出了计及钠硫电池特性及其在不同应用场景下适应性的运行控制和能量优化策略,研发了匹配钠硫电池高温运行、高倍率放电和快速响应特性的能量转换装置,开发了基于分布式模块化结构、适用于规模化多场景应用的监控系统,实现了1MWh钠硫电池储能电站的集成应用; 3)掌握了涵盖钠硫电池关键部件、单体电池的批量化快速检测方法,研制了陶瓷管强度在线检测装置和钠硫单体电池一致性批量化检测装置;建立了钠硫电池储能系统运行评价指标体系及基于层次分析法和熵权法的主客观因素融合的综合评价方法,解决了钠硫电池的测试评价难题。 本项目形成的技术经济指标如下：成功研制25kW/150kWh大容量钠硫电池模块,并应用于崇明堡镇电厂200kW/1MWh钠硫电池储能电站,主要技术指标及安全性通过测试或运行考核;建成年产10MW的钠硫电池生产线和模块组装线;形成一支产学研用紧密结合的攻关团队,培养国家级领军人才1名,上海市领军人才1名,国网公司专业领军人才2名。 项目成果在崇明岛智能电网综合示范工程成功应用,运行结果表明钠硫电池储能电站运行稳定可靠。依托研究成果,取得授权发明专利9项、实用新型1项、软件著作权2项,发表核心期刊及以上论文11篇,编写技术标准4项,取得了钠硫电池工程化应用技术的突破性进展,研究成果形成了具有自主知识产权的大容量钠硫电池模块与集成应用核心技术体系,打破了国外技术垄断,为促进钠硫电池规模化生产和商业化应用奠定了坚实基础。2015年至2017年,项目累计新增产值5400万元,新增利润1079万元,新增税收1462万元,节支154万元,经济效益和社会效益明显。项目曾获国家电网公司科技进步奖二等奖。