前言

光伏说到底是储能问题,储能说到底是电池问题。

——来自【zì】 逆变器厂家【jiā】某【mǒu】临时工编辑(与正文作【zuò】者无关)

近【jìn】期小固先后举办了两期针对储能【néng】产品【pǐn】及应用【yòng】的系统性【xìng】培训。没看过【guò】的【de】朋【péng】友点这里《小固座谈第1期——储能【néng】那些事儿 》

座谈会中发现,最【zuì】受【shòu】大【dà】家【jiā】关注,同时【shí】也是最容易产生困惑【huò】的痛点是:储能电【diàn】池及其【qí】配置。

小固本文,将【jiāng】详细介绍储【chǔ】能电化学【xué】电池【chí】主要性能参数,为您进行【háng】电池【chí】选型提供参考【kǎo】。

本【běn】文内容翔实,共涵盖:电池分【fèn】类【lèi】及特性、主要性【xìng】能参数【shù】、储能【néng】应用【yòng】分析【xī】、其他概念【niàn】等内容,其中【zhōng】参数详解共涉及8大类【lèi】,并对应阐【chǎn】述【小【xiǎo】固解读【dú】】内容,相信一定对方便理解有【yǒu】帮助。

一、电池的分类及特性


从图表中,可看出【chū】电【diàn】池的种类有很多,而现阶段应【yīng】用【yòng】比较广【guǎng】泛是【shì】铅蓄电池和锂【lǐ】电池;所【suǒ】以本次文章将着【zhe】重给大家介绍【shào】这两种电池【chí】。

1铅酸(碳)电池铅【qiān】酸【suān】电【diàn】池可【kě】用于电力系统备【bèi】用电源、太阳能风能发电【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【shì】一种电容型铅酸电池,是从传统的铅酸电池演进出来的【de】技术【shù】,它【tā】是在铅酸电池的负极【jí】中加入了【le】活性【xìng】碳【tàn】,能够显著提高【gāo】铅酸电池的【de】寿命。


【小固解读】

目前铅酸电池【chí】由于其初期【qī】成【chéng】本低,在充放电频次要求较【jiào】低的项目得【dé】到广泛【fàn】应用,例如【rú】通【tōng】讯基站的备份【fèn】电源等。同时由于铅蓄【xù】电【diàn】池能力密度较低,续航时间短,自放电【diàn】率高,循环寿命低等劣【liè】势,导致铅蓄【xù】电池【chí】在能源领域【yù】储能应用及电动汽车领域中占比逐渐【jiàn】降【jiàng】低【dī】。

2

锂电【diàn】池锂电【diàn】池由锂金属【shǔ】或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池,能【néng】量高、使【shǐ】用寿【shòu】命【mìng】长、重【chóng】量轻等多种【zhǒng】优点,广泛应用【yòng】于水【shuǐ】力、火力、风【fēng】力和太阳能电站等储能【néng】电源系【xì】统【tǒng】。

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【xīn】材料不同会导致性能差异以外,电芯工艺【yì】类型也会有体【tǐ】现出明【míng】显不【bú】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【ān】时数)反映电池容【róng】量大小的指标,如48V 100Ah表【biǎo】示电【diàn】池的容量为【wéi】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【diàn】池放电C倍率)反映电池充放电【diàn】能力倍率;充放电倍率=充放电电【diàn】流/额定【dìng】容量。


【小固解读】

表示【shì】放电快慢的一种【zhǒng】量度。一般【bān】可【kě】以通过【guò】不同的放电电流【liú】来检测电池的容量。

例【lì】如电池容量为100A·h的电池【chí】用15A放电【diàn】时,其放电【diàn】倍率即为【wéi】0.15C。

3

DOD (Depth of Discharge)放电深度指在电【diàn】池使用过程中,电池放出【chū】的容量与【yǔ】电【diàn】池额定容量【liàng】的【de】百【bǎi】分比。

【小固解读】

同一电【diàn】池,设置的DOD深【shēn】度和电【diàn】池循【xún】环寿命成反比。当提升【shēng】某一方面的性【xìng】能,就【jiù】会牺牲【shēng】其他方面的性能。

如:DOD 80% 的情况【kuàng】下,锂电池循【xún】环寿【shòu】命可达 6,000 ~ 12,000 次。


DOD与电池循环次数的关系

4

SOC(State of charge) 荷电状态【tài】表示电池剩余电【diàn】量占电池额定【dìng】容【róng】量的百分比。


5

SOH(State of Health)电池健康【kāng】状态(包括容量、功率、内阻等),是电池【chí】从满充状态【tài】下【xià】以【yǐ】一定的倍【bèi】率放电【diàn】到截【jié】止【zhǐ】电压所放出【chū】的容量与其【qí】所对应的标【biāo】称容量的比值。

【小固解读】

简单来说,就是电池【chí】使用一段时间后【hòu】性能参数与标称【chēng】参数的【de】比【bǐ】值,新出厂电池为100%,完全报废为0%,而根据IEEE标【biāo】准,电【diàn】池使用一段时【shí】间后【hòu】,电池充满【mǎn】电时的容量低于额定容量的80%,电【diàn】池就【jiù】应该被【bèi】更换。

6

三段式三段【duàn】式一般指一【yī】种分三个阶段进行充电的装置,三段式【shì】充电【diàn】是一【yī】个【gè】自动【dòng】充电的过程,恒流、恒压【yā】和浮充是【shì】三段式充电的【de】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【chí】管理系统【tǒng】:

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【xì】统多台电【diàn】池管理【lǐ】系统。


BYD B-BOX

9

EMS( Energy Management System)能【néng】量管理系统【tǒng】

EMS主要【yào】用于微电网内部能量控制,维【wéi】持【chí】微电网功率【lǜ】平衡【héng】以正常运行;满足中小型【xíng】商用级储能系统【tǒng】的现场能量调度需求【qiú】;满足大型储能系统会【huì】涉【shè】及到电【diàn】网侧的调度。

【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【wén】章【zhāng】将会针对这【zhè】两类项目中【zhōng】,电池容量【liàng】如何选配等问题进行详细介绍,敬请【qǐng】关注。

四、电池的其他概念

1动力【lì】电池与后【hòu】备电池动力电池适【shì】合【hé】长时间放电【diàn】,应用【yòng】于电动【dòng】车电【diàn】池、光伏储能电池等,但因极板少,化学【xué】接触面少,只能在【zài】0.1~2C速率下的放电。

后备电【diàn】池用于停电后的后【hòu】备供电使用,由【yóu】于【yú】使用情况少,后备电池寿命可达8~10年,UPS就【jiù】是典型。

2

锂电【diàn】池梯次利用【yòng】随着汽车电动【dòng】化的崛起,锂电池使用量大大增加,电动车上退役下来的电池有【yǒu】着【zhe】70~80%的电量,退【tuì】役之【zhī】后的【de】磷酸铁锂动【dòng】力【lì】电池可以作为储能电池使【shǐ】用【yòng】3~5年。

直接报废并拆【chāi】解回【huí】收的【de】话,1吨磷酸【suān】铁锂的回收经济收益在1万元左【zuǒ】右。

如果用作梯次利【lì】用,比如【rú】用于【yú】储能电【diàn】站【zhàn】、通讯基站等,则收益可【kě】达3万~4万元【yuán】。

极【jí】具商业【yè】化前景!(当然,电池厂家【jiā】们对此已经足够重视【shì】,衍生出回收、租赁【lìn】等多种合作模式。保险公【gōng】司也【yě】加【jiā】入【rù】进来,共【gòng】同保证电【diàn】池产品的高效【xiào】利用。)

总结

随着电池成本的降低、电池能量密度【dù】、安全性和寿【shòu】命的提升【shēng】,储能将【jiāng】迎来更【gèng】大【dà】规【guī】模的应用。

从【cóng】全球市场来【lái】看【kàn】,中【zhōng】国、美国、印度、日本、德国、法国、澳【ào】大利亚、韩国和【hé】英国将成为主要的【de】储能市场。此外,在东南亚、非洲【zhōu】的发【fā】展中国家【jiā】我们也看到电池储能【néng】的快【kuài】速增长……

本文对电池相关【guān】参数进行【háng】了【le】相关介【jiè】绍,下一期,小固将推出【chū】《储能【néng】电池及其配置》(暂【zàn】名),敬请关注。

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