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电池储能:将成为电力行业的下一个突破性技术

北极星储能网  来源:伦敦牛津资本    2017/9/29 14:00:04  我要投稿  

北极星储能网讯:电池已经有百年的发展历程,因为其成本低廉、技术成熟、维护方便的特点,一直备受人们喜爱。当前通信电源中应用最广泛的就是储能电池,但最让人们头疼的是其循环寿命短这个大问题。即使是循环性能相对好的铅电池,在电网质量差的区域,频繁深循环使用,仅能维持1年的寿命。此外,铅电池的寿命极大地依赖其工作温度,当温度增加时,加速极板的腐蚀和失水,电池寿命也随着变短。

更为重要的是环保问题。“铅电池污染主要出现在铅蓄电池的制造和回收过程中及熔化和回收过程容易产生污染。”中国储能电池材料研发专家李晓春称。事实上,对于储能电池行业来说,比生产环节更有可能造成污染的是回收环节。

因此,对其能效进行技术性的改革已成为新时代储能领域迫在眉睫的问题。针对于此,锂电池逐渐走入人们的视野,其综合成本又不会增加太多的储能,更能够完全取代传统铅电池,已成为当下各国储能行业不可或缺的必需品。

锂离子电池并不是最近几年才出现的,它在手机领域的商用历史已经超过了20年,但锂电池在通信站点作为后备电源却是不折不扣的新军。现阶段,通信后备电源领域使用的锂电池多数是普通锂电池,少部分是优化、更新后的新型锂电池。

从环保方面考虑,锂电池有着天然的优势。锂电池所使用的材料里不含有污染性金属,例如镉、锂、汞之类的有害重金属物质,锂电池在生产及使用过程中没有污染物产生,保障了人体的健康,废电池回收过程中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电池材料之后研发的新型磷酸铁锂电池,这种新型电池更加适应较为极端恶劣的发电环境,,即便低温环境也可以使用,更增强了电池的稳定性,使其使用寿命大大得到了延长。

而从电性能方面考虑,李晓春研发的新型磷酸铁锂电池也全面超越传统铅电池。锂电池的循环寿命、高温特性、充放电倍率性能和能量密度都很优秀,远优于锂电池。如,相同容量的铅电池和体积与重量是铅电池的二分之一到三分之一新型磷酸铁锂电池,后者可以任意连接摆放,对建筑空间、承重等都没有特殊要求,大大降低了场地租用成本。另外,新型磷酸铁锂电池优秀的高温特性,可以减少基站的空调配置与耗电。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——电池储能智能管理系统,由于有电池智能管理系统存在,使其无法被直接使用,降低了后备电源的被盗风险。

电网差区域作为循环用备电,利用其循环寿命长优势。锂电池的特点是浮充寿命长,循环寿命短,简而言之就是越少使用越好。但许多国家和地区的电网环境不好,每天停电时间超过2小时,频繁的循环使用会导致锂电池寿命迅速下降,而具有高循环寿命的锂电池就适合在此类环境使用。

应用于壁挂式电源和抱杆式电源,突出其能量密度高的特性。锂电池有占地多、重量大、对承重要求高的缺点,越来越难满足小空间场景的要求。而锂电池的能量密度是锂电池的2~4倍,特别适合在上述环境中使用。

在短时间备电的UPS或通信电源中使用,发挥其放电倍率好的特点。某些使用油机应急供电的场景,需要UPS或通信电源的后备电源有5~10分钟的备电时间,以便备份数据和切换到油机应急供电,这种情况下只需要电池在5~10分钟内保证一定的输出功率。锂电池在10分钟内即可输出额定容量的90%以上,而锂电池在10分钟内最多放出额定容量的30%,锂电池可以配置比锂电池少得多的容量即可满足短时备电的要求,节省空间和成本。

通信储能用锂电池需要配合优秀的电池管理系统,才能真正安全和稳定的使用。锂电池的理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,因此需聚焦于电池管理系统的研发,才能更有效更安全地使用锂电池。

“一般的电池管理系统只能保证锂电池组的基本安全,好的电池管理系统能够延长锂电池组的使用寿命,发现安全和性能的隐患,减少故障率。”李晓春表示。而她的科研专利成果——以磷酸铁锂为正极材料的锂离子储能电池,形成不断电系统UPS,配合太阳能电池作为储能设备。同时锂离子储能电池安全性极高,不含任何对人体有害的重金属元素。新型材料还打破了磷酸铁锂电池的温度限制,大大加强了锂离子储能电池的耐低温性能,使其可以在秋冬低温季节正常使用。她更设计出具有核心竞争力的电池管理系统,已经在很多通信产品中得到了应用。

这种新型电池在我国偏远、贫瘠地区的应用是一个很好的案例。在我国南方偏远区,部分区域的电网非常不稳定,每天停电非常频繁,且停电时间很长。而传统电池在这种区域使用,不仅因频繁循环使用而寿命提前中止,而且每次市电恢复后,电池常常还未充满就又需要放电,导致电池很快就没电,需要启动油机发电。李晓春表示,“但随着新技术提供了以锂电池作为后备的磷酸铁锂电池电源的供电解决方案。通过电池管理系统灵活调整电池的充电电流,使锂电池后备电源可以在市电恢复后及时充满,保证备电时间;通过电池SOH检测和故障预警功能及时发现和定位故障电池,降低宕站风险;通过电池休眠功能提高锂电池的循环寿命,大大减少了油机的使用频率。

以磷酸铁锂电池为基础的后备电源,可以广泛应用于室内和盲区覆盖、二、三类市电区域、短时备电等对电源重量、体积、循环寿命、倍率要求较高的场景。在大数据时代,共享站、中心机房扩容等空间有限的场景也逐渐需要锂电池后备电源参与。未来,伴随着储能锂电池实现大规模生产,成本不断下降,锂电池将会在通信后备电源领域扮演越来越重要的角色。

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原标题:电池储能:电力行业的下一个突破性技术

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