前言

光伏说到底是储能问题,储能说到底是电池问题。

——来【lái】自 逆变器厂【chǎng】家某临时工【gōng】编辑(与正文作者无关)

近【jìn】期【qī】小固先后【hòu】举办了两期针【zhēn】对储【chǔ】能产品及应用的系【xì】统性培训。没看过的朋友点这【zhè】里《小【xiǎo】固座谈第【dì】1期——储【chǔ】能那些事儿 》

座【zuò】谈会中【zhōng】发现【xiàn】,最受大【dà】家【jiā】关注,同时也是最容易产生困【kùn】惑的痛点是:储能电池及其【qí】配置。

小【xiǎo】固【gù】本【běn】文,将【jiāng】详细介绍储能电【diàn】化学电池主要性能参数,为您进行【háng】电池选型提供参考。

本文内容翔实,共涵【hán】盖:电【diàn】池分类及特性、主要性能【néng】参数、储能【néng】应用分析、其他概念等【děng】内容,其中参数详【xiáng】解共涉及【jí】8大类,并对应阐【chǎn】述【小固【gù】解读【dú】】内【nèi】容,相信一定对方便【biàn】理解【jiě】有帮助。

一、电池的分类及特性


从图表【biǎo】中,可看出【chū】电池的种【zhǒng】类有很多,而现阶段应用【yòng】比较广泛是铅蓄电池和锂【lǐ】电【diàn】池;所以【yǐ】本次文章将着重【chóng】给大家介绍这两【liǎng】种电池【chí】。

1铅【qiān】酸(碳)电池铅酸电池可用【yòng】于电力系统备用电源【yuán】、太阳能风能【néng】发【fā】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【yī】种电容型铅酸电池,是从传【chuán】统的铅酸电池演进出来【lái】的【de】技术,它【tā】是【shì】在铅【qiān】酸电池的【de】负极【jí】中加入了活【huó】性碳,能够显著【zhe】提高铅酸电池的【de】寿命。


【小固解读】

目前铅酸电池由于其初【chū】期【qī】成本低,在充放【fàng】电频次要求较低【dī】的项目得到广泛应用,例如【rú】通讯基站的备份电源等【děng】。同时由于铅蓄【xù】电池能力密度【dù】较低,续航时间短【duǎn】,自放电【diàn】率高【gāo】,循环寿【shòu】命低等劣势,导致【zhì】铅蓄电池在【zài】能源领【lǐng】域储能应用及【jí】电动【dòng】汽车领域【yù】中【zhōng】占比【bǐ】逐渐降低。

2

锂电【diàn】池锂【lǐ】电池由锂金属或锂合金为【wéi】负极材料、使用【yòng】非水电【diàn】解【jiě】质【zhì】溶【róng】液的电池,能【néng】量【liàng】高【gāo】、使用寿命长、重量轻等多种优点【diǎn】,广泛应用于水力、火力、风力【lì】和太【tài】阳能【néng】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【cǐ】外,除了电芯材料不同会导致性能【néng】差【chà】异以外【wài】,电【diàn】芯工艺类型也会有体【tǐ】现出明显【xiǎn】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【chí】容量大小的指标,如48V 100Ah表【biǎo】示电池的容量为4.8度【dù】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【fàng】电C倍率)反映电【diàn】池充放电能力【lì】倍率;充放电倍率=充放电电流/额定容【róng】量。


【小固解读】

表示【shì】放电快慢的一种量【liàng】度。一般可以通过不同的放电电【diàn】流来检【jiǎn】测电池的容量【liàng】。

例【lì】如【rú】电池容量为100A·h的电池用15A放电时【shí】,其放电【diàn】倍率即为0.15C。

3

DOD (Depth of Discharge)放电深度指在电【diàn】池【chí】使【shǐ】用过程中,电【diàn】池放出的容量与电池额【é】定容【róng】量的百分比。

【小固解读】

同一电池,设置【zhì】的DOD深度和【hé】电【diàn】池循环【huán】寿命成【chéng】反【fǎn】比。当提升某一方面【miàn】的性能,就会牺牲其他方面的性能。

如:DOD 80% 的情【qíng】况下【xià】,锂电池循环寿命【mìng】可达 6,000 ~ 12,000 次。


DOD与电池循环次数的关系

4

SOC(State of charge) 荷【hé】电状态表示电【diàn】池剩余电量【liàng】占电池额定【dìng】容量的百分比。


5

SOH(State of Health)电池健【jiàn】康状态【tài】(包括容量、功率、内阻等),是电池【chí】从满充状态【tài】下以一定的倍【bèi】率【lǜ】放电【diàn】到截止电压【yā】所放出的容量【liàng】与其所对【duì】应的标称【chēng】容量的比值。

【小固解读】

简单来说【shuō】,就是电池使用一段时间后性能参数与标称参数的比【bǐ】值【zhí】,新出厂电【diàn】池为100%,完全报废为0%,而根【gēn】据IEEE标准,电【diàn】池使用一段【duàn】时间后,电【diàn】池充满【mǎn】电【diàn】时的容【róng】量低于【yú】额【é】定容量的80%,电池就应该被更【gèng】换。

6

三段式【shì】三【sān】段式一【yī】般指【zhǐ】一【yī】种分三个阶段进【jìn】行充电的【de】装置,三【sān】段式充电是一个自【zì】动充电的【de】过程,恒【héng】流、恒压【yā】和浮充是三段式充电的三个必须阶段。

铅酸电池的充放电策略为三段式:


7

BMS(Battery Management System)电池管理【lǐ】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)电池模组能量管理系统【tǒng】多【duō】台电【diàn】池管理系统。


BYD B-BOX

9

EMS( Energy Management System)能量管【guǎn】理【lǐ】系统

EMS主要用于微【wēi】电网内部能【néng】量控制,维持微电【diàn】网功率【lǜ】平衡【héng】以正常运行;满【mǎn】足中小型商【shāng】用级储能系统的现【xiàn】场能量【liàng】调度需求;满足大型储能系【xì】统会涉及到【dào】电网侧的【de】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【jiāng】会针对【duì】这两类【lèi】项目中,电池【chí】容量【liàng】如何选配等问题【tí】进行详细介【jiè】绍,敬请关注。

四、电池的其他概念

1动力电池与后备电池动力【lì】电【diàn】池适合长时间放电,应用于电动【dòng】车电池、光伏【fú】储【chǔ】能电池等,但因极板少【shǎo】,化学【xué】接触面少,只能在0.1~2C速【sù】率【lǜ】下的放电。

后备电【diàn】池用于停电【diàn】后的后【hòu】备供电使用,由于使用情况少,后备【bèi】电池寿命可【kě】达8~10年【nián】,UPS就【jiù】是典型。

2

锂电池梯次利用随着汽【qì】车电动【dòng】化的崛起,锂【lǐ】电池使用量大大增【zēng】加,电动【dòng】车上退役下来的【de】电池【chí】有【yǒu】着70~80%的电量,退役之【zhī】后的【de】磷酸【suān】铁锂动力电池【chí】可以作为储能电池【chí】使用3~5年。

直接报废并拆【chāi】解【jiě】回收【shōu】的话,1吨磷【lín】酸铁锂的回收经济收益在1万【wàn】元左右。

如果用【yòng】作梯【tī】次【cì】利【lì】用,比如用于储【chǔ】能电【diàn】站、通讯基站【zhàn】等,则收益可达3万~4万元。

极具【jù】商【shāng】业化前景!(当然,电池厂家们【men】对【duì】此已经【jīng】足够重视,衍生出回收【shōu】、租【zū】赁等【děng】多种合作模式【shì】。保险公司也加入进【jìn】来,共同保证电池产品的高【gāo】效利用【yòng】。)

总结

随【suí】着电池成本的【de】降【jiàng】低、电池能量【liàng】密【mì】度、安全性和寿命的【de】提【tí】升,储能将迎来更大规模的【de】应用。

从【cóng】全球市场来看,中国、美国【guó】、印度【dù】、日本、德国、法国、澳大利亚【yà】、韩国【guó】和英国将成为主要的储【chǔ】能市场。此【cǐ】外,在东南【nán】亚、非【fēi】洲的发展中国家我们【men】也看【kàn】到电池储能【néng】的快速增【zēng】长……

本文【wén】对【duì】电池相关参数进行了相关介绍,下一期,小固将推出《储【chǔ】能电池及【jí】其【qí】配置》(暂【zàn】名),敬请关注。

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