在日本,由于其经济、基础设施以及地质方面的境况,正好对以电池组为构件的蓄电站的需求量特别之大,那里发电站容量不足分配,厂家要想有效利用它,就必须随时调节不稳定的用电负荷,削去用电高峰,此高峰一般出现在夏昼,因为那时所有的空调设备都开着。
蓄电站用于调平尖峰负荷,即当用电高峰时输出电流,而当用电低谷时储电以备削平尖峰之用。
建设泵水蓄电站(在欧洲所见),在日本要受到限制,因为那里不断发生地震危害。日本人确实企图避开建造这种新型发电站,原因一该工程耗资巨大,二由于日本列岛地面狭窄、居民稠密,因此,较小型而且结构紧凑的电池组蓄电装置特别适合该国的能源供应模式。
海德堡ABB高能电池组有限公司与日本企业NGK绝缘体有限公司联合,进一步研制Na-S电池组。同时日本的集团企业“Nastech公司”也成立起来了。日方所提供的陶瓷绝缘体和触媒载体是世界一流时,Nastech股份有限公司成立于1987年,它在NGK有限公司参股达60%,ABB有限公司参股占40%。从一开始?有近百名同事专门研制适用于蓄电站的Na-S电池组,直到进入工业生产阶段。
现在投入使用的储能器是由ABB公司研制的一种新型的Na-S电池组,经过日本工程师进一步开发,它特别适合于日本的国情。第一台10 kW试验装置(储能80 kWh)从1991年9月开始,在东京电力有限公司的川崎变压站进行了一年的试验之后,证明它确实经久耐用。
两年的持续测试
从1991年11月开始,一台容量为100 kW的装置,现在正经受着两年的持续性测试。这台经过改进的试验装置能储存400 kWh的电能。25个密集的模件各提供4 kW的功率,每个模件包含270只电池,因此总共集有6750只电池,为了维持大约300℃的工作温度,把这些电池装进真空绝热体之中,进而把这些模件置于占地小花费省的所谓的“室外组装箱”里面。
东京电力有限公司对这个为该系统工程的确定和未来大批量投产的设计服务的大型试验项目投资约910万马克。假若这一系列试验都成功的话,那么在大批量生产之前的最后一个举措就是将储能容量为8 MWh的一台1 MW装置投入试验运行。
对于在固定地点的装置,钠-疏电池(NaS)的组装有多种多样,那么,这些电池和电池组首先在大小和能含量上与德国的电池组有区别,德国的电池组是具有能含为20 kWh、重180 Kg的一种储能器,已在各种电动车辆中正常投入使用。
钠-硫电池组的心脏部件是一种离子导电陶瓷,它作为固态电离质把钠、硫两种反应物分离开。这两种呈液态状的反应物包封在不透气的密室中。通过适当的并联或串联电路能够达到所期望的电压或功率。
Na-S电池组的理论能量密度是795 Wh/kg,而实际所达到的能量密度约100 Wh/kg,超过常规铅蓄电池能量密度的4倍。其特点是:该电池组储能器能够做得相当紧凑,对于一些分散的地点,这些变压站或储能装置都可直接建在大用户那里,提供简捷服务。这样花在送电上的费用减低了、远程输电所用线材也可得到有效利用。
在大都市东京仅有200个变压站愿意安装这种结构紧凑的储能器。东京电力有限公司的规划相当可观:倘若各个试验过程都顺利结束的话,那么该公司意在1997年或1998年开始大批量投产,那时在东京地面每年就可能安装20台10 MW、能含各80 MWh的储能装置。
在日本国外,安装以电池组所构成的定点储能装置其前景也看好,那么这类装置大约可能作为阻尼蓄电器给各种电动车辆快速充电。
[Energie,1992年10月号]