山西太原1 MWh钠离子电池光储充智能微网系统正式投入运行

能源是人类活动的物质基础。清洁能源的准确定义应是对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系;第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调 经济性;第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。

山西太原综改区于6月28日1 MWh钠离子电池光储充智能微网系统正式投入运行。该系统以钠离子电池为储能主体，结合市电、光伏和充电设施形成一个微网系统，可根据需求与公共电网智能互动。此次钠离子电池光储充智能微网系统的研制成功，标志着我国在钠离子电池技术及其产业化走在了世界前列，是钠离子电池即将步入商业化应用的重要里程碑。

钠离子电池是一种二次电池(充电电池)，主要依靠钠离子在正极和负极之间移动来工作，与锂离子电池工作原理相似。在充放电过程中，Na+在两个电极之间往返嵌入和脱出：充电时，Na+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极;放电时则相反。新款18650钠离子电池，借助了钠离子转移(而不是锂离子)来存储和释放电能。

研究人员将这种特定的材料定位商业机密，LITEN合作研究员指出：“其能量密度可与磷酸铁锂等锂离子电池相匹敌”。

钠离子电池使用的电极材料主要是钠盐，相较于锂盐而言储量更丰富，价格更低廉。由于钠离子比锂离子更大，所以当对重量和能量密度要求不高时，钠离子电池是一种划算的替代品。

与锂离子电池相比，钠离子电池具有的优势有：

(1)钠盐原材料储量丰富，价格低廉，采用铁锰镍基正极材料相比较锂离子电池三元正极材料，原料成本降低一半;

(2)由于钠盐特性，允许使用低浓度电解液(同样浓度电解液，钠盐电导率高于锂电解液20%左右)降低成本;

(3)钠离子不与铝形成合金，负极可采用铝箔作为集流体，可以进一步降低成本8%左右，降低重量10%左右;

(4)由于钠离子电池无过放电特性，允许钠离子电池放电到零伏。钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，可与磷酸铁锂电池相媲美，但是其成本优势明显，有望在大规模储能中取代传统铅酸电池。

钠离子电池研究最 早开始于上世纪八十年代前后，早期被设计开发出来的电极材料如MoS2、TiS2以及NaxMO2电化学性能不理想，发展非常缓慢。寻找合适的钠离子电极材料是钠离子储能电池实现实际应用的关键之一。2010年以来，根据钠离子电池特点设计开发了一系列正负极材料，在容量和循环寿命方面有很大提升，如作为负极的硬碳材料、过渡金属及其合金类化合物，作为正极的聚阴离子类、普鲁士蓝类、氧化物类材料，特别是层状结构的NaxMO2(M= Fe、Mn、Co、V、Ti)及其二元、三元材料展现了很好的充放电比容量和循环稳定性。

由于钠离子相对更大，需要更大的能量来驱动离子的运动，这方面一度是新电池技术最头疼的问题，直到科学家们像碳芯电池一样，采用碳作为驱动介质，使得钠离子电池的能效可以达到锂电池的7倍之多，而且可循环充电的次数更多。此外，钠离子的液态记忆这项难题也被攻克。

智能微网是由分布式电源、储能装置、能量转换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。

智能微网是大型电力系统的现代化、小型化的形式，能够提供更高的供电可靠性，更易满足用户增长的需求，最大可能地利用清洁能源和促进技术的创新。是多种能源发电设备和终端用户设备的智能优化和管理，能够在实现持续发展目标的同时最大化投资效益。智能微网通过采用先进的电力技术、通信技术、计算机技术和控制技术在实现微网现有功能的基础上，满足微网对未来电力、能源、环境和经济的更高发展需求。

21世纪初期，在世界范围内接连发生的几次大而积停电事故使大规模电力系统集中式发电的运行难度大、难以满足用户对电能质量的更高要求等弊端日益凸显。同时，能源危机、环境污染也受到全 球关注，仅仅依靠扩大电网规模显然不能解决这些问题，于是分布式发电作为集中式发电的有效补充应运而生，它具有污染少、可靠性高、能源利用效率高、安装地点灵活等诸多优点，有效解决了大型集中电网的许多潜在问题。

但是，分布式电源具有间歇性、随机性、响应速度慢、惯性小等特点，不易控制，并网后容易引起电压波动和电压闪变，尤其是当大容量分布式电源并入中低压配电网时，要实现配电网的功率平衡，并保证供电可靠性和电能质量较为困难。

微网概念的提出旨在解决大规模、多类型分布式电源并网带来的技术、市场和政策上的问题，最大限度地发挥分布式发电技术在经济、能源和环境中的优势。欧洲以及美国、日本等很多国家都结合本国实际提出微网的概念并积极开展相关研究，到目前为比，微网在理论与应用上都取得了丰硕的成果，并逐渐向智能化方向发展，成为智能配电网的重要有机组成部分，是智能电网建设的重要内容。

新闻来源：中国科学院物理研究所