储能市场的火爆已经可以预见,“储能”顾名思义,就是将电能储存起来,储存电能就需要一种介质或容器,而电池就正是把电能储存起来的容器。
一般在光伏储能系统中主要用到两大类的电池,即铅酸类电池和锂电池。
铅酸电池
铅酸电池是用铅和二氧化铅(pbo₂)作为电池负极和正极的活性物质,以稀硫酸为电解质的化学储能装置,实际上就是通过电化学反应实现电能和化学能之间相互转化;它是各类储能系统、应急供电、软/黑启动装置的首选化学电源。
一个单格铅酸电池的标称电压是2.0v,能放电到1.5v,能充电到2.4v;在实际应用中,经常是以6个单格串联起来、组成标称电压是12v的铅酸电池模块,再在12v的基础上通过恰当的串并,获得系统接受的电压值(如48v、96v),实现正常的充放工作。
铅酸电池的主要构成包括:正负极柱,极板,隔板,电解液,容器等。因为电池模块中有大量化学溶液,所以一般比较重。
铅酸类电池主要有一般富液型铅酸电池、胶体免维护(太阳能专用)铅酸电池、铅炭电池等几种。在实际使用中,胶体电池和铅碳电池的比例越来大。胶体电池的过放电、自恢复能力和低温充放性能都更优一些;铅炭电池由于在电解液中加了碳(石墨烯),阻止了负极硫酸盐化现象,改善了电池易失效的问题,从而使电池的使用寿命大大提升。
锂电池
锂电池是一类由锂金属或锂合金作为正/负极材料、使用非水电解质溶液的电池;主要分为锂金属电池和锂离子电池。一般说的锂电池指的是锂离子电池,它是二次电池,就是可以支持充放。锂离子电池使用锂合金金属氧化物作为正极材料、石墨作为负极材料,锂离子电池储存锂的主体就是负极材料,它对电池的充放电效率、循环次数等性能起到关键作用。
锂离子电池根据正极材料的不同主要分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、镍酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元锂电池等。
在实际的储能系统应用中,使用更多的是磷酸铁锂电池。磷酸铁锂离子电池一般被认为不含任何重金属与稀有金属,是无毒、无污染的绿色环保电池。它使用磷酸铁锂(lifepo4)作为正极材料,碳作为负极材料,单体额定电压为3.2v,充电截止电压约为3.6v~3.65v;通过串并实现所要求的电压和容量。
bms(电池管理系统)在锂电池中起着至关重要的作用,它通过管理、控制和保护电池组来确保电池的安全和稳定运行。
bms的主要功能如下
单体电池电压采集:bms实时监测电池组中每个单体电池的电压,以确保电压在规定范围内。
单体电池温度采集:bms通过温度传感器采集每个单体电池的温度,以防止电池过热。
电池组电流检测:bms实时监测电池组的总电流,防止电池过载或短路。
电池状态监测:bms监测电池组的运行状态,包括电池的电量、充电状态等。
故障诊断:bms对电池组进行故障诊断,一旦检测到异常,立即采取相应的保护措施。
安全保护:bms通过过充保护、过放保护、短路保护等措施,确保电池组的安全运行。
数据存储:bms将电池组的运行数据存储在内存中,方便用户查询和分析。
通信功能:bms可通过无线通信模块与服务器端连接,实现远程监控和管理。
铅酸电池or锂电池
首先,蓄电池在储能系统中占比重高,对于同时支持铅酸电池和锂电池的储能逆变器而言,选择哪个,取决于投资意愿、项目类型、项目所在地、质保要求等。
铅酸电池价格相对较便宜,性价比高,维修养护方便,稍微修补,便可继续使用,同时它的低温放电能力较好,在寒冷气候下仍然可以保持一定的电量供应,安全性较好,在收到外界冲击时不容易发生化学反应或爆炸。但是它也有一些缺点,例如体积重量大,占用空间多,增加车辆负担,电池容量有限,续航里程较短,寿命较短,一般在深充深放400次以内,寿命在两到三年左右,产生的重金属容易造成环境污染。
锂电池体积小,重量轻,能量密度大,寿命长,同时平均寿命大概是4年左右,比铅酸电池寿命要高出1.5倍左右,充放电超过500次。它也有一些缺点,例如制作成本高,价格大概是铅酸电池的三倍左右,基本没有回收价值不可循环利用,同时它的低温性能较差,在寒冷气候下续航能力会大幅下降,安全性一般,当遇到刺穿或者猛烈撞击会爆炸、自燃。
总的来说,铅酸电池和锂电池各有其特点和应用领域。在未来的发展中,随着技术的不断进步和市场需求的不断变化,这两种电池的应用前景都十分广阔。因此,我们应该充分了解和利用它们各自的优势,推动电池技术的不断进步和发展。
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