前言

光伏说到底是储能问题,储能说到底是电池问题。

——来自 逆【nì】变器厂家某临时【shí】工编辑(与正文作者无【wú】关【guān】)

近【jìn】期小固先后【hòu】举办了两期针【zhēn】对储能产品及应用的系【xì】统性培训。没看过的【de】朋友【yǒu】点【diǎn】这里《小固【gù】座谈第【dì】1期——储能那些事儿 》

座谈会中发现,最受【shòu】大家【jiā】关【guān】注,同时也是最【zuì】容易产【chǎn】生困惑的痛【tòng】点是【shì】:储能电池及其配【pèi】置。

小固【gù】本文,将详细介绍【shào】储能【néng】电化学电池主要【yào】性能参【cān】数,为您进行电池选型提供参考。

本文内容【róng】翔【xiáng】实,共【gòng】涵盖:电【diàn】池分类及特【tè】性、主要性能参数【shù】、储能应用分【fèn】析、其他概念等内容,其中参数详【xiáng】解【jiě】共【gòng】涉及8大类,并对应阐述【小固解读【dú】】内容,相信【xìn】一定对方便理解有帮助【zhù】。

一、电池的分类及特性


从图表中,可【kě】看【kàn】出电池【chí】的种类有很多,而现阶段应【yīng】用比【bǐ】较【jiào】广泛是铅【qiān】蓄电池和锂电【diàn】池;所以本次文章将着重给大家介绍这两种电【diàn】池。

1铅酸(碳)电池铅酸电池可用于电【diàn】力系【xì】统备用电源、太阳【yáng】能【néng】风能【néng】发电【diàn】储能系统、军事和航海设备备用电源、UPS备用电源,应急照明等。

铅炭电池是一种电容型【xíng】铅【qiān】酸【suān】电池,是从传统的铅【qiān】酸电【diàn】池演进【jìn】出【chū】来的【de】技术,它是在铅酸电池的负极中加入了【le】活【huó】性碳,能够显著提高铅酸电池的寿【shòu】命。


【小固解读】

目前铅酸电池由于其初期【qī】成本【běn】低,在充放电频次要求较低的项目得【dé】到广泛应用,例如通讯基站的备份【fèn】电源等。同时由【yóu】于铅蓄电池能力密度【dù】较低,续【xù】航时间短,自放电率【lǜ】高,循【xún】环寿【shòu】命低等劣势,导致铅蓄电池在【zài】能【néng】源领【lǐng】域【yù】储能应用【yòng】及电动汽车领【lǐng】域中占【zhàn】比逐【zhú】渐【jiàn】降低。

2

锂电池锂电池由锂【lǐ】金属【shǔ】或锂合【hé】金为负极材【cái】料【liào】、使用非【fēi】水电解【jiě】质溶液的【de】电【diàn】池,能量高、使【shǐ】用寿命长、重量轻等多种优点,广泛应用于水力、火力、风【fēng】力【lì】和【hé】太阳能电站等储能电源系统。

磷酸铁锂(LFP)电池

三元锂电池(NCM/NCA)电池

钴酸锂(LCO)电池

其他锂电池,例如锰酸锂,钛酸锂电池等



【小固解读】

此外,除了电芯材料不【bú】同会导【dǎo】致性能差异以【yǐ】外,电芯【xīn】工艺类型【xíng】也会有体现出明【míng】显不同:


注:上图来自沃太能源

二、电池主要性能参数


48V储能锂电池参数(派能US2000)

1Ah(安时数)反映电【diàn】池容量大小【xiǎo】的指标,如48V 100Ah表【biǎo】示电池的【de】容量【liàng】为4.8度电。

【小固解读】

标称电压和标称安时数,是电池最基本也是最核心的概念。

电量Wh=功率W*小时h=电压V*安时数Ah

2

C (电池放电【diàn】C倍率)反映【yìng】电池充【chōng】放电能力倍率;充放电【diàn】倍率=充放电【diàn】电【diàn】流/额定容量。


【小固解读】

表示放【fàng】电快慢的一【yī】种量度【dù】。一般可【kě】以通过不同的放【fàng】电电流来【lái】检测电池的容量。

例如电【diàn】池容量为【wéi】100A·h的电【diàn】池【chí】用15A放【fàng】电时,其放电倍率即为0.15C。

3

DOD (Depth of Discharge)放【fàng】电【diàn】深度指在电池使【shǐ】用过程中,电池放出的【de】容量与电池【chí】额定【dìng】容【róng】量的百分比。

【小固解读】

同一【yī】电池,设【shè】置【zhì】的DOD深度和电池【chí】循环寿命【mìng】成【chéng】反比。当提升某一方【fāng】面的性能【néng】,就会牺牲其他方面的性能【néng】。

如:DOD 80% 的情况【kuàng】下,锂【lǐ】电池循环【huán】寿命可达 6,000 ~ 12,000 次【cì】。


DOD与电池循环次数的关系

4

SOC(State of charge) 荷电状态表示电【diàn】池剩余【yú】电【diàn】量占电【diàn】池额定容量的【de】百分比。


5

SOH(State of Health)电池健康状态【tài】(包括容量、功率【lǜ】、内阻等),是电池从【cóng】满充状态下以一定【dìng】的倍【bèi】率放电到截止【zhǐ】电压所放出的【de】容量与其所对应【yīng】的【de】标【biāo】称容【róng】量的比【bǐ】值。

【小固解读】

简单来说,就【jiù】是电池使用一段时间后【hòu】性能参【cān】数与标称参数的比值,新出厂电池为100%,完全报废为0%,而根据IEEE标准,电池使【shǐ】用一段时间【jiān】后【hòu】,电池充满【mǎn】电时【shí】的容量【liàng】低于额【é】定容量的80%,电池就应【yīng】该被更【gèng】换。

6

三段式【shì】三段式一般指一种分三个阶段进行【háng】充电的装置【zhì】,三段式【shì】充电是一【yī】个自动充电的过程,恒流、恒压和【hé】浮充是三【sān】段【duàn】式【shì】充电的三个【gè】必【bì】须阶段。

铅酸电池的充放电策略为三段式:


7

BMS(Battery Management System)电池管【guǎn】理系统:

针对电池的状态监测、电池的均衡管理、电池的安全、数据的通信。

8

BMU(Battery Management Unit)电池模【mó】组能量管理系统多台【tái】电【diàn】池【chí】管理系统。


BYD B-BOX

9

EMS( Energy Management System)能【néng】量【liàng】管理系统

EMS主要用于微电网内部能【néng】量【liàng】控制【zhì】,维持微电网功率【lǜ】平衡以正常运行;满【mǎn】足中【zhōng】小型商用级【jí】储能系统的现场【chǎng】能量调【diào】度需求【qiú】;满足大型储能系统会涉【shè】及到电网【wǎng】侧的调度。

【小固解读】

从级别上来看,bms是作用于底层电池侧管理,而EMS是作用于微网系统的整体调度。

三、电池+户用光伏储能的应用

分为新装光伏系统和储能改造系统(AC耦合)两大类。


新装系统


改造系统

下期文章将会针对这两类【lèi】项目中,电【diàn】池容量【liàng】如【rú】何选配等问题进行详细【xì】介绍,敬请关注。

四、电池的其他概念

1动力电池与后备【bèi】电池动力电【diàn】池适合长【zhǎng】时间放电,应用于电动车电池、光伏储【chǔ】能【néng】电池等,但因极板【bǎn】少【shǎo】,化学【xué】接触面少,只能【néng】在0.1~2C速率【lǜ】下的放电。

后备电池用于停电后的后备供电使【shǐ】用,由于使用【yòng】情况【kuàng】少,后备电池寿命【mìng】可达8~10年,UPS就是典型。

2

锂电【diàn】池梯次利用随着【zhe】汽车电动【dòng】化的崛起【qǐ】,锂电【diàn】池使用量大大增加,电【diàn】动车上退役下来的电池【chí】有着70~80%的电【diàn】量,退役之后【hòu】的磷酸铁锂【lǐ】动力电池可【kě】以【yǐ】作为储能电池使用【yòng】3~5年。

直接报【bào】废并【bìng】拆解回收的话,1吨磷酸【suān】铁锂的【de】回收经济收益【yì】在1万【wàn】元左右。

如果用【yòng】作梯次【cì】利用【yòng】,比如用于储能电站【zhàn】、通讯【xùn】基站等,则【zé】收益可达3万~4万元。

极具【jù】商【shāng】业化前景!(当然,电池【chí】厂家们对此已经足够【gòu】重视,衍生出回收、租赁【lìn】等多种合作模式。保险【xiǎn】公【gōng】司也加入进来,共【gòng】同【tóng】保【bǎo】证电池产品的高效利用。)

总结

随着【zhe】电池成本【běn】的【de】降低、电【diàn】池能量密度、安全性【xìng】和寿命的提升,储能将迎【yíng】来更大规【guī】模的应【yīng】用。

从全球市场来看,中国、美国、印度、日本、德国、法国、澳大利亚【yà】、韩国和英【yīng】国【guó】将【jiāng】成为主要【yào】的储能市【shì】场。此外,在东南亚、非洲的发【fā】展中【zhōng】国家【jiā】我们【men】也看【kàn】到电【diàn】池储能的【de】快速增【zēng】长……

本文对电池相关【guān】参数【shù】进行了相关介【jiè】绍,下一期【qī】,小固将推【tuī】出《储能电池及其配置》(暂名【míng】),敬请关【guān】注。

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