電(diàn)池储能(néng):将成為(wèi)電(diàn)力行业的下一个突破性技(jì )术
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- 发布时间:2017-10-19
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【概要描述】電(diàn)池已经有(yǒu)百年的发展历程,因為(wèi)其成本低廉、技(jì )术成熟、维护方便的特点,一直备受人们喜爱。当前通信電(diàn)源中(zhōng)应用(yòng)最广泛的就是储能(néng)電(diàn)池,但最让人们头疼的是其循环寿命短这个大问题。即使是循环性能(néng)相对好的铅電(diàn)池,在電(diàn)网质(zhì)量差的區(qū)域,频繁深循环使用(yòng),仅能(néng)维持1年的寿命。此外,铅電(diàn)池的寿命极大地依赖其工(gōng)作(zuò)温度,当温度增加时,加速极板的腐蚀和失水,電(diàn)池寿命也随着变短。 更為(wèi)重要的是环保问题。“铅電(diàn)池污染主要出现在铅
電(diàn)池储能(néng):将成為(wèi)電(diàn)力行业的下一个突破性技(jì )术
【概要描述】電(diàn)池已经有(yǒu)百年的发展历程,因為(wèi)其成本低廉、技(jì )术成熟、维护方便的特点,一直备受人们喜爱。当前通信電(diàn)源中(zhōng)应用(yòng)最广泛的就是储能(néng)電(diàn)池,但最让人们头疼的是其循环寿命短这个大问题。即使是循环性能(néng)相对好的铅電(diàn)池,在電(diàn)网质(zhì)量差的區(qū)域,频繁深循环使用(yòng),仅能(néng)维持1年的寿命。此外,铅電(diàn)池的寿命极大地依赖其工(gōng)作(zuò)温度,当温度增加时,加速极板的腐蚀和失水,電(diàn)池寿命也随着变短。 更為(wèi)重要的是环保问题。“铅電(diàn)池污染主要出现在铅
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電(diàn)池已经有(yǒu)百年的发展历程,因為(wèi)其成本低廉、技(jì )术成熟、维护方便的特点,一直备受人们喜爱。当前通信電(diàn)源中(zhōng)应用(yòng)最广泛的就是储能(néng)電(diàn)池,但最让人们头疼的是其循环寿命短这个大问题。即使是循环性能(néng)相对好的铅電(diàn)池,在電(diàn)网质(zhì)量差的區(qū)域,频繁深循环使用(yòng),仅能(néng)维持1年的寿命。此外,铅電(diàn)池的寿命极大地依赖其工(gōng)作(zuò)温度,当温度增加时,加速极板的腐蚀和失水,電(diàn)池寿命也随着变短。
更為(wèi)重要的是环保问题。“铅電(diàn)池污染主要出现在铅蓄電(diàn)池的制造和回收过程中(zhōng)及熔化和回收过程容易产(chǎn)生污染。”中(zhōng)國(guó)储能(néng)電(diàn)池材料研发专家李晓春称。事实上,对于储能(néng)電(diàn)池行业来说,比生产(chǎn)环节更有(yǒu)可(kě)能(néng)造成污染的是回收环节。
因此,对其能(néng)效进行技(jì )术性的改革已成為(wèi)新(xīn)时代储能(néng)领域迫在眉睫的问题。针对于此,锂電(diàn)池逐渐走入人们的视野,其综合成本又(yòu)不会增加太多(duō)的储能(néng),更能(néng)够完全取代传统铅電(diàn)池,已成為(wèi)当下各國(guó)储能(néng)行业不可(kě)或缺的必需品。
锂离子電(diàn)池并不是最近几年才出现的,它在手机领域的商(shāng)用(yòng)历史已经超过了20年,但锂電(diàn)池在通信站点作(zuò)為(wèi)后备電(diàn)源却是不折不扣的新(xīn)军。现阶段,通信后备電(diàn)源领域使用(yòng)的锂電(diàn)池多(duō)数是普通锂電(diàn)池,少部分(fēn)是优化、更新(xīn)后的新(xīn)型锂電(diàn)池。
从环保方面考虑,锂電(diàn)池有(yǒu)着天然的优势。锂電(diàn)池所使用(yòng)的材料里不含有(yǒu)污染性金属,例如镉、锂、汞之类的有(yǒu)害重金属物(wù)质(zhì),锂電(diàn)池在生产(chǎn)及使用(yòng)过程中(zhōng)没有(yǒu)污染物(wù)产(chǎn)生,保障了人體(tǐ)的健康,废電(diàn)池回收过程中(zhōng)不会带来水源和土壤的污染。
尤其像是经过李晓春改良传统電(diàn)池材料之后研发的新(xīn)型磷酸铁锂電(diàn)池,这种新(xīn)型電(diàn)池更加适应较為(wèi)极端恶劣的发電(diàn)环境,,即便低温环境也可(kě)以使用(yòng),更增强了電(diàn)池的稳定性,使其使用(yòng)寿命大大得到了延長(cháng)。
而从電(diàn)性能(néng)方面考虑,李晓春研发的新(xīn)型磷酸铁锂電(diàn)池也全面超越传统铅電(diàn)池。锂電(diàn)池的循环寿命、高温特性、充放電(diàn)倍率性能(néng)和能(néng)量密度都很(hěn)优秀,遠(yuǎn)优于锂電(diàn)池。如,相同容量的铅電(diàn)池和體(tǐ)积与重量是铅電(diàn)池的二分(fēn)之一到三分(fēn)之一新(xīn)型磷酸铁锂電(diàn)池,后者可(kě)以任意连接摆放,对建筑空间、承重等都没有(yǒu)特殊要求,大大降低了场地租用(yòng)成本。另外,新(xīn)型磷酸铁锂電(diàn)池优秀的高温特性,可(kě)以减少基站的空调配置与耗電(diàn)。哪怕被盗后,回收价值不大。另外,李晓春更是针对于这个问题开发了——電(diàn)池储能(néng)智能(néng)管理(lǐ)系统,由于有(yǒu)電(diàn)池智能(néng)管理(lǐ)系统存在,使其无法被直接使用(yòng),降低了后备電(diàn)源的被盗风险。
電(diàn)网差區(qū)域作(zuò)為(wèi)循环用(yòng)备電(diàn),利用(yòng)其循环寿命長(cháng)优势。锂電(diàn)池的特点是浮充寿命長(cháng),循环寿命短,简而言之就是越少使用(yòng)越好。但许多(duō)國(guó)家和地區(qū)的電(diàn)网环境不好,每天停電(diàn)时间超过2小(xiǎo)时,频繁的循环使用(yòng)会导致锂電(diàn)池寿命迅速下降,而具(jù)有(yǒu)高循环寿命的锂電(diàn)池就适合在此类环境使用(yòng)。
应用(yòng)于壁挂式電(diàn)源和抱杆式電(diàn)源,突出其能(néng)量密度高的特性。锂電(diàn)池有(yǒu)占地多(duō)、重量大、对承重要求高的缺点,越来越难满足小(xiǎo)空间场景的要求。而锂電(diàn)池的能(néng)量密度是锂電(diàn)池的2~4倍,特别适合在上述环境中(zhōng)使用(yòng)。
在短时间备電(diàn)的UPS或通信電(diàn)源中(zhōng)使用(yòng),发挥其放電(diàn)倍率好的特点。某些使用(yòng)油机应急供電(diàn)的场景,需要UPS或通信電(diàn)源的后备電(diàn)源有(yǒu)5~10分(fēn)钟的备電(diàn)时间,以便备份数据和切换到油机应急供電(diàn),这种情况下只需要電(diàn)池在5~10分(fēn)钟内保证一定的输出功率。锂電(diàn)池在10分(fēn)钟内即可(kě)输出额定容量的90%以上,而锂電(diàn)池在10分(fēn)钟内最多(duō)放出额定容量的30%,锂電(diàn)池可(kě)以配置比锂電(diàn)池少得多(duō)的容量即可(kě)满足短时备電(diàn)的要求,节省空间和成本。
通信储能(néng)用(yòng)锂電(diàn)池需要配合优秀的電(diàn)池管理(lǐ)系统,才能(néng)真正安(ān)全和稳定的使用(yòng)。锂電(diàn)池的理(lǐ)论特性决定了其对过充、过放比较敏感,由于发展时间尚短,业界对其一致性、稳定性、大规模串并联、温度控制等问题的研究还不深入,因此需聚焦于電(diàn)池管理(lǐ)系统的研发,才能(néng)更有(yǒu)效更安(ān)全地使用(yòng)锂電(diàn)池。
“一般的電(diàn)池管理(lǐ)系统只能(néng)保证锂電(diàn)池组的基本安(ān)全,好的電(diàn)池管理(lǐ)系统能(néng)够延長(cháng)锂電(diàn)池组的使用(yòng)寿命,发现安(ān)全和性能(néng)的隐患,减少故障率。”李晓春表示。而她的科(kē)研专利成果——以磷酸铁锂為(wèi)正极材料的锂离子储能(néng)電(diàn)池,形成不断電(diàn)系统UPS,配合太阳能(néng)電(diàn)池作(zuò)為(wèi)储能(néng)设备。同时锂离子储能(néng)電(diàn)池安(ān)全性极高,不含任何对人體(tǐ)有(yǒu)害的重金属元素。新(xīn)型材料还打破了磷酸铁锂電(diàn)池的温度限制,大大加强了锂离子储能(néng)電(diàn)池的耐低温性能(néng),使其可(kě)以在秋冬低温季节正常使用(yòng)。她更设计出具(jù)有(yǒu)核心竞争力的電(diàn)池管理(lǐ)系统,已经在很(hěn)多(duō)通信产(chǎn)品中(zhōng)得到了应用(yòng)。
这种新(xīn)型電(diàn)池在我國(guó)偏遠(yuǎn)、贫瘠地區(qū)的应用(yòng)是一个很(hěn)好的案例。在我國(guó)南方偏遠(yuǎn)區(qū),部分(fēn)區(qū)域的電(diàn)网非常不稳定,每天停電(diàn)非常频繁,且停電(diàn)时间很(hěn)長(cháng)。而传统電(diàn)池在这种區(qū)域使用(yòng),不仅因频繁循环使用(yòng)而寿命提前中(zhōng)止,而且每次市電(diàn)恢复后,電(diàn)池常常还未充满就又(yòu)需要放電(diàn),导致電(diàn)池很(hěn)快就没電(diàn),需要启动油机发電(diàn)。李晓春表示,“但随着新(xīn)技(jì )术提供了以锂電(diàn)池作(zuò)為(wèi)后备的磷酸铁锂電(diàn)池電(diàn)源的供電(diàn)解决方案。通过電(diàn)池管理(lǐ)系统灵活调整電(diàn)池的充電(diàn)電(diàn)流,使锂電(diàn)池后备電(diàn)源可(kě)以在市電(diàn)恢复后及时充满,保证备電(diàn)时间;通过電(diàn)池SOH检测和故障预警功能(néng)及时发现和定位故障電(diàn)池,降低宕站风险;通过電(diàn)池休眠功能(néng)提高锂電(diàn)池的循环寿命,大大减少了油机的使用(yòng)频率。
以磷酸铁锂電(diàn)池為(wèi)基础的后备電(diàn)源,可(kě)以广泛应用(yòng)于室内和盲區(qū)覆盖、二、三类市電(diàn)區(qū)域、短时备電(diàn)等对電(diàn)源重量、體(tǐ)积、循环寿命、倍率要求较高的场景。在大数据时代,共享站、中(zhōng)心机房扩容等空间有(yǒu)限的场景也逐渐需要锂電(diàn)池后备電(diàn)源参与。未来,伴随着储能(néng)锂電(diàn)池实现大规模生产(chǎn),成本不断下降,锂電(diàn)池将会在通信后备電(diàn)源领域扮演越来越重要的角色。
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