1966年美國福特汽車公司提出了硫化鈉(NAS)電池原理，並且對其在電動汽車上的套用展開了積極的研究。由於硫化鈉電池是一種特性優良的二次電池，具有能量密度高、無自放電現象、運行壽命長、便於現場安裝與維護以及與外界環境友好等諸多優點，近年來硫化鈉電池在日本、北美、歐洲的電力系統中得到迅速發展。
基本介紹
- 中文名：鈉/硫系統
- 含義：鈉/硫電池
- 研究時間：1966年
- 研究公司：美國福特汽車公司
- 優勢：能量密度高、無自放電現象等
- 種類：二次電池
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鈉硫儲能系統在電力系統套用的目的和意義
儲能系統在電力系統中套用的目的主要為電力調峰、提高系統運行穩定性及提高電能質量。
1 ）電力調峰的作用
電力生產過程的連續性，要求發、輸、變、配電和用電在同一瞬間完成，因此發電、供電、用電之間必須隨時保持平衡，電力系統內的發電端必須有一定的備用容量。電力的需求在白天和黑夜、不同季節間存在巨大的峰谷差，從建設成本和資源保護的角度出發，通過新增發輸配電設備來滿足高峰負荷的需求變得越來越困難。同時，分散式電源得到越來越多的套用，電網可靠性和調峰的要求也越來越高。這些特點使得分散的儲能系統的重要性日益增加。如果能將夜間多餘的電能儲存起來，在白天用電高峰時再釋放出來，則可以減少發電設備的投資，提高電力設備的使用率，減小線路損耗，提高供電可靠性，並獲得可觀的經濟效益。抽水蓄能電站、電池儲能系統就是能起到削峰填谷作用的電能儲存系統。
2 ）提高系統運行穩定性
儲能裝置用於電力系統穩定控制時，可以通過快速的電能存取來回響負荷的波動，吸收多餘的能量或補充缺額的能量，實現大功率的動態調節，很好地適應頻率調節和電壓與功率因數的校正，從而提高系統運行的穩定性。
3 ）提高供電質量
1、對於供電緊張的電力系統來說，分散式儲能系統可以有三種方式來實現可靠供電：
2、在關鍵時刻提供輔助電能；
3、將對供電負荷需求從峰值時刻轉移到負荷低谷時刻；在強制停電或供電中斷的情況下向用戶提供電能。另外，儲能系統還可以通過快速的無功調節來穩定供電端的電壓質量。
電力儲能技術可分為：1 ）直接電磁儲能，如超導儲能；2 ）化學儲能，如鈉硫電池儲能；3 ）機械能儲能，如抽水蓄能、飛輪儲能。從技術發展水平看，抽水蓄能已實用化，但受很大的局限性，如必須有合適的自然條件，遠離負荷中心，建設周期長；超導及飛輪儲能離套用還有一定距離，小容量的化學儲能已普遍使用，而對於大容量（百kW級）的化學能儲能，目前只有鈉硫電池有希望發展成為實用的儲能電池。
鈉硫電池及其儲能系統的特點
鈉硫電池的特點
NAS 電池採用鈉和硫作為電極反應物質、陶瓷β-鋁作為電解液（固態），正常工作溫度範圍維持在300℃~360℃。高溫下的電極物質處於熔融狀態，使得鈉離子流過β-鋁固態電解液的電阻大為降低，以獲得電池轉換高效率；而陶瓷β-鋁電解液則是 NAS 電池的關鍵性技術，要求具備高鈉離子傳導能力、高機械強度和優異的空間穩定性等特性。
NAS 電池的電極反應原理：
上式表明在電池放電時，作為負極的Na放出電子到外電路，同時Na+經β-鋁移至正極與S發生反應形成鈉硫化物Na2Sx；在對電池充電過程中，鈉硫化物在正極分解，Na+返回負極並與電子重新結合 。
優勢
對電力系統中多種電能儲存技術進行比較分析表明，NAS電池在容量、能量密度、使用壽命、運行效率等方面均具有顯著優勢，非常適於電能儲存在大功率、大容量的套用場合。
經二十多年發展，日本 NGK公司已研製出具有商業用途的大容量NAS電池模組，構成方式為在一個內置有加熱裝置的密閉隔熱容器內，將許多NAS電池單元依規格不同以串聯、並聯方式緊密地安放於內部，並將正、負極通過一對金屬母線連線至外部使模組作為整體使用，而將若干電池模組組合連線可構建兆瓦級系統。密封的模組式結構對環境要求度低且對環境無化學污染、噪聲低，便於現場安裝，靈活可靠。
