儲能市場的火爆已經可以預見,“儲能”顧名思義,就是將電能儲存起來,儲存電能就需要一種介質或容器,而電池就正是把電能儲存起來的容器。
一般在光伏儲能系統中主要用到兩大類的電池,即鉛酸類電池和鋰電池。
鉛酸電池
鉛酸電池是用鉛和二氧化鉛(PbO?)作為電池負極和正極的活性物質,以稀硫酸為電解質的化學儲能裝置,實際上就是通過電化學反應實現電能和化學能之間相互轉化;它是各類儲能系統、應急供電、軟/黑啟動裝置的首選化學電源。
一個單格鉛酸電池的標稱電壓是2.0V,能放電到1.5V,能充電到2.4V;在實際應用中,經常是以6個單格串聯起來、組成標稱電壓是12V的鉛酸電池模塊,再在12V的基礎上通過恰當的串并,獲得系統接受的電壓值(如48V、96V),實現正常的充放工作。
鉛酸電池的主要構成包括:正負極柱,極板,隔板,電解液,容器等。因為電池模塊中有大量化學溶液,所以一般比較重。
鉛酸類電池主要有一般富液型鉛酸電池、膠體免維護(太陽能專用)鉛酸電池、鉛炭電池等幾種。在實際使用中,膠體電池和鉛碳電池的比例越來大。膠體電池的過放電、自恢復能力和低溫充放性能都更優一些;鉛炭電池由于在電解液中加了碳(石墨烯),阻止了負極硫酸鹽化現象,改善了電池易失效的問題,從而使電池的使用壽命大大提升。
鋰電池
鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金作為正/負極材料、使用非水電解質溶液的電池;主要分為鋰金屬電池和鋰離子電池。一般說的鋰電池指的是鋰離子電池,它是二次電池,就是可以支持充放。鋰離子電池使用鋰合金金屬氧化物作為正極材料、石墨作為負極材料,鋰離子電池儲存鋰的主體就是負極材料,它對電池的充放電效率、循環次數等性能起到關鍵作用。
鋰離子電池根據正極材料的不同主要分為鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、鎳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池等。
在實際的儲能系統應用中,使用更多的是磷酸鐵鋰電池。磷酸鐵鋰離子電池一般被認為不含任何重金屬與稀有金屬,是無毒、無污染的綠色環保電池。它使用磷酸鐵鋰(LiFePO4)作為正極材料,碳作為負極材料,單體額定電壓為3.2V,充電截止電壓約為3.6V~3.65V;通過串并實現所要求的電壓和容量。
BMS(電池管理系統)在鋰電池中起著至關重要的作用,它通過管理、控制和保護電池組來確保電池的安全和穩定運行。
BMS的主要功能如下
單體電池電壓采集:BMS實時監測電池組中每個單體電池的電壓,以確保電壓在規定范圍內。
單體電池溫度采集:BMS通過溫度傳感器采集每個單體電池的溫度,以防止電池過熱。
電池組電流檢測:BMS實時監測電池組的總電流,防止電池過載或短路。
電池狀態監測:BMS監測電池組的運行狀態,包括電池的電量、充電狀態等。
故障診斷:BMS對電池組進行故障診斷,一旦檢測到異常,立即采取相應的保護措施。
安全保護:BMS通過過充保護、過放保護、短路保護等措施,確保電池組的安全運行。
數據存儲:BMS將電池組的運行數據存儲在內存中,方便用戶查詢和分析。
通信功能:BMS可通過無線通信模塊與服務器端連接,實現遠程監控和管理。
鉛酸電池or鋰電池
首先,蓄電池在儲能系統中占比重高,對于同時支持鉛酸電池和鋰電池的儲能逆變器而言,選擇哪個,取決于投資意愿、項目類型、項目所在地、質保要求等。
鉛酸電池價格相對較便宜,性價比高,維修養護方便,稍微修補,便可繼續使用,同時它的低溫放電能力較好,在寒冷氣候下仍然可以保持一定的電量供應,安全性較好,在收到外界沖擊時不容易發生化學反應或爆炸。但是它也有一些缺點,例如體積重量大,占用空間多,增加車輛負擔,電池容量有限,續航里程較短,壽命較短,一般在深充深放400次以內,壽命在兩到三年左右,產生的重金屬容易造成環境污染。
鋰電池體積小,重量輕,能量密度大,壽命長,同時平均壽命大概是4年左右,比鉛酸電池壽命要高出1.5倍左右,充放電超過500次。它也有一些缺點,例如制作成本高,價格大概是鉛酸電池的三倍左右,基本沒有回收價值不可循環利用,同時它的低溫性能較差,在寒冷氣候下續航能力會大幅下降,安全性一般,當遇到刺穿或者猛烈撞擊會爆炸、自燃。
總的來說,鉛酸電池和鋰電池各有其特點和應用領域。在未來的發展中,隨著技術的不斷進步和市場需求的不斷變化,這兩種電池的應用前景都十分廣闊。因此,我們應該充分了解和利用它們各自的優勢,推動電池技術的不斷進步和發展。
審核編輯:湯梓紅
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