一、電池的分類及特性
從圖表中,可看出電池的種類有很多,而現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛是鉛蓄電池和鋰電池;所以本次文章將著重給大家介紹這兩種電池。
1鉛酸(碳)電池
鉛酸電池可用于電力系統(tǒng)備用電源、太陽能風(fēng)能發(fā)電儲能系統(tǒng)、軍事和航海設(shè)備備用電源、UPS備用電源,應(yīng)急照明等。
鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池,是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進出來的技術(shù),它是在鉛酸電池的負極中加入了活性碳,能夠顯著提高鉛酸電池的壽命。
目前鉛酸電池由于其初期成本低,在充放電頻次要求較低的項目得到廣泛應(yīng)用,例如通訊基站的備份電源等。同時由于鉛蓄電池能力密度較低,續(xù)航時間短,自放電率高,循環(huán)壽命低等劣勢,導(dǎo)致鉛蓄電池在能源領(lǐng)域儲能應(yīng)用及電動汽車領(lǐng)域中占比逐漸降低。
2鋰電池
鋰電池由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池,能量高、使用壽命長、重量輕等多種優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽能電站等儲能電源系統(tǒng)。
磷酸鐵鋰(LFP)電池
三元鋰電池(NCM/NCA)電池
鈷酸鋰(LCO)電池
其他鋰電池,例如錳酸鋰,鈦酸鋰電池等
磷酸鐵鉀
鈷酸鋰
三元
此外,除了電芯材料不同會導(dǎo)致性能差異以外,電芯工藝類型也會有體現(xiàn)出明顯不同:
注:上圖來自沃太能源
二、電池主要性能參數(shù)
48V儲能鋰電池參數(shù)(派能US2000)
1Ah(安時數(shù))
反映電池容量大小的指標(biāo),如48V 100Ah表示電池的容量為4.8度電。
標(biāo)稱電壓和標(biāo)稱安時數(shù),是電池最基本也是最核心的概念。
電量Wh=功率W*小時h=電壓V*安時數(shù)Ah
2C (電池放電C倍率)
反映電池充放電能力倍率;充放電倍率=充放電電流/額定容量。
表示放電快慢的一種量度。一般可以通過不同的放電電流來檢測電池的容量。
例如電池容量為100A·h的電池用15A放電時,其放電倍率即為0.15C。
3DOD (Depth of Discharge)放電深度
指在電池使用過程中,電池放出的容量與電池額定容量的百分比。
同一電池,設(shè)置的DOD深度和電池循環(huán)壽命成反比。當(dāng)提升某一方面的性能,就會犧牲其他方面的性能。
如:DOD 80% 的情況下,鋰電池循環(huán)壽命可達 6,000 ~ 12,000 次。
DOD與電池循環(huán)次數(shù)的關(guān)系
4SOC(State of charge) 荷電狀態(tài)
表示電池剩余電量占電池額定容量的百分比。
5SOH(State of Health)
電池健康狀態(tài)(包括容量、功率、內(nèi)阻等),是電池從滿充狀態(tài)下以一定的倍率放電到截止電壓所放出的容量與其所對應(yīng)的標(biāo)稱容量的比值。
簡單來說,就是電池使用一段時間后性能參數(shù)與標(biāo)稱參數(shù)的比值,新出廠電池為100%,完全報廢為0%,而根據(jù)IEEE標(biāo)準(zhǔn),電池使用一段時間后,電池充滿電時的容量低于額定容量的80%,電池就應(yīng)該被更換。
6三段式
三段式一般指一種分三個階段進行充電的裝置,三段式充電是一個自動充電的過程,恒流、恒壓和浮充是三段式充電的三個必須階段。
鉛酸電池的充放電策略為三段式:
7BMS(Battery Management System)
電池管理系統(tǒng):
針對電池的狀態(tài)監(jiān)測、電池的均衡管理、電池的安全、數(shù)據(jù)的通信。
8BMU(Battery Management Unit)
電池模組能量管理系統(tǒng)多臺電池管理系統(tǒng)。
BYD B-BOX
9EMS(Energy Management System)
能量管理系統(tǒng)
EMS主要用于微電網(wǎng)內(nèi)部能量控制,維持微電網(wǎng)功率平衡以正常運行;滿足中小型商用級儲能系統(tǒng)的現(xiàn)場能量調(diào)度需求;滿足大型儲能系統(tǒng)會涉及到電網(wǎng)側(cè)的調(diào)度。
從級別上來看,BMS是作用于底層電池側(cè)管理,而EMS是作用于微網(wǎng)系統(tǒng)的整體調(diào)度。
三、電池+戶用光伏儲能的應(yīng)用
分為新裝光伏系統(tǒng)和儲能改造系統(tǒng)(AC耦合)兩大類。
新裝系統(tǒng)
改造系統(tǒng)
四、電池的其他概念
1動力電池與后備電池
動力電池適合長時間放電,應(yīng)用于電動車電池、光伏儲能電池等,但因極板少,化學(xué)接觸面少,只能在0.1~2C速率下的放電。
后備電池用于停電后的后備供電使用,由于使用情況少,后備電池壽命可達8~10年,UPS就是典型。
2鋰電池梯次利用
隨著汽車電動化的崛起,鋰電池使用量大大增加,電動車上退役下來的電池有著70~80%的電量,退役之后的磷酸鐵鋰動力電池可以作為儲能電池使用3~5年。
直接報廢并拆解回收的話,1噸磷酸鐵鋰的回收經(jīng)濟收益在1萬元左右。
如果用作梯次利用,比如用于儲能電站、通訊基站等,則收益可達3萬~4萬元。
極具商業(yè)化前景!(當(dāng)然,電池廠家們對此已經(jīng)足夠重視,衍生出回收、租賃等多種合作模式。保險公司也加入進來,共同保證電池產(chǎn)品的高效利用。)
隨著電池成本的降低、電池能量密度、安全性和壽命的提升,儲能將迎來更大規(guī)模的應(yīng)用。
從全球市場來看,中國、美國、印度、日本、德國、法國、澳大利亞、韓國和英國將成為主要的儲能市場。此外,在東南亞、非洲的發(fā)展中國家我們也看到電池儲能的快速增長……
本文對電池相關(guān)參數(shù)進行了相關(guān)介紹,下一期,小固將推出《儲能電池及其配置》(暫名),敬請關(guān)注。
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