中國儲能網(wǎng)訊： 智能電網(wǎng)，顧名思義就是聰明的電網(wǎng)，就像人有思維一樣，有著智力，能自主地判斷處理各種事件的電網(wǎng)。既然是這樣一種電網(wǎng)，那么它是從哪些方面體現(xiàn)出智能化呢?分布式電源接入、儲能系統(tǒng)、智能變電站、配電自動化工程、故障報修管理系統(tǒng)、電能質(zhì)量監(jiān)測、用電信息采集系統(tǒng)智能、用電樓宇、電動汽車充放電站，這些是“上海世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程”的組成部分。但是那么多尖端的技術(shù)，卻都可以歸結(jié)為一句話：“智能電網(wǎng)就是業(yè)務(wù)流、信息流、能量流的雙向互動”。
在本次世博會國家電網(wǎng)館的地下一層，關(guān)于智能電網(wǎng)的設(shè)想的影片已公布于眾了，但是我們?nèi)韵肜眠@次機(jī)會來詳細(xì)介紹一下智能電網(wǎng)的各個組件，讓每一位讀者不再停留在智能電網(wǎng)這個名詞的表面，而真正地看到它存在的實質(zhì)和意義，那么我想這幾篇文章的意義就在此吧。首先為您獻(xiàn)上：
當(dāng)一次能源轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵉亩文茉磿r，控制往往是最為關(guān)鍵的，由此便誕生了智能電網(wǎng)的概念。智能電網(wǎng)就是一張控制網(wǎng)，無論是水能、熱能、風(fēng)能、還是太陽能、原子能，它們一旦化身電能并被送上智能電網(wǎng)，就好像江河中奔騰的流水，奔向千家萬戶。當(dāng)然，智能電網(wǎng)不僅僅控制著發(fā)電側(cè)的電能，也同時控制著受電側(cè)的電能，它是對于整個能量系統(tǒng)的控制。而鈉硫電池恰恰就是智能電網(wǎng)技術(shù)中的明珠，是能量的源泉，是能量控制的魔盒
2009年10月14日，中科院上海硅酸鹽研究所與上海市電力公司宣布：雙方多年攻關(guān)，成功完成了大容量城網(wǎng)儲能鈉硫電池的研發(fā)，建成了一條2兆瓦的中試生產(chǎn)示范線和一套10千瓦的儲能系統(tǒng)示范裝置，並成功完成2.2千瓦鈉硫電池子模塊的首次充放電，一舉使我國成為繼日本之后世界上第二個掌握大容量鈉硫單體電池核心技術(shù)的國家。
對能量的利用貫穿于人類進(jìn)步的始終，第一次工業(yè)革命后，蒸汽機(jī)開始為人類廣泛應(yīng)用，將人類從繁重的手工工作中逐步解脫了出來，而發(fā)電機(jī)的誕生則拉開了第二次工業(yè)革命的序幕。隨著原子能的誕生和計算機(jī)的發(fā)明，人類昂首闊步跨入了第三次科技革命時代。當(dāng)代，能量產(chǎn)生的方式業(yè)已多種多樣，但一個棘手的問題始終懸在人們的心頭——能量控制。
當(dāng)一次能源轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵉亩文茉磿r，控制往往是最為關(guān)鍵的，由此便誕生了智能電網(wǎng)的概念。智能電網(wǎng)就是一張控制網(wǎng)，無論是水能、熱能、風(fēng)能、還是太陽能、原子能，它們一旦化身電能并被送上智能電網(wǎng)，就好像江河中奔騰的流水，奔向千家萬戶。當(dāng)然，智能電網(wǎng)不僅僅控制著發(fā)電側(cè)的電能，也同時控制著受電側(cè)的電能，它是對于整個能量系統(tǒng)的控制。而鈉硫電池恰恰就是智能電網(wǎng)技術(shù)中的明珠，是能量的源泉，是能量控制的魔盒。
合作
“能不龜手一也，或以封，或不免于洴澼絖，則所用之異也?！薄f子《逍遙游》
釋意：“能令手不皸裂的藥也是這個道理，有人靠他得到封賞，而有人卻免不了漂洗棉絮的辛勞，這就是因為用途不一樣啊?！?
由于電能具有瞬時性和季節(jié)性需求變化巨大的特性，作為國內(nèi)主要供電企業(yè)之一的國家電網(wǎng)公司始終在尋找一種良好的電能儲存方法，在供大于求時把電能妥善存儲，當(dāng)需要的時候再拿出來使用。抽水蓄能是目前通用的好辦法之一，在富余電能的驅(qū)動下，抽水機(jī)將水從低處抽向高處——即是將動能轉(zhuǎn)換成勢能，等到供電不足時，再通過水力發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。然而抽水蓄能變電站的選址存在諸多限制，最關(guān)鍵的是需要山麓、丘陵等地理結(jié)構(gòu)?？上?，對于十分需要儲能的中國沿海大型城市而言，這樣的地形可遇而不可求。
生活中常用的酸性電池和鋰電池也是一種常見的儲能手段，且這些傳統(tǒng)電池的技術(shù)已經(jīng)成熟了。然而酸性電池和鋰電池在大容量電池的應(yīng)用上有其一定的局限性，這類電池的電流密度低，充電壽命也很低，這對工業(yè)用電質(zhì)量來說是致命的。
“山重水復(fù)疑無路，柳暗花明又一村”，就在這個時候，1967年由美國福特汽車公司發(fā)明的鈉硫電池漸漸進(jìn)入了國家電網(wǎng)公司的視線。以鈉為陰極、硫為陽極，鈉硫蓄電池的能量密度是鎳氫電池的4倍，鉛酸蓄電池的10倍;由于采用固體電解質(zhì)，所以沒有通常采用液體電解質(zhì)二次電池的那種自放電及副反應(yīng)，充放電電流效率幾近100%，能連續(xù)充放電2萬余次，使用壽命長達(dá)十余年;而且，鈉硫電池的占地小，不受地域因素影響，是城市電網(wǎng)的最佳選擇。更令人欣喜的事，這種電池“壽終正寢”后可被完全分解再利用，不會污染環(huán)境。以上這些優(yōu)異的特性讓電力系統(tǒng)的專家無比心動又困惑重重，“為什么這樣的技術(shù)就不能運用到我們國家的電力系統(tǒng)上來呢?”
專家的困惑不無道理，如此尖端的鈉硫電池技術(shù)已在在實驗室里被雪藏了30年。早在上世紀(jì)70年代，在上海硅酸鹽研究所得實驗室里就制成了車用鈉硫蓄電池。雖然在此后的30多年中，硅酸鹽研究所始終瞄準(zhǔn)鈉硫電池這一世界最前沿的科學(xué)技術(shù)并不斷將期改進(jìn)完善，但由于缺乏市場化的途徑，鈉硫電池只能深守實驗室中，像個待嫁的姑娘，嫁妝越攢越多，卻不知能嫁給誰。
從實驗室到產(chǎn)業(yè)化往往是目前中國創(chuàng)新技術(shù)的發(fā)展瓶頸，然而只有大境界的人，才有大視野。世界上所有的事物都有其獨特的用途，有些可能現(xiàn)在沒有顯現(xiàn)出來，但是“天生我才必有用”，若干年之后，是金子必將閃光。當(dāng)看到國外發(fā)達(dá)國家對鈉硫電池的實際應(yīng)用時，國家電網(wǎng)公司看到了希望，多年的經(jīng)驗和教訓(xùn)顯示它必將在電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)揮光與熱。由于上海這座城市本身就是人才與技術(shù)的高地，有著豐富的科研人員和研究經(jīng)驗，于是由國家電網(wǎng)公司牽頭，委托上海市電力公司承辦，在此基礎(chǔ)上，上海市電力公司與上海硅酸鹽研究所一拍即合，共同負(fù)責(zé)鈉硫電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化運作，成果與專利技術(shù)共享，求同存異，為整個電力系統(tǒng)的智能化貢獻(xiàn)自己的全力。
研發(fā)
“故不積跬步，無以至千里;不積小流，無以成江海?！薄髯印秳駥W(xué)篇》
釋意：“因此，不積累一步半步，就沒有辦法到達(dá)千里之外;不積累涓滴細(xì)流，就沒有辦法匯成浩淼江海。”
與車用電池相比，大容量儲能鈉硫電池的很多關(guān)鍵技術(shù)難度大得多，每一節(jié)電池儲存的能量是車用電池的二十余倍，電池的尺寸也大上了二十多倍。要想達(dá)到目標(biāo)，必須改變思維，一切從零開始。
“2006年8月，我便帶領(lǐng)著我的團(tuán)隊聯(lián)系相關(guān)的設(shè)備生產(chǎn)廠家，前后共用了4個月時間，夜以繼日地建設(shè)實驗室，多個廠家也為我們挑燈夜戰(zhàn)。最趕進(jìn)度的當(dāng)口，凌晨2點設(shè)備廠家的工人們還在配合我們奮戰(zhàn)?！闭勂饎?chuàng)業(yè)歷程，上海硅酸鹽研究中心上海嘉定鈉硫電池研究所項目總工程師溫兆銀的臉上總是充滿了興奮，“12月25日，經(jīng)過大家的不懈努力，我們終于成功制造出第一件陶瓷管實物樣品;2007年1月2日的凌晨4點，第一件大容量鈉硫儲能電池順利完工?！?
2008年，上海硅酸鹽研究所開始與多家設(shè)備公司緊密合作，并用了一年的時間研制成功了一臺又一臺設(shè)計獨特的設(shè)備，并陸續(xù)調(diào)試成功。一條具有年產(chǎn)2兆瓦單體鈉硫電池的中試線終于在當(dāng)年8月落成。
作為“國家科技支撐計劃”項目之一的大容量城市儲能工程能落戶上海，是上海的驕傲，更是上海市電力公司科研能力的體現(xiàn)。“當(dāng)拿到這個項目時，我感到了無比的壓力和動力?！鄙虾ｋ娏夹g(shù)與管理學(xué)院院長俞國勤感嘆地說，“這么大的項目落在了上海市電力公司的肩上，我們感到責(zé)任重大。雖然鈉硫電池在電動車研究上有一定進(jìn)展，而在電力系統(tǒng)的運用上只有日本一家公司有實際應(yīng)用經(jīng)驗，我們了解的很少，心中也沒什么底。但是我知道，大容量儲能技術(shù)是今后國家發(fā)展的大戰(zhàn)略，一次能源終有枯竭之日，但是作為二次能源的電能卻可由其他能源或可再生資源轉(zhuǎn)換產(chǎn)生，因此我認(rèn)為我們必須堅定地走下去?！?
是的，上海市電力公司堅定地一路走來，以準(zhǔn)公司化的形式運作整個鈉硫電池基地，并成立了管委會，俞國勤親任負(fù)責(zé)人，管理整個基地的運作和生產(chǎn)。俞國勤還親自設(shè)計了家用鈉硫電池模塊，為今后家用電能存儲考慮良多。
智能電網(wǎng)歸根結(jié)底就是通過現(xiàn)有的技術(shù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流、信息流、能量流的雙向互動，改變現(xiàn)在從上而下的調(diào)度模式，創(chuàng)建反饋式的雙向互動模式，根本意義上形成一個互動的智能化控制電網(wǎng)。
上海市電力公司就是如此實踐的，在徐匯區(qū)的漕溪能源轉(zhuǎn)換綜合展示基地內(nèi)，已展現(xiàn)了一個智能電網(wǎng)的雛形。作為“世博園智能電網(wǎng)綜合示范工程”重要組成部分的漕溪基地包含了國內(nèi)首座商業(yè)運行的電動汽車充放電站、大容量城市電網(wǎng)儲能站與集中控制系統(tǒng)以及能源轉(zhuǎn)換綜合展示廳三部分。這里擺放著實時運作的鈉硫電池組，目前的容量為100千瓦/720千瓦時，充分體現(xiàn)了“分布儲能、集中控制、統(tǒng)一調(diào)度”的理念。
